Kioton pöytäkirjan artiklan 3.4 metsänhoitotoimenpiteen määrällinen vaikutus päivitys vuoden 2004 raportista

Transkriptio

1 Asiantuntijaselvitys maa- ja metsätalousministeriölle Kioton pöytäkirjan artiklan 3.4 metsänhoitotoimenpiteen määrällinen vaikutus päivitys vuoden 2004 raportista Risto Sievänen, Timo Kareinen, Hannu Hirvelä ja Hannu Ilvesniemi Metsäntutkimuslaitos 1.1 Taustaa Kioton pöytäkirjan artiklan 3.4 mukaisen metsänhoito-toimenpiteen käytön vaikutuksia arvioitiin Metsäntutkimuslaitoksen tekemässä selvityksessä (Selvitys Suomen metsiä koskevista nieluarvioista 2004) syksyllä 2004 Kansallisen ilmasto- ja energiastrategian tarpeisiin. Selvityksessä tehtiin määrällisiä arvioita kasvihuonekaasujen (KHK) taseista ja arvioitiin toteuttamistapoja. Selvityksen mukaan Laskelmien valossa metsänhoidon nieluhyvityksellä voidaan saavuttaa nielu, joka kattaa sekä artiklan 3.3 rasitteen että maksiminieluhyvityksen yhteensä 2,74 milj. tn CO 2 /v sekä alue- että toimenpidepohjaisella lähestymistavalla Kioton pöytäkirjan 1. sitoumuskaudella mikäli MELA- T70 skenaario ei toteudu. Tässä raportissa päivitetään tuon selvityksen määrällisiä arvioita uusimpien hakkuumahdollisuusarvioiden, tutkimustulosten ja laskentamenetelmien perusteella. Selvitys Suomen metsiä koskevista nieluarvioista (2004) raportin lähtökohtia, tarkastelukulmaa tai yleisiä menetelmiä ei ole tarkistettu, vain numeroarvoja. 1.2 Hakkuumahdollisuusarviot määrällisten arvioiden perustana Selvitys Suomen metsiä koskevista nieluarvioista (2004) raportin arvioiden perustana olivat Kansallinen metsäohjelma 2010 taustaraportin Mela-ohjelmistolla tehdyt hakkuumahdollisuusarviot (Nuutinen & Salminen 1999). Tätä raporttia varten uusimmat Mela-ohjelmistolla tehdyt metsä- ja kitumaiden hakkuumahdollisuusarviot (Nuutinen ja Hirvelä 2006, Taulukko 1) on muutettu metsien KHK-taseiksi. Hakkuumahdollisuusarvioiden lähtötietoina käytettiin vuosina mitatuista valtakunnan metsien 10. inventoinnin (VMI10) koeala- ja puutiedoista muodostettua laskelma-aineistoa. KHK-laskelmissa on käytetty samoja malleja, yhtälöitä ja parametriarvoja kuin kansallisessa KHK-raportoinnissa (Greenhouse gas emissions in Finland ). Kivennäismaiden kuolleen orgaanisen aineen hajoaminen arvioitiin Yasso-mallin avulla kuten Suomen metsiä koskevista nieluarvioista (2004) -raportissa. Metsäisten turvemaiden maaperän tase laskettiin yhdistelmänä karikkeenhajotusmallin (Yasso, Liski ym. 2005) ja mitattujen emissiokertoimien avulla (Greenhouse gas emissions in Finland..., 2006). Taseisiin yhdistettiin metaanin ja dityppioksidin päästöarviot (Minkkinen ym., 2006; Minkkinen, 2006), 1,1 milj. CO2-ekv 2 /v (metaani) ja 3,1 milj. tn CO2-ekv/v (dityppioksidi). Kangasmaiden metaani- eikä dityppioksiditaseita ei tarkasteltu. Niiden tiedetään olevan vähäiset turvemaiden päästöihin verrattuna. 1 Kuva 1 lisätty CH 4 ja N 2 O määrät on muutettu vastaaviksi CO 2 määriksi (CO 2 -ekv) kertomalla kaasujen kasvihuonevaikutusten (global warming poten-tial) arvoilla 23 ja 310.

2 Taulukko 1. Hakkuumahdollisuusarviot. Kuvaukset lainattu suoraan Nuutinen ja Hirvelä (2006) julkaisusta. HLI Metsänkäsittelysuositusten mukaan hakattavissa oleva ja hakkuukypsäksi laskelmakauden aikana tuleva puusto (hakkuulaskelma I) määritettiin maksimoimalla nettotulojen nykyarvoa viiden prosentin korkokannalla ilman toiminnan kestävyys- ja lopputilan puustovaatimuksia. Laskelmassa hakattiin kaikki sovellettujen metsänkäsittelysuositusten mukaan hakattavissa olevat kohteet, jotka eivät täyttäneet kasvattamisen ehdoksi asetettua kannattavuusvaatimusta. Teoreettisesti tämä ensimmäisen kymmenvuotiskauden hakkuumäärän arvio on lyhyen aikavälin puuntarjonnan yläraja eli se puumäärä, joka markkinoille voisi lakeja ja suosituksia rikkomatta tulla edellyttäen, että kaikelle markkinoille tulevalle puulle on kysyntää ja että metsänomistajat hakkaavat metsiään metsikkökohtaisten suositusten ja viiden prosentin tuottovaatimuksen mukaisesti. HLII Suurimman kestävän hakkuukertymän arviossa (hakkuulaskelma II) otettiin huomioon myös kestävyysvaatimukset. Suurin jatkuvasti hakattavissa oleva taloudellisen ja puuntuotannollisen kestävyyden huomioon ottava hakkuukertymä määritettiin maksimoimalla nettotulojen nykyarvoa neljän prosentin korkokannalla. HLIIII Toteutuneiden hakkuiden ja niitä vastaavan metsien kehityksen (hakkuulaskelma III) avulla esitettiin, miten metsävarat kehittyvät, jos hakkuut jatkuvat viime vuosien keskimääräisellä tasolla. Myös tässä laskelmassa maksimoitiin nettotulojen nykyarvoa neljän prosentin korkokannalla. Kertymätaso haettiin käyttämällä optimoinnin rajoitteina vuosina keskimäärin toteutuneita puutavaralajeittaisia hakkuukertymiä. Puuntuotannossa olevien metsä- ja kitumaiden hakkuumahdollisuusarviot kuvaavat tilanteita (Taulukko 1), joissa hakkuut pysyvät nykyisellä tasolla (HLIII), mitkä ovat suurimmat kestävät hakkuumahdollisuudet (HLII) ja kuinka paljon metsistä olisi välittömästi saatavissa puuta ja kuinka sellaiset hakkuut vaikuttavat tulevaisuuden hakkuumahdollisuuksiin (HLI). Hakkuukertymät laskelmissa kahtena seuraavana vuosikymmenenä ovat Taulukon 2 mukaiset. Taulukko 2. Hakkuukertymät Taulukon 1 mukaisissa hakkuumahdollisuusarvioissa kahtena ensimmäisenä vuosikymmenenä. Hakkuukertymä, milj. m 3 /v HLIII HLII HLI ,5 66,4 86, ,5 70,7 60,9 Puun tuonti on lisääntynyt 1990 luvulta lähtien ja oli keskimäärin noin 16 milj. m 3 /v (Hetemäki ym. 2006), lähestyen parhaimmillaan 20 milj. m 3 /v. Hakkuumahdollisuusarvion HLI perusteella nykyisen puuntuonnin määrä olisi lyhytaikaisesti korvattavissa kotimaisella puulla. Hakkuumahdollisuusarviossa HLI ensimmäisen kymmenvuotiskauden jälkeen hakkuumahdollisuudet kuitenkin laskevat (Nuutinen ja Hirvelä 2006). 2

3 1.3 Metsien kasvihuonekaasutaseet Kuvassa 1 on esitetty kansallisen KHK-raportoinnin mukainen puuston, maaperän ja metsien hiilitase kaudelta Siinä näkyy selvästi 1970-luvulta jatkuneen puuston tilavuuden kasvun positiivinen vaikutus hiilitaseeseen. Kuva 1. Metsien puuston ja maaperän hiilitase (+ = nielu, - = lähde) kansallisen KHK raportoinnin menetelmin (Greenhouse gas emissions in Finland ) laskettuna. Laskelmat eivät pidä sisällään metaanin eikä dityppioksidin päästöjä. Puuston määrän vaihtelu on tärkein hiilitaseen osatekijä (puuston muutos kattaa yli 60% metsissä tapahtuvista hiilivarastojen muutoksista, Greenhouse gas emissions..., 2006). Myös kuolleen orgaanisen aineen (lahopuu, karikevarasto kivennäismaan yläpuolella ja maaperän orgaaninen aine) varastomuutokset seuraavat viiveellä puuston tasetta. Mikäli puuston tilavuus kasvaa, myös kuolleen orgaanisen aineen tuotos (karikesadanta, luonnonpoistuma) yleensä kasvaa ja siis kuolleen orgaanisen aineen varastot myös. Päinvastaisessa tapauksessa kuolleen aineen syöte vähenee ja niinmuodoin myös varastot vähenevät. Maaperän muutokset seuraavat viiveellä puuston muutoksia orgaanisen aineen hajoamisen hitaudesta johtuen. Kuvassa 2 ovat Nuutisen ja Hirvelän (2006) esittämiin hakkuumahdollisuusarvioihin pohjautuvat laskelmat metsä- ja kitumaiden kasvihuonekaasujen taseista. 3

4 Kuva 2. Metsä- ja kitumaiden puuston hiilitase (+ = nielu, - = lähde) sekä kasvihuonekaasujen tase eri hakkuumahdollisuusarvioilla (Taulukko 1, Nuutinen ja Hirvelä 2006) kymmenvuosittain. Muutettaessa puustotietoja hiilitaseiksi on käytetty samoja malleja, yhtälöitä ja parametriarvoja kuin kansallisessa KHK raportoinnissa (Greenhouse gas emissions in Finland..., 2006). Metsien KHK-taseet sisältävät metsäisten turvemaiden metaanin ja dityppioksidin päästöarviot (Minkkinen ym. 2006; Minkkinen 2006), 4,2 milj. tn CO 2 -ekv. Pystyviivat ovat 95% luottamusvälit, puusto: ± 15,6 milj. tn CO 2, metsien KHK-tase: ± 18,4 milj. tn CO 2. Laskelmassa HLI puuston tilavuus vähenee alussa , joten puusto on hiilen lähde aiheuttaen, että maaperä on lähde seuraavalla kymmenvuotiskaudella (Taulukko 3). Laskelmissa HLII ja HLIII puuston määrä kasvaa koko tarkastelujakson ja tällöin myös maaperä on nielu. YK:n ilmastosopimuksen mukaisesti raportoitu vuoden 2004 puuston tase on 21,2 milj. tn CO 2 /v ja metsien tase 26,2 milj. tn CO 2 /v. Raportoinnissa ei tarkasteltu metaania eikä dityppioksidia. Laskelman HLIII kauden tase ilman metaanin ja dityppioksidin vaikutuksia 27,1 milj. tn CO 2 /v (= 22,9 + 4,2, Taulukko 3) on varsin lähellä raportoitua metsän tasetta. 4

5 1.4 Taseiden epävarmuudet Metsien kasvihuonekaasuarvioille ovat tyypillisiä suuret epävarmuudet verrattuna muihin sektoreihin (Monni ym. 2006), lisäksi myös tiedot arvioiden virheistä ovat epävarmoja. Niitä arvioitiin seuraavasti: Hakkuumahdollisuusarvioille ei voi antaa mitään epävarmuuksia koska niitä käytetään puuston määrien ja metsien käyttömahdollisuuksien havainnollistamiseen. KHK-laskelmien epävarmuuksien arvioissa käytetään KHK inventoinnin virhearvioita puustolle ja koko KHK-taseelle. Viimeisessä inventoinnissa (Greenhouse gas emissions in Finland ) on arvioitu, että puuston ja maaperän tasearvioiden keskihajonnat ovat 7,8 milj. tn CO 2 /v ja 4,8 milj. tn CO 2 /v (tässä puuston taseen hajonta-arviossa on käytetty kauden keskimääräistä puuston nielua 25,3 milj. tn CO 2 /v). Kun puuston ja maaperän keskihajonnat yhdistetään, metsien KHK tasearvion hajonta on 9,2 milj. tn CO 2 /v. Epävarmuusindikaattorina käytetään 95% luotettavuusväliä (arvio ± 2 x keskihajonta) kaikille laskelmille ja kaikilla ajanhetkillä. Luotettavuusväli on puustolle ± 15,6 milj. tn CO 2 /v sekä metsien KHK-taseelle ± 18,4 milj. tn CO 2 /v 1.5 Määrälliset arviot Artikla 3.3 -selvityksessä on arvioitu, että Kioton pöytäkirjan artiklan 3.3 metsittäminen, uudelleen metsittäminen ja metsän hävittäminen toimet tulevat muodostumaan Suomessa päästölähteeksi, jonka suuruus on 1,0-3,8 milj. tn CO 2 -ekv/v (95% luottamusväli) riippuen arviossa käytetyistä oletuksista. Marrakeshin sopimuksen mukaan artiklan 3.3 päästörasitteeseen voi hakea kompensaatiota artiklan 3.4 metsänhoitotoimenpiteiden avulla saadusta nielusta ja saada metsänhoidosta nieluhyötyä maksimissaan 0,59 milj. tn CO 2 /v (0,16 milj. tn C/v). Näin ollen kompensaatio, joka voitaisiin saada artiklan 3.4 metsänhoitotoimenpiteen soveltamisesta, on päästörasitteen ja nieluhyödyn summa ja vaihtelisi siis välillä 1,6 4,4 milj. tn CO 2 /v artiklan 3.3 arvioista riippuen. Kuvan 2 mukaiset kasvihuonekaasulaskelmien taseet eri vuosina on tiivistetty Taulukkoon 3. Taulukko 3. Metsä- ja kitumaiden kasvihuonekaasutaseet eri hakkuulaskelmilla (Taulukko 1). Metaanin ja dityppioksidin päästöt (Minkkinen ym., 2006; Minkkinen, 2006) on yhdistetty maaperän taseeseen. Varaston tase milj. tn CO 2 -ekv/v (+ = nielu, - = lähde) Laskelma Varasto Kioto HLI Puusto Maaperä Yhteensä HLII Puusto Maaperä Yhteensä HLIII Puusto Maaperä Yhteensä Kauden keskiarvo 5

6 Suojelualueiden vaikutus Edellä esitetyt laskelmat koskevat kaikkia metsä- ja kitumaiden metsiä. Selvitys Suomen metsiä koskevista nieluarvioista (2004) raportissa arvioitiin myös puuntuotannon ulkopuolella olevien metsien osuutta kasvihuonekaasutaseessa. Sen mukaan suojelualueiden osuus metsien kokonaisnielusta on noin 2,2 milj. tn CO 2 /v riippumatta hakkuumahdollisuusarviosta. Tässä käytetään samaa arvioita suojelualueiden taseelle, jolloin saadaan Taulukon 4 mukaiset kasvihuonekaasutaseet. Taulukko 4. Arviot metsien kasvihuonetaseista ilman suojelualueita eri hakkuulaskelmilla (Taulukko 1). Arviot on saatu vähentämällä Taulukon 3 taseista suojelualueiden arvioitu tase 2,2 milj. tn CO 2 /v. Kasvihuonekaasutase milj. tn CO 2 -ekv/v (+ = nielu, - = lähde) Laskelma Kioto HLI HLII HLIII Kauden keskiarvo Energiapuun korjuun vaikutus Edellä esitetyissä laskelmissa kaikki kuollut orgaaninen aine (karike ja hakkuutähteet) siirtyy syötteenä maaperän varastoon ja hajoaa siellä tunnettujen hajotusnopeuksien mukaisesti. Energiapuun korjuussa osa puiden kannoista, juurista ja latvuksesta viedään pois, jolloin syöte maaperän varastoon vähenee. Sen vaikutuksia metsien KHK -taseisiin tutkittiin toistamalla laskelma HLIII siten, että karikesyötteestä vähennettiin energiapuun korjuun osuus (Taulukko 5). Energiapuun käytön oletettiin lisääntyvän nykytasosta vajaasta 4 milj. m 3 /v tasaisesti oletettuun teknisesti käyttökelpoiseen maksimiarvoonsa 15 milj. m 3 /v vuoteen 2030 mennessä. Energiapuun jakautuminen eri lajeihin (kanto, oksat ym.) otettiin raportista Metsäenergian tuotannon... (2006). Muissa laskelmissa (HLI ja HLII) energiapuun korjuun vaikutus on hyvin samankaltainen. Maksimissaan vuotuinen ero nettonieluissa on tämän laskelman mukaan vuonna 2030, jolloin ero on 3,1 milj. tn CO 2 /v, Kioton pöytäkirjan 1. sitoumuskaudella ero on 2,1 milj. tn CO 2 /v. Näin arvioituna on varsin todennäköistä että hakkuutähteinä (kannot, oksat, neulaset) käyttöön otettava bioenergia ei uhkaa metsien asemaa hiilen nettonieluna (laskelmat HLII ja HLIII, HLI vuoden 2015 jälkeen) tämän raportin tarkastelujaksolla. Taulukko 5. Arviot metsien kasvihuonetaseista ilman energiapuun korjuuta ja olettamalla että energiapuun korjuu lisääntyy nykyisestä alle 4 milj. m 3 /v korjuumäärästä tasaisesti vuoteen 2030 asti niin että tuona vuotena korjataan 15 milj. m 3 /v. Kasvihuonekaasutase milj. tn CO 2 -ekv/v (+ = nielu, - = lähde) Laskelma Kioto HLIII, energiapuu korjataan 18,6 19,3 26,0 26,8 41,5 HLIII 20,7 21,5 28,5 29,5 44,6 1 Kauden keskiarvo Yhteenveto Taulukoista 3 ja 4 käy ilmi, että maksimi artiklan 3.4 nieluhyöty 2,2 3,4 milj. tn CO 2 /v on saatavissa Kioton pöytäkirjan 1. sitoumuskaudella selvästi laskelmien HLII ja HLIII tapauksessa sekä 6

7 puuntuotannon mailla että koko metsämaalla. Hakkulaskelman HLIII (toteutuneiden hakkuiden taso) tapauksessa nieluhyöty saavutetaan myös virhemarginaalit huomioiden (Kuva 2). Hakkuulaskelmassa HLI metsät ovat lähde kaudella , eikä myöskään kaudella artikla 3.4 hyötyä saavutettaisi täysin tämän laskelman mukaan. Energiapuun korjuun vaikutus ennen vuotta 2020 on samaa suuruusluokkaa kuin suojelualueiden jättäminen pois tarkastelusta. 1.6 Tulosten tarkastelua Raportin laskelmien pohjana olevat hakkuumahdollisuusarviot eivät ole puun tarjonnan tai todennäköisesti toteutuvan tulevaisuuden ennusteita, eivätkä niiden tulokset ole toteutettavaksi tarkoitettuja hakkuusuunnitteita. Koko maan puuston kokonaiskasvuarvio metsä- ja kitumailla on 97,1 milj. m 3 /v kaudella (Korhonen ym., 2006). MELA laskelmissa parhaimmillaan kasvu oli runsas 90 milj. m 3 /v kaudella , eli runsas 5 milj. m 3 /v havaittua pienempi. Hiilenä tämä vastaa noin 6 milj. tn CO 2 /v. Tämän perusteella laskelmien alkupäässä arvioidut nielut saattavat olla aliarvioita. Arvio, että suojelualueiden osuus metsien kokonaisnielusta on noin 2,2 milj. tn CO 2 /v on johdettu oletuksista niiden puuston kasvun ja poistuman suhteesta, eikä arviossa ole otettu huomioon turvemaiden päästöjä (Selvitys Suomen metsiä koskevista nieluarvioista 2004). Sen vuoksi suojelualueiden nieluarviota on pidettävä suuntaa antavana ja epävarmana. Mikäli hakkuut toteutuvat tulevaisuudessa hakkuumahdollisuusarvioiden HLII ja HLIII suuntaisina, Kioton protokollan 1. sitoumuskauden metsänhoidon nieluhyvitys voitaisiin saavuttaa ilman mitään erityistoimia nielujen lisäämiseksi kaudella Kaipainen ym. (2004) ovat arvioineet, että pidentämällä kiertoaikaa 90 vuodesta 110 vuoteen nieluhyvitys (0,59 milj. tn CO 2 /v) saavutettaisiin 0,3-0,5 milj. ha metsäpinta-alalla (he eivät tarkastelleet artiklan 3.3 rasitteen kompensaatiota). Tulos osoittaa osaltaan, että artiklan 3.4 vaatimukset metsien potentiaaliseen hiilensidontakykyyn nähden ovat pienet Kirjallisuus Greenhouse gas emissions in Finland National Inventory Report to the UNFCCC, 15 April Statistics Finland. Saatavissa: Kaipainen, T., Liski, J., Pussinen, A. and Karjalainen, T Managing carbon sinks by changing rotation length in European forests. Environmental Science & Policy 7(3): Korhonen, K.T., Heikkinen, J., Henttonen, H., Ihalainen, A., Pitkänen, J. & Tuomainen, T Suomen metsävarat Metsätieteen aikakauskirja 1B/2006: Metsäenergian tuotannon, korjuun ja käytön kustannustehokkuus sekä tukijärjestelmien vaikuttavuus päästökaupan olosuhteissa Maa- ja metsätalousministeriön tilaama selvitys. Pöyry Forest Industry Consulting Oy Minkkinen, K., Penttilä, T. and Laine, J Tree stand volume as a scalar for methane fluxes in forestry-drained peatlands in Finland. Boreal Envionment Research 11 (in print). Minkkinen, K Käsikirjoitus dityppioksipäästöistä. Monni, S., Peltoniemi, M., Palosuo, T., Lehtonen, A., Mäkipää, R., Savolainen, I Uncertainty of forest carbon stock changes implications to the total uncertainty of GHGinventory of Finland. Climatic Change (in print) Nuutinen, T. & Hirvelä, H Hakkuumahdollisuudet Suomessa valtakunnan metsien 10. Inventoinnin perusteella. Metsätieteen aikakauskirja 1B/2006; Hetemäki, L., Harstela, P., Hynynen, J., Ilvesniemi H. ja Uusivuori J. (toim.) Suomen metsiin perustuva hyvinvointi Katsaus Suomen metsäalan kehitykseen ja tulevaisuuden vaihtoehtoihin. Metlan työraportteja 26 ISBN-13: (PDF), ISBN-10: (PDF) Selvitys Suomen metsiä koskevista nieluarvioista Maa- ja metsätalousministeriön tilaama muistio, Metsäntutkimuslaitos, Saatavissa: 7