Miten voidaan seurata metsämaaperän hiilivaraston muutoksia?

Transkriptio

1 Miten voidaan seurata metsämaaperän hiilivaraston muutoksia? Raisa Mäkipää, Mikko Peltoniemi, Margareeta Häkkinen, Petteri Muukkonen EU:n metsien seurannat ja niiden tulevaisuus seminaari , Helsinki, Diana auditorio

2 Esitelmän sisältö Miksi seurata maan hiilivaraston muutosta? Mallitus seurannan työkaluna Muutoksen mittaamisen edellytyksistä Seurannan kustannusten arviointia Johtopäätöksiä

3 Miksi seurata maan hiilivarastoa - Metsät ilmastosopimuksessa ja Kioton pöytäkirjassa Ilmastosopimuksen (Rio 1992) tavoitteena vakiinnuttaa ilmakehän KHK pitoisuudet tasolle, joka ei aiheuta vaaraa ilmastojärjestelmälle ja joka antaa ekosysteemeille riittävästi aikaa sopeutua muutoksiin Maille velvoite inventoida ja raportoida kasvihuonekaasu päästöt sekä nielut Kiotossa (1997) sovittiin sitovista päästövähennystavoitteista ja metsien hiilinielujen osittaisesta hyvittämisestä (sopimuskausi ) Hiilinieluhyvityksen edellytyksenä hyväksyttävä KHK raportointi joka kattaa sekä kasvillisuuden, kuolleen orgaanisen aineksen että maaperän hiilivaraston muutokset LISÄKSI Sekä ilmastojärjestelmän että ekosysteemien ainekiertojen ymmärtämiseksi tarvitaan tarkentuvaa tutkimustietoa maaperän hiilivaraston kehityksestä erilaisissa ympäristöolosuhteissa

4 Metsien ja maaperän inventoinnit Suomessa Puuvarojen inventointi (VMI) vuodesta 1922 lähtien Kasvillisuuden valtakunnalliset inventoinnit 1950-, ja luvuilla (+ osaotos 2006) Maaperänäytteitä valtakunnalliselta koealaverkolta (osaotos kivennäismailta) ja (turvemaailta) (+ osaotos 2006) Tehdyt inventoinnit eivät ole suunniteltu maan hiilivaraston seurantaan Kun toistuviin suoriin mittauksiin perustuvaa tietoa maaperän hiilimääristä ei ole, voidaan muutosta arvioida mallien avulla. Eri tarkoituksiin kehitettyjä lukuisia maamalleja on olemassa (Peltoniemi et al. 2007) Laskentajärjestelmää jossa maamalli on yhdistetty VMI puustotietoihin ja tilastoituun hakkuutietoon voidaan käyttää KHK raportoinnissa (IPCC 2003, Mäkipää et al. 2007) Suomen nykyinen kivennäismaiden maaperän C inventointi perustuu mallitukseen

5 Mallitus seurannan työkaluna Suomen CO 2 päästöt ja metsien hiilinielu Emissions Trees Soils Tg C/year Year Nielut: Liski et al Ann. For. Sci. 63: HUOM Soils vain kangasmaat, Päästöt: Monni et al Environmental Management 31:

6 Hiilinieluestimaattien luotettavuus Kangasmaiden maaperän hiilinielu Upland soils Carbon sink (Tg) % C.l. 25% 50% 75% 97.5% Year Monni et al Climatic Change 81: ja Peltoniemi et al For. Ecol. Management 232:

7 Maan hiilivaraston kehitys ennustettu Motti & Yasso malleilla Voidaanko muutos osoittaa mittauksin? Kuinka monta koealaa pitää mitata? Peltoniemi et al Silva Fennica 41(3):

8 Mitattu muutos humuskerroksen hiilivarastossa Mitattu vuosittainen muutos keskimäärin 23 g C m -2 Lähde: Häkkinen, Heikkinen, Mäkipää, submitted ms

9 Muutoksen osoittamiseen tarvittava koealamäärä Tästä ositteesta (nuoret ja kasvatusikäiset metsät), jossa muutonopeus on 23 g C/m2/yr tarvitaan >83 koealaa (olettaen että mittausten väli on 10 vuotta)

10 Hiilivaraston mittaamisen kustannukset per koeala Laboratory analysis Sample preparation Euros Soil sampling Access to a sample plot and preparations Composite n=10 n=20 n=40 Number of samples (n) per plot Lähde: Mäkipää et al. manuscript in preparation

11 2000 koealan uudelleen mittaamisen kustannukset seurantajärjestelmien vertailu 2.5 Monitoring costs, million euros Total Annual 0 All plots every 5 years Selected 75% every 5 years All plots every 10 yr Sampling strategy Lähde: Mäkipää et al. manuscript in preparation Selected 75% every 10 years

12 Johtopäätökset Nykyisin käytössä olevien maamallien avulla voidaan arvioida hiilivaraston muutoksia ja ne soveltuvat kansallisiin KHK inventaareihin Maan hiilivaraston seuraaminen mittauksin on työlästä, mutta epäilemättä mahdollista toistuvasti mitattavia koealoja tarvitaan vähintään 80 siitä ositteesta (nuoret ja kasvatusikäiset metsät) jossa muutosnopeus on suurin muista ositteista tarvittavien koealojen määrä on oletettavasti tätä suurempi Otannan tehokkuutta voidaan parantaa ja kustannuksia pienentää mittaamalla uudestaan aikaisemmin käytettyjä koealaverkkoja pidentämällä näytteenottoajankohtien väliä stratifioimalla otantaa ennustetun muutoksen perusteella

13 Kiitos Lisätietoa hankkeestamme

14 References Häkkinen, M., Heikkinen, J. & Mäkipää, R. Soil carbon changes detected with repeated soil sampling spatial within-site variation accounted in statistical analysis. Manuscript submitted in July Liski, J., Lehtonen, A., Palosuo, T., Peltoniemi, M., Eggers, T., Muukkonen, P. & Mäkipää, R Carbon accumulation in Finland's forests an estimate obtained by combination of forest inventory data with modelling of biomass, litter and soil. Annals of Forest Science 63: Monni, S., Peltoniemi, M., Palosuo, T., Lehtonen, A., Mäkipää, R. & Savolainen, I Uncertainty of forest carbon stock changes - implications to the total uncertainty of GHG inventory of Finland. Climatic Change 81: Mäkipää, R., Lehtonen, A. & Peltoniemi, M State-of-the-art carbon inventories and ways to use them for carbon cycle research. Springer, Ecological Studies, accepted for publication. Mäkipää, R. et al. Monitoring changes in the carbon stocks of forest soils - efficiency of different sampling methods and costs of the monitoring. Manuscript in preparation. Peltoniemi, M., Palosuo, T., Monni, S. & Mäkipää, R The factors affecting the uncertainty of sinks and stocks of carbon in Finnish forest soil and vegetation. For Ecol Managem 232: Peltoniemi, M., Thürig, E., Ogle, S., Palosuo, T., Shrumpf, M., Wützler, T., Butterbach-Bahl, K., Chertov, O., Komarov, A., Mikhailov, A., Gärdenäs, A., Perry, C., Liski, J., Smith, P. & Mäkipää, R Models in country scale carbon accounting of forest soils. Silva Fennica 41: Peltoniemi, M., Heikkinen, J. & Mäkipää, R Stratification of regional soil sampling by model-predicted change in soil carbon in forested mineral soils. Silva Fennica, 41: