Pohjoisten metsien merkitys ilmastonmuutokselle - biogeokemialliset ja biofysikaaliset palautemekanismit

Transkriptio

1 Pohjoisten metsien merkitys ilmastonmuutokselle - biogeokemialliset ja biofysikaaliset palautemekanismit Jaana Bäck et al., Risto Makkonen, Ditte Mogensen, Annikki Mäkelä, Annalea Lohila, Timo Vesala, Eero Nikinmaa, Frank Berninger, Tuomo Kalliokoski, Tuukka Petäjä, Pauli Paasonen, Markku Kulmala and many others

2 Sisältö Biogeokemialliset palautemekanismit Biofysikaaliset palautemekanismit Miten metsänhoitotoimet näkyvät palautteissa?

3 IPCC AR5 Biogeokemialliset ja biofysikaaliset palautejärjestelmät (1)

4 Ekosysteemien hiilivarastot: Boreaalinen << trooppinen Maaekosysteemeissä on varastoituneena n Gt C, lähes 3 kertaa enemmän kuin ilmakehässä LAND AREA CARBON STORAGE No forest [PERCENT AGE] Tropical [PERCE NTAGE] Boreal [PERCE NTAGE] Savannah [PERCENT AGE] Temperate [PERCENT AGE] Mediterr. [PERCENT AGE] Savanna h [PERCE NTAGE] Mediterr. [PERCE NTAGE] Boreal [PERC ENTAG E] Temperat e [PERCE NTAGE] Tropic al [PERC ENTAG E] No forest [PERCE NTAGE]

5 Missä hiilivarastot sijaitsevat? TROPICS: Most of the carbon is in vegetation, with biomass estimates of t C ha -1 Soil carbon pools t C ha -1 BOREAL: Plant biomass t C ha -1 Due to low temperatures, decomposition in boreal forests is slow large accumulations of carbon in the soil pool ( t C ha -1 ) Photo: Sari Timonen

6 Hiili maaperässä Carbon turnover time: Boreal conifer forest zone 350 years Temperate forests 5-20 years Mediterranean forests 4 years Tropical forests 0.4 years

7 Euroopan metsien hiilivirrat 1Tg = 10 6 tn Bellassen & Luyssaert (Nature, 2014) 7 2/22/2016

8 Hiilinielun muutokset: Boreaaliset metsät >> tropiikki Observed substantial increase of the seasonal cycle of CO 2 over the last 50 years indicates that the land uptake is changing in northern latitudes, especially in boreal forests Graven et al 2013

9 Pohjoisessa suuri muutos hiilen varastoissa ja sidonnassa ilmastonmuutoksen seurauksena Kasvukauden piteneminen Keskilämpötilan muutos Sademäärän ja -jakauman muutos Maaperän varastot ja prosessit herkkiä lämpötilan muutoksille (mutta suuret epävarmuudet!) Kasvilajiston muutokset (Arctic greening) Typpi? Luyssaert et al 2009

10 IPCC AR5 Biogeokemialliset ja biofysikaaliset palautejärjestelmät (1)

11 Palautemekanismi ilman kemiallisen koostumuksen kautta Viileneminen! Kulmala et al Science

12 CO 2 ilmasto palautemekanismin kvantifiointi Climate sensitivity 0.8 K/(W/m 2 ), equalling 3C warming for doubling of CO 2 10 % 10 % (30 ppm) 6 % 7.3 % 6.5 % 10 % Data from SMEAR II % 8.5 % Paasonen et al. 2013, Kulmala et al 2014

13

14

15 Boreaalisissa metsissä on suuri potentiaali biofysikaalisen palautemekanismin tehostumiseen ilmaston muuttuessa Kasvukauden piteneminen Ennustettu lämpötilan muutos suuri (jopa 6C vuoteen 2100 mennessä) Kasvillisuuden VOC päästöt kasvavat Arctic greening ja muut lajistomuutokset suosivat suuria kasvillisuuspäästöjä Positiivinen lämpötilavaste ja päästöjen reaktiivisuus Pohjoisten teollistuneiden alueiden saastepäästöjen kehitys vaikuttaa palautteisiin (rikkihappo, otsoni)

16 IPCC AR5 Voiko säteilytaseeseen vaikuttaa metsänhoidon avulla?

17 RF (W m -2 ) Metsänhoidon ilmastovaikutus CO 2 Albedo Aerosolit SUM effect 10 Metsikkötason RF muutos Vakio albedo (V > 60 m3) Harvennus/ päätehakkuu Time (a) Kuva: Tuomo Kalliokoski, Nikinmaa et al, in preparation

18 Yhteenveto 1. Hiilen sidonta (tropiikki) ja maaperän hiilivarat (boreaaliset metsät ja suot) tuottavat merkittävän biogeokemiallisen ilmastopalautteen 2. Biofysikaalinen palaute ilmakemian ja aerosolien kautta lisääntyy ilmaston lämmetessä erityisesti boreaalisella vyöhykkeellä 3. Metsänhoidon ja häiriöiden vaikutus palautejärjestelmiin on merkittävä