Improved methods for measuring forest landscape structure: LiDAR complements field-based habitat assessment

Conservation and monitoring of forest biodiversity requires reliable information about forest structure and composition at multiple spatial scales. However, detailed data about forest habitat characteristics across large areas are often incomplete due to difficulties associated with field sampling methods. To overcome this limitation we employed a nationally available light detection and ranging (LiDAR) remote sensing dataset to develop variables describing forest landscape structure across a large environmental gradient in Switzerland. Using a model species indicative of structurally rich mountain forests (hazel grouse Bonasa bonasia), we tested the potential of such variables to predict species occurrence and evaluated the additional benefit of LiDAR data when used in combination with traditional, sample plot-based field variables. We calibrated boosted regression trees (BRT) models for both variable sets separately and in combination, and compared the models’ accuracies. While both field-based and LiDAR models performed well, combining the two data sources improved the accuracy of the species’ habitat model. The variables retained from the two datasets held different types of information: field variables mostly quantified food resources and cover in the field and shrub layer, LiDAR variables characterized heterogeneity of vegetation structure which correlated with field variables describing the understory and ground vegetation. When combined with data on forest vegetation composition from field surveys, LiDAR provides valuable complementary information for encompassing species niches more comprehensively. Thus, LiDAR bridges the gap between precise, locally restricted field-data and coarse digital land cover information by reliably identifying habitat structure and quality across large areas.

[Health Status of Young Men in Switzerland: Monitoring Results from Conscription].

Abstract Due to their representativeness and consistent measurement standards the medical und sports data of the Swiss conscripts provide a valuable basis for a continuous health monitoring of young Swiss men. During three to four years, the prevalence of overweight and obesity seems to stabilise on a high level. After a longer period of decreasing performance at the endurance test between the 1980s and 2002, the level of physical performance in the fitness test does no longer decrease since 2006. However, health and health behaviour show significant regional and socioeconomic inequalities among young Swiss men. Besides economic resources and education, major driving factors behind these inequalities can be identified in health knowledge, values, and attitudes.

Creating Useful Products From Connecticut's 2000 LIDAR Data Set JHR 08-314 Project 07-2

The State of Connecticut owns a LIght Detection and Ranging (LIDAR) data set that was collected in 2000 as part of the State’s periodic aerial reconnaissance missions. Although collected eight years ago, these data are just now becoming ready to be made available to the public. These data constitute a massive “point cloud”, being a long list of east-north-up triplets in the State Plane Coordinate System Zone 0600 (SPCS83 0600), orthometric heights (NAVD 88) in US Survey feet. Unfortunately, point clouds have no structure or organization, and consequently they are not as useful as Triangulated Irregular Networks (TINs), digital elevation models (DEMs), contour maps, slope and aspect layers, curvature layers, among others. The goal of this project was to provide the computational infrastructure to create a first cut of these products and to serve them to the public via the World Wide Web. The products are available at http://clear.uconn.edu/data/ct_lidar/index.htm.

Effects of various pollutant mixtures on immune responses of the blue mussel (Mytilus edulis) collected at a salinity gradient in Danish coastal waters, links to supplementary material

The Baltic Sea is a semi-enclosed sea with a steady salinity gradient (3 per mil-30 per mil). Organisms have adapted to such low salinities, but are suspected to be more susceptible to stress. Within the frame of the integrated environmental monitoring BONUS + project "BEAST" the applicability of immune responses of the blue mussel was investigated in Danish coastal waters. The sampling sites were characterised by a salinity range (11-19 per mil) and different mixtures of contaminants (metals, PAHs and POPs), according to chemical analysis of mussel tissues. Variation partitioning (redundancy analysis) was applied to decompose salinity and contamination effects. The results indicated that cellular immune responses (total and differential haemocyte count, phagocytic activity and apoptosis) were mainly influenced by contaminants, whereas humoral factors (haemolytic activity) were mainly impacted by salinity. Hence, cellular immune functions may be suitable as biomarkers in monitoring programmes for the Baltic Sea and other geographic regions with salinity variances of the studied range.

Spatiotemporal monitoring of water quality in coral reefs of Tayrona National Natural Park, Colombian Caribbean, 2011-2013

Tayrona National Natural Park (TNNP; 11°17' - 11°22' N and 73°53' - 74°12' W) is a hotspot of coral reef biodiversity in the Colombian Caribbean, located between the city of Santa Marta (>455,000 inhabitants) and several smaller river mouths (Rio Piedras, Mendihuaca, Guachaca). The region experiences a strong seasonal variation in physical parameters (temperature, salinity, wind, and water currents) due to alternating dry seasons with coastal upwelling and rainy seasons. Here, a range of water quality parameters relevant for coral reef functioning is provided. Water quality was measured directly above local coral reefs (~10 m water depth) by a monthly monitoring for up to 25 months in the four TNNP bays (Chengue, Gayraca, Neguanje, and Cinto) and at sites with different degree of exposition to winds, waves and water currents (exposed vs. sheltered sites) within each bay. The water quality parameters include: inorganic nutrient (nitrate, nitrite and soluble reactive phosphorus), chlorophyll a, particulate organic carbon and nitrogen concentrations (with a replication of n=3) as well as oxygen availability, biological oxygen demand, seawater pH, and water clarity (with a replication of n=4). This is by far the most comprehensive coral reefs water quality dataset for the region. A detailed description of the methods can be found within the referenced publications.

MARECHIARA-mesozooplankton long-term time-series at the fixed coastal station in the Gulf of Naples: abundance and biomass, data for the years 1984-2006

The MARECHIARA-mesozooplankton dataset contains mesozooplankton data collected in the ongoing time-series at Sation MC (40°48.5' N, 14°15' E) in the Gulf of Naples. This dataset spans over the period 1984-2006 and contains data of mesozooplankton abundance and species composition as well as biomass (as dry weight). Mesozooplankton was regularly sampled in 1984-1990 and 1995-2006, only a few samples were collected in 1991-1992 and no samples in 1993-1994. During the first period of the series sampling frequency was fortnightly, and weekly since 1995.

Grain size percentiles and Mk values of coastal sediments from Schleswig Holstein, western Baltic Sea

In einer Fülle sedimentpetrographischer Arbeiten wird versucht, aus der Korngrößenverteilung und der Mineralzusammensetzung von Sanden Schlüsse auf ihre Herkunft, ihre Transportrichtung oder ihr Ablagerungsmilieu abzuleiten, die für die Lösung geologischer und ebenso auch wasserbaulicher Probleme nötig sind. Diese Literatur steckt noch voller Widersprüche und Fehlschlüsse. In der vorliegenden Arbeit wird daher versucht, den Mechanismus des Sandtransports vom Grundsätzlichen her besser verständlich zu machen. Das geschieht anhand zweier ausgewählter und eingehend untersuchter Beispiele aus dem Küstenbereich der westlichen Ostsee unter Einbeziehung der Erfahrungen an vielen Vergleichsproben aus verschiedensten Sedimentationsräumen. Unentbehrlich für das Verständnis der transportbedingten Veränderungen an den Sanden ist das sog. 'Äquivalenzprinzip' (Abschnitt 2). Es stellt fest, daß es in einem von einer Strömung transportierten Sediment immer Körner zwar verschiedener Korngröße, aber auch entsprechend verschiedener Dichte und/oder Kornform gibt, die miteinander transportiert und abgelagert werden, weil unter den herrschenden hydraulischen Bedingungen diese Eigenschaften einander voll kompensieren. In Abschnitt 3 wird kurz die von Rittenhouse angegebene Methode geschildert, mit der man an natürlichen Sedimenten unter der sehr allgemein gehaltenen 'Äquivalenzbedingung' gleicher Transportierbarkeit bestimmen kann, welches Korngrößenverhältnis ein bestimmtes Verhältnis der Dichten kompensieren kann. Die von Rittenhouse am Beispiel von Flußsanden gefundene Funktion zwischen der Dichte der Körner und ihrem Äquivalenzverhältnis gegen Quarzkörner wird hier als erste Näherung auch für die Transportverhältnisse von Strandsanden zugrunde gelegt. In Abschnitt 6 wird gezeigt, daß das auch gerechtfertigt ist. In Abschnitt 4 wird eine allgemein brauchbare Methode abgeleitet, mit der man nicht nur unter stark vereinfachenden Annahmen, sondern auch an Sanden mit realen, stets komplexen Korn-größenverteilungen die Folgen des Äquivalenzprinzips für die Verteilung von Mineralen verschiedener Dichte berechnen kann. Für jede Serie von Sanden, deren Korngrößenverteilungen entlang des Transportweges eine bestimmte, von den Transportbedingungen abhängige Entwicklung durchmachen, ergibt sich damit eine Kurvenschar, die beschreibt, wie sich die Mengen von Mineralien mit verschiedenen Dichten in den einzelnen Korngrößenklassen dabei ändern müßten, vorausgesetzt, daß sie im gesamten Korngrößenbereich gleich verfügbar wären. Diese Kurvenschar ist die 'Charakteristik' des betreffenden Transportfalles. Durch den Vergleich zwischen den nach der Charakteristik in den einzelnen Klassen zu erwartenden Mineralmengen mit den in dem betrachteten Transportfall tatsächlich gefundenen läßt sich deren relative, d. h. auf die Menge des Quarzes bezogene 'Verfügbarkeit' berechnen. Sie wird durch die sog. 'hydraulischen Verhältnisse' (Rittenhouse) ausgedrückt, die im Gegensatz zu den 'Klassenverhältnissen' von der Korngrößensonderung beim Transport unabhängig und nur von der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials bestimmt sind, solange beim Transport allein das Äquivalenzprinzip wirksam ist. In den untersuchten Fällen von Sandtransport an zwei Strandabschnitten der westlichen Ostsee (Abschnitt 5) zeigte dieser Vergleich (Abschnitt 6), daß die beobachtete Verteilung von Schwermineralen nicht allein durch Transportsonderung unter Gültigkeit des Äquivalenzprinzips erklärt werden kann, sondern daß dabei offenbar auch mechanische Zerkleinerung der Körner während des Transports mitgewirkt haben muß. Nur ein solcher, von der Transportsonderung unabhängiger Effekt kann als Transportrichtungs-Kriterium benutzt werden, wenn die Entwicklung der Korngrößenverteilungen allein keine Entscheidung erlaubt. Wie die Beispiele zeigen, läßt sich Klarheit über die bisher noch sehr umstrittene Frage nach dem Ausmaß der transportbedingten mechanischen Zerkleinerung von Sandkörnern nur gewannen, wenn in Zukunft versucht wird, bei der Bearbeitung natürlicher Beispiele den Einfluß der stets vorhandenen Transportsonderung auf Veränderungen des Mineralbestandes unter Anwendung des Äquivalenzprinzips rechnerisch auszuschalten. Über dieses wesentlichste Ergebnis hinaus erlauben die dargestellten Zusammenhänge auch eine kritische Stellungnahme zu den oben erwähnten allgemeinen Problemen und führen zu methodischen und sachlichen Verbesserungsvorschlägen für weitere Untersuchungen an klastischen Sedimenten.

GPS raw data (control points and ground control points) from the Liguria Region, Borghetto Santo Spirito, Italy

Monitoring the impact of sea storms on coastal areas is fundamental to study beach evolution and the vulnerability of low-lying coasts to erosion and flooding. Modelling wave runup on a beach is possible, but it requires accurate topographic data and model tuning, that can be done comparing observed and modeled runup. In this study we collected aerial photos using an Unmanned Aerial Vehicle after two different swells on the same study area. We merged the point cloud obtained with photogrammetry with multibeam data, in order to obtain a complete beach topography. Then, on each set of rectified and georeferenced UAV orthophotos, we identified the maximum wave runup for both events recognizing the wet area left by the waves. We then used our topography and numerical models to simulate the wave runup and compare the model results to observed values during the two events. Our results highlight the potential of the methodology presented, which integrates UAV platforms, photogrammetry and Geographic Information Systems to provide faster and cheaper information on beach topography and geomorphology compared with traditional techniques without losing in accuracy. We use the results obtained from this technique as a topographic base for a model that calculates runup for the two swells. The observed and modeled runups are consistent, and open new directions for future research.