Muuttuvan ympäristön vaikutusten

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Muuttuvan ympäristön vaikutusten"

Riitta Ranta
7 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Muuttuvan ympäristön vaikutusten liittäminen kasvatusmalleihin Annikki Mäkelä, Eero Nikinmaa, Sanna Härkönen, Pasi Kolari, Tapio Linkosalo, Raisa Mäkipää, Mikko Peltoniemi Taustaa Kasvatusmallit (esim. Motti, Mela) lähtevät stabiilista ympäristöstä Ympäristön maantieteellinen ja kasvupaikan mukainen vaihtelu kuvataan boniteetin ti avulla Tasaikäisen metsän kehitysdynamiikka on säännönmukaista, jos ympäristö pysyy samana => empiiriset kasvumallit toimivat hyvin Miten ympäristön muutos voidaan ottaa huomioon tehtäessä kasvuennusteita?

2 Taustaa Ympäristönmuutoksen mallit: vaihtoehtoja Prosessipohjainen metsikön kasvumalli (esim. FinnFor, MicroForest) Hybridimalli FinnFor + MELA Modulaarinen yhdistelmämalli Modulaarisen yhdistelmämallin logiikka Ennustetaan boniteetti / boniteetin muutos ilmastosensitiivisillä malleilla Käytetään laskettua boniteettia syötteenä empiirisessä mallissa, jolla lasketaan aa metsän kasvun dynamiikka Tarkastellaan erikseen muita kuin tuottavussvaikutuksia, esim. mahdollista tuhoriskien lisääntymistä (esim. skenaarioiden avulla)

3 Esityksen sisältö Miten boniteetin muutos lasketaan? Teoreettisia perusteita Sään ja maaperän ravinteisuuden vaikutus Esimerkkilaskelmia Fotosynteesitehokkuuden ja haihdunnan alueellinen tarkastelu Ilmastonmuutoksen vaikutus hiilen sidontaan ja ravinteiden saatavuuteen Yhteisvaikutus puuaineen kasvuun Tarkastelu Miten boniteetin muutos lasketaan? Teoreettisia perusteita

4 Putkimallin kasvudynamiikka Putkimallin kasvudynamiikka ja optimaalinen C-N allokaatio Pituuskasvu (=> boniteetti) riippuu hiilen ja ravinteiden saatavuudesta (esim. MÄKELÄ 1986, VALENTINE 1997) Löytyy hiilen ja typen allokaatio joka maksimoi kasvun (ainetaseiden ja putkimallin rajoituksin) (MÄKELÄ ET AL. 2008, VALENTINE & MÄKELÄ 2012) Mäkelä 1986 JTB

5 VALENTINE AND MÄKELÄ 2012 NEW PHYTOLOGIST 9 Boniteetin riippuvuus ympäristötekijöistä tekijät C Metsikön kasvumalli Boniteetti Säät Metsämaa N

6 Miten boniteetin muutos lasketaan? Sään ja CO 2-pitoisuuden vaikutus hiilensidontaan ja ravinteiden saatavuuteen Fotosynteesitehokkuuden malleja SPP fysiologinen malli, hetkellinen säätieto (MÄKELÄ ET AL 2006 KOLARI ET AL 2011) (MÄKELÄ ET AL. 2006, KOLARI ET AL. 2011) PreLes LUE-malli, päivittäinen säätieto: APAR, T, VPD, sadanta (MÄKELÄ ET AL. 2008, PELTONIEMI ET AL. 2011, 2012) Sisältävät haihdunnan mallin ja CO 2-pitoisuuden vaikutuksen

7 Typen saatavuuden malleja ROMUL päivittäinen maan hiili- ja typpidynamiikan malli (CHERTOV ET AL. 2001) Spesifiset hajoamisnopeudet lämpötilan, kosteuden ja ositteiden kemiallisen koostumuksen funktioita kokeelliset parametrit MICROFOREST vuotuinen dynamiikka (HARI ET AL. 2010) Eivät yhtä pitkälle kehitettyjä kuin fotosynteesin mallit Esimerkkilaskelmia Potentiaalisen fotosynteesin alueellinen jakautuminen ja sen yhteys sadantaan

8 Alueellinen GPP:n ja kuivuuspäivien laskenta Climforisk-hanke (Metla + HY, Mikko Peltoniemi) Metsätieto Metlan inventointitietokannoista Säätieto IL:n hilasta 10 x 10 km 2, standardijakso PreLes-malli (PELTONIEMI ET AL. 2012) Kuivuuden yhteys hyönteistuhoihin Alueellinen GPP:n ja kuivuuspäivien laskenta

9 Esimerkkilaskelmia Ilmastonmuutoksen vaikutus tuottavuuteen Ilmastoskenaariot CO 2 concentration Current climate - from local record B1 A1B A2 Temperature Precipitation

10 Tuloksia metsikkötason simuloinnista (SPP) 1600 Lehtien spesifinen 1400 tuottavuus ( C ) kasvaa jopa 30% 800 Lehtien e spesifinen e vedenkäyttö ei muutu olennaisesti NIKINMAA ET AL Yhteytystuo otos (g C m 2 a 1 1 )p ihdunta (mm a 1 ) Hai T+5 T+2 T CO 2 (ppm) T+5 T+2 T CO 2 (ppm) Tuloksia Suomen alueen simuloinnista PreLes-malli Tarkastelu alueittain (kasvillisuusvyöhykkeet) säämuuttujat IL:n hilassa LINKOSALO ET AL. 2012

11 Tuloksia Suomen alueen simuloinnista LINKOSALO ET AL Typen saatavuuden muutokset Romul-mallin perusteella typen hajotusnopeus lisääntyy kun ilmasto muuttuu, mutta ei yhtä paljon kuin potentiaalinen fotosynteesituotos (MÄKIPÄÄ ET AL. 2012) HARI ET AL toisaalta ennustavat suurempaa vaikutusta typen saatavuuteen Epävarmuus suurempi kuin fotosynteesin arvioinnissa => lisää tutkimusta

12 Esimerkkilaskelmia Ilmastonmuutoksen aiheuttamat tilavuuskasvun ja pituusboniteetin muutokset Optimimalli tekijät C Metsikön kasvumalli Boniteetti Säät Metsämaa N

13 Optimimallin tuloksia 25 Max tilavuuskasvu m 3 /v referenssi fotosynteesi + 30% 10 fotosynteesi + 30% typenotto + 30% fotosynteesi + 30% 5 typenotto + 15% Alkuperäinen kasvupaikka (suhteellinen) Optimimalli tekijät C Metsikön kasvumalli Boniteetin muutos Säät Metsämaa N Empiirinen kasvumalli

14 Vaccia-hanke weather CO 2 Short-term term forest productivity SPP Productivity Soil-forest interaction: Microforest Pruductivity Root allocation Stand growth: PipeQual Growth Site index in climate scenarios management Forest decision system SIMOSOL SI Growth trends in FMUs NIKINMAA ET AL Lisääntynyt kasvu => suurempi pituusboniteetti 40 A1b Hdom (m m) OMT_A1b 35 MT+_A1b 30 MT_A1b 25 VT_A1b

15 Kehitysluokkajakauma referenssi open site young seedling (h<1.3m) advanced seedling (h>1.3m) young thinning stand advanced thinning stand mature stand seed tree stand Time - #5 5-year terms Kehitysluokkajakauma A2 adaptiivinen metsänhoito open site young seedling (h<1.3m) advanced seedling (h>1.3m) young thinning stand advanced thinning stand mature stand seed tree stand Time - #5 5-year terms

16 Tarkastelu Kasvuston primäärituotoksen riippuvuus säästä tunnetaan hyvin ja pystytään laskemaan isoilla alueilla myös sopeutumisilmiöt Ravinteiden saatavuuden muutokset tunnetaan huonommin Primäärituotoksen ja ravinteiden saatavuuden yhteisvaikutukset kasvuun tunnetaan mekanistisesti ja voidaan kalibroida => muutoksen suunta pystytään arvioimaan Tarkastelu Melko mahdotonta saada varmoja ennusteita Entä jos tarkastelu Hypoteesit voitava purkaa selkeiksi osahypoteeseiksi Tarkastellaan eri hypoteesien ja niiden erilaisten i yhdistelmien vaikutuksia kasvuun Kunkin hypoteesin rooli voidaan arvioida erikseen kulloinkin käytettävän ekologisen tiedon avulla

17 Tarkastelu Menetelmää kehitetään eri hankkeissa Climforisk HENVI FICCA ECONADA

Samankaltaiset tiedostot

Ravinteisuuden vaikutus kasvupotentiaaliin muuttuvassa ilmastossa Annikki Mäkelä Mikko Peltoniemi, Tuomo Kalliokoski

Ravinteisuuden vaikutus kasvupotentiaaliin muuttuvassa ilmastossa Annikki Mäkelä Mikko Peltoniemi, Tuomo Kalliokoski LIFE09 ENV/FI/000571 Climate change induced drought effects on forest growth and vulnerability