A spatiotemporal Ripley’s K-function to analyze interactions between spruce budworm and fire in British Columbia, Canada

In this paper, we extend traditional methods of spatial statistics to study spatiotemporal correlations between two different point processes. After introducing the methodology, we apply this analysis to a particular case study of interest in ecology, the interaction between damage by a particular forest pest (western spruce budworm (Choristoneura occidentalis)) and forest fires. Our analysis, which covers parts of British Columbia in the 26-year period from 1970 to 1995, indicates that areas affected by budworm infestation have a significantly decreased risk of forest fire for the 7 years following the infestation. Conversely, forest fires decrease the risk of infestation for at least 6 years after the fire. These temporal correlations extend over a spatial range of at least 25 km. Our study rejects the common assumption that insect infestation necessarily results in increased fire risk. This case study illustrates the utility of point process modeling and spatial statistics to understanding ecosystem dynamics extending over both space and time. Résumé : Dans cet article, les auteurs adaptent les méthodes traditionnelles de statistiques spatiales pour étudier les corrélations spatiotemporelles entre deux processus ponctuels différents. Après avoir présenté la méthodologie, les auteurs l’appliquent à une étude de cas spécifique qui présente un intérêt pour l’écologie, soit l’interaction entre les dommages causés par un ravageur forestier en particulier (la tordeuse occidentale de l’épinette (Choristoneura occidentalis)) et les incendies de forêt. Leur analyse, qui couvre une partie de la Colombie-Britannique durant la période de 26 ans allant de 1970 à 1995, indique que les risques d’incendie étaient significativement plus faibles dans les zones affectées par la tordeuse durant les 7 années qui ont suivi une infestation. À l’inverse, les risques d’infestation ont diminué pendant au moins 6 ans après un incendie de forêt. Ces corrélations temporelles s’étendent sur au moins 25 km. Leur étude rejette la conviction implicite que les infestations d’insectes augmentent nécessairement les risques d’incendie. Cette étude de cas illustre l’utilité de la modélisation des processus ponctuels et des statistiques spatiales pour comprendre la dynamique des écosystèmes dans le temps et l’espace. [Traduit par la Rédaction]