Haasteena metsätalouden dynamiikka - ekosysteemimallinnuksesta mallinnusekosysteemiin?

Transkriptio

1 Haasteena metsätalouden dynamiikka - ekosysteemimallinnuksesta mallinnusekosysteemiin? Tuula Nuutinen Metsätieteiden seminaari Metsäntutkimus tänään ja tulevaisuudessa

2 Perinteinen ekosysteemin määritelmä Ekosysteemi tarkoittaa luonnoltaan verraten yhtenäisen alueen eliöiden ja elottomien ympäristötekijöiden muodostamaa toiminnallista kokonaisuutta. Hän [ihminen] pystyy halutessaan tuhoamaan ekosysteemejä sekä myös hallitsemaan niitä tekniikallaan. (Wikipedia, haettu )

3 Mobiiliekosysteemin määritelmä laitevalmistajat puhelinohjelmistoalustan kehittäjä sovellusten kehittäjät erilaisten palveluiden toteuttajat puhelinoperaattorit Esimerkkinä a third (mobile) ecosystem

4 Muut määritelmät? Geo-, eko- ja teknosysteemi (Pulliainen & Seiskari 2011) Ekonomia- eli taloussysteemi? latin. oeco, kreik. oikos The economy is like an ecosystem with various organisms interacting with each other in various unusual and complex ways. (Moffat 2006)

5 Tämän esityksen näkökulmat ekosysteemeihin Ekosysteemidynamiikan mallintamisessa haasteena on tekno- ja taloussysteemin (lue: ihmisen) huomioon ottaminen eli metsätalouden dynamiikka Monimutkainen mallintaminen edellyttää moni- ja poikkitieteellistä yhteistyötä (= mallinnusekosysteemi )

6 ESIMERKKI METSÄTALOUDEN MALLINTAMISESTA JA ANALYYSEISTÄ

7 Tavoite vastata kysymykseen, miten ilmastonmuutos vaikuttaa Suomen puuvaroihin, raaka- ja energiapuun hankintamahdollisuuksiin sekä metsien hiilivarastoihin soveltaa metsätalouden mallia (MELA), joka kuvaa metsätalouden eko-, tekno- ja taloussysteemin sisäisine riippuvuuksineen Suomen metsävarat ja niiden kehittymisen ottaen huomioon ympäristötekijöiden vaihtelun ja vaikutuksen puuvarat yksittäisinä puina, joista voidaan laskea erilaisia tunnuslukuja (ml. energiapuujakeet) täydentää mallia ilmaston muutoksen vaikutuksilla puiden kehittymiseen

8 Mallinnusyhteistyö: Metla ja JoY (nyk. UEF) Finnish Global Change Research Programme (FIGARE), Assessing the adaptive capacity of the Finnish environment and society under a changing climate (FINADAPT) consortium, Climate Change Adaptation Research Programme (ISTO), Tuloksena mm. kaksi väitöskirjaa: Matala, J Impacts of climate change on forest growth - a modelling approach with application to management. Joensuun yliopisto, Metsätieteellinen tiedekunta / Väitöskirja metsätiede. Dissertationes forestales, no 7. Kärkkäinen, L Evaluation of performance of tree-level biomass models for forestry modeling and analyses (väitöskirja). Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja - The Finnish Forest Research Institute, Research Papers p. + appendices

9 Framework* Field studies & theoretical knowledge about growth of trees and stands Physiological model FinnFor / Kellomäki, University of Joensuu Conditions Photosynthesis Tree growth in current and changed climate Transfer models (Matala et al Ecological modelling): estimating the effect of changed climate at tree level The MELA system: Stand simulator: - models for predicting tree and stand development and calculating tree variables (e.g. biomass of different components) + transder models for different climate scenarios - models for treatments - automatic generation of multiple treatment and development paths at stand level Regional optimization: -selection of regional production programme corresponding to production and state targets defined in the optimization task Max (removal): max NPV 5 % Sust (removal): max NPV 4 % with non-declining removal, saw log removal, net income or the value of forest Data: Stands represented by all NFI9 sample plot and tree data covering 13+1 forestry centres Land-use data for defining feasible treatments for sites of specific intrest Climate change (CC) scenario: Gradual temperature increase 5,6-6 ºC and CO 2 350ppm 683ppm / 100 years Results - removal and logging residue - growing stock (increment increase built-in) and its carbon * Kärkkäinen et al. 2008, Biomass and bioenergy; Matala et al. 2009, Eur J Forest Res

10 Four scenarios Regional cutting strategy* Max (potential) (Max) sustainable CU (Current Climate) CU Max CU Sust CC (Changing climate) CC Max CC Sust *Note: these strategies were defined for analysis purposes only, not for an implementation programme or to forecast most probable development

11 Annual cutting drain (sawlogs, pulpwood, million m wastewood), mill. m3/year Saw logs Pulpwood Wastewood Kärkkäinen et al. 2008, Biomass and bioenergy

12 Tg Annual logging residues (roots, stump, branches, foliage, stem+bark wastewood), biomass, Tg 35 (of which less than 13 from spruce dominated final cuttings) Roots Stump Branches Foliage Stem+bark of wastewood 29 Kärkkäinen et al. 2008, Biomass and bioenergy

13 Logging residue, mill. m/year spruce-dominated final fellings Periods Max 1-5 Crown and wastewood (CU) Crown and wastewood (CC) Stump and roots (CU) Stump and roots (CC) Sust Crown and wastewood (CU) Crown and wastewood (CC) Stump and roots (CU) Stump and roots (CC) Kärkkäinen et al. 2008, Biomass and bioenergy

14 Growing stock, mill. m mill. tons carbon million m (3885 Tg CO 2 ) 765 mill. tons carbon (2802 Tg CO 2 ) Scots pine Norway spruce Birch spp. Other deciduous species Kärkkäinen et al. 2008, Biomass and bioenergy

15 Päätelmiä Tuoreimmat MELA-tulokset: Kehittämistä tarvitaan ekosysteemin ja sen muutosten kuvauksessa (esim. ilmaston ja muiden luonnonprosessien kuten tuhojen tai hiili- ja ravinnekierron väliset suhteet) sekä tekno- ja taloussysteemien ja niiden muutosten kuvauksessa (esim. uudet korjuumenetelmät, niiden tuottavuus ja yksikköhinnat; uudet puuhun ja metsiin perustuvat tuotteet ja palvelut hintoineen), jotta voidaan laskea, miten tekno- ja taloussysteemin muutokset vaikuttavat puuvarojen optimaaliseen tai todennäköiseen allokointiin eri käyttömuotojen välillä.

16 MONI- JA POIKKITIETEISEN MALLINNUSEKOSYSTEEMIN TULEVAISUUSKUVIA?

17 Onko näin? Vai näin? Maija Paavilainen: Valoa (1994)

18 Kiitos