VMI-aineiston käyttö kasvihuonekaasujen inventaariossa (KHK) Taksaattoriklubin kevätseminaari 20.3.2015 Markus Haakana ja Aleksi Lehtonen
Sisältö Taustaa KHK-laskennat & VMI:n käyttö Pinta-alat Biomassat Maaperän hiilitase Muita VMI KHK kytköksiä 2
Taustaa Kasvihuonekaasuraportoinnit (KHK) inventaariossa Vuosittain YK:n ilmastosopimukselle ja EU:lle Raportointi jakautuu ilmastosopimuksen ja Kioton pöytäkirjan raportointiin (The UN Framework Convention on Climate Change UNFCCC ja Supplementary Kyoto Protocol (KP), Art. 3.3. & 3.4.) Raportointi kattaa kaikki sektorit: Energia, teollisuusprosessit, liuottimet, maatalous, maankäyttö, jäte Luken rooli raportoinnissa Maankäyttö eli LULUCF-sektorin (LULUCF & KP-LULUCF) raportointi Entisen MTT:n vastuulla myös maatalouspäästöt KHK-raportti sisältää NIR (National inventory report) CRF (common reporting format) taulukot vuosittaisista päästöistä Raportoidaan vuosittain aikasarjat 1990 lähtien, KHK-inventaariolähetys 2015 kattaa vuodet 1990-2013 VMI-dataa tarvitaan vuodesta 1971 lähtien 3
KHK:n maaluokkajako Raportointia varten VMI:n mukaiset kansalliset maaluokan uudelleenluokitetaan IPCC:n mukaisiin maaluokkiin Luokitus tehdään IPCC:n ohjeistusta ja MMM työryhmämuistiota 2005:5 noudattaen Maaluokissa on jonkin verran tilaa kansallisille määritelmille, esim. kynnysarvot metsälle Kuusi laveaa maaluokkaa raportoinnin perustana (metsämaa, viljelysmaa, ruohikkoalueet, kosteikot, rakennettu maa, muu maa) Alaryhmät YK-sihteeristön rap. Kivennäis- ja orgaaniset maat erikseen Remaining & converted: Samassa maankäytössä 20 v pysyneet ja muuttuneet Managed, unmanaged KP-raportointi koskee Suomen osalta metsiä, jossa FM & AR, D jako VMI-maatalousmaat jaetaan lisäksi CM ja GM aloihin KP-rap. liittyen EU:ta varten. Jako eri kuin YK-sihteeristölle menevä CL & GL Kosteikoista erotellaan eri alaluokkia: Turvetuotanto, sisävedet, muut Lisäksi mm. kasvupaikkatyyppi, ojitustilanne, kasvillisuusvyöhykkeet VMI:ssä maaluokkia on tarkennettu KHK-tarpeisiin 4
VMI-maaluokat IPCC-luokkiin Metsämaa Kitumaa Joutomaa Muu metsätal.maa Maatalousmaa Rakennettu maa Liikenneväylät Voimansiirtolinjat Sisävesi Meri 29.3.201 5 5 5 Forest land Cropland Grassland Wetlands Settlements Other land
VMI muuttujalista pinta-alalaskennoissa 1. Maaluokka (8 luokkaa + sisävesi ja meri) 2. Maaluokan tarkennus (noin 30 luokkaa, eniten maatalousmaalle 12) 3. Entinen maaluokka ja sen tarkennus 4. Maaluokan muutoksen aika (muutosvuosi) 5. Maaluokan muutosalan suuruus (<0,5 ha / 0,5 ha) 6. Entisen maaluokan varmistus (arvioidaan luokituksen epävarmuutta) 7. FRA-luokka (forest, other wooded land, other land, other land with tree cover) 8. Entinen FRA-luokka 9. FRA-luokan muutoksen aika (muutos vuosi) 10. FRA-luokan muutosalan suuruus (<0,5 ha / 0,5 ha) 11. Entisen FRA-luokan varmistus 12. Muutoksen vertailu (pysyvillä koealoilla) 13. Kasvupaikan päätyyppi (kivennäismaa, räme, korpi, avosuo) 14. Kasvupaikkatyyppi 15. Ojitustilanne 16. Turvekangastyyppi 29.3.201 5 6
Pinta-alat 2012 (2013) VMI-aineistot vuoden 2013 inventaariossa: VMI10 (2005-08), VMI11 (2009-13) MML pinta-alat: Suomen maaala, sisävedet 1.1.2014 Koealoilla tunnistetut Suomen maaluokat, FAO/FRA:n maakäyttöluokat, niiden tarkenteet sekä niiden väliset muutokset => IPCC luokat Maaluokkatietojen päivitys paikkatietoaineistoilla 31.12.2012 2005-2013 Laskenta noudattaa pääpiirteissään VMIsapluunaa 7 2006 & 2013
VMI- ja paikkatietoaineistot KHK:ssa Aikasarja (1970-) 1990-2013 Maaluokkamuutokset ja niiden ajankohta saadaan VMI:stä Vuosi 1990 tärkeä KP-raportoinnissa ARD kumulatiivisten alojen laskentaa ajatellen VMI10 & VMI11 datan maaluokkamuutosvuosia ja muutoksia on tarkistettu ilmakuvilta, mikäli VMI-datan perusteella on ollut aihetta, erityisesti 1990 Muutoin QA/QC perustuu VMI:n omiin laatutoimiin sekä KHKlaatutoimiin, esim. kummallisten muutosluokkien tarkistaminen VMI:ssä 5 v. sykli, siksi osa datasta jouduttu päivittämään paikkatietoaineistojen avulla 31.12.2012 (31.12.2013) ajankohtaan MM. ilmakuvat, satelliittikuvat, MVMI, KTJ, MTK, peltolohkot apuna Puoliautomaattisesti Päivitys 1. kerran 2014-lähetykseen (=2012 inventaario), YK:n review:stä ei huomautettavaa 8
Kaukokartoitusaineistojen käyttö VMI:n maaluokkamuutosten tarkistaminen, ml. muutosvuosi Koeala vuonna 1990 metsää Vuonna 2011 peltoa 9
Esimerkki VMI:n maaluokkamuutoksien tarkistamisesta ilmakuvilta ja teemakartoilta 10
Maatalousmailla VMI-tietoja verrataan peltolohkorekisterin viljelytietoihin, muutosvuosi 11
VMI:n maaluokkatietojen päivitys MML:lta uusin MTK, MVMI-data, KTJ, MML ilmakuvat, peltolohko etc. 12
Epävarmuudet pinta-alat VMI:sta lasketaan epävarmuudet KHK-raportionnin pinta-aloille Epävarmuuslaskentoja käytetään mm. avainluokkien määrittämiseen The land-use change matrix for IPCC land-use categories from 31.12.1989 to 31.12.2010 (1 000 ha), and the uncertainties (%), twice the relative standard errors, in the estimated areas in the land-use change matrix due to sampling. Initial Final Forest land Cropland Grassland Wetlands Settlements Other land Final area Forest land 21 825 (0.8%) 51 (18.4%) 76 (15.8%) 25 (30.8%) 19 (29.6%) 1 (115.6%) 21 997 Cropland 82 (16.8%) 2 323 (4.4%) 13 (49.2%) 18 (51.6%) 1 (141.4%) 0 2 437 Grassland 14 (38.2%) 56 (24.8%) 172 (10.8%) 0 1 (141.4%) 0 243 Wetlands 34 (39.2%) 0 2 (124.2%) 2 953 (4.8%) 1 (200%) 0 2 990 Settlements 198 (11%) 22 (35.8%) 11 (42.2%) 4 (85%) 1 204 (5.6%) 2 (89.6%) 1 440 Other land 0 0 0 0 1 (141.6%) 1 282 (21.2%) 1 283 Initial area 22 152 2 452 275 3 000 1 226 1285 30 390 Net change -155-15 -32-10 214-2 0 13
Biomassat, hiilivaraston muutokset ja päästöt/nielut Carbon stock changes in Aboveground biomass Belowground biomass Litter Dead wood Soil organic matter Harvested wood products Non-CO 2 emissions CH 4, N 2 O from drainage and rewetting of organic soils N 2 O from N fertilization Biomass burning CH 4, N 2 O, CO, NOx N 2 O from land-use conversion and management change in mineral soils 14
Esim. Puuston biomassan muutos, CSC in tree biomass Metsämaa: minimiala 0.5 ha, latvuspeitto 10% (FAO) VMI:ssä mitatut puut mukana laskennassa (pituus >1.3 m) Biomassa metsämaalle BM = BM kasvu BM poistuma Tilavuuskasvu ja biomassan kasvu VMI:n elävistä koepuista, muuntokerroin m3 tonneiksi ja edelleen hiileksi (hiilikerroin 0.5) KHK-laskennan maaperän karikesyötettä varten eri VMI-datojen mukaiset puuston kokonaistilavuudet muutetaan myös biomassoiksi Poistuma metsätilastoista VMI:stä jako kivenn./orgaaniset maat, metsänhävitysalat VMI pysyviltä koealoilta BM-muunnoskertoimet luonnonpoistuma- ja hakatuille puille HWP laskentaan hakkuiden allokointi FM, ARD aloille VMI:stä Muiden maaluokkien puustobiomassa saadaan myös VMI:stä, esim. ruohikoille 15
Epävarmuudet Biomassat Table 6.4-9 Sampling uncertainties, twice the relative standard errors, for the net change in living biomass in 2013 Source Biomass change, Uncertainty, Tg % Increment 71.761 1.3 Fellings -52.549 5.4 Natural losses -4.38 14.7 Net change (GPG 2000, eq. 6.3) 14.832 20.6 16
NFI + models + Yasso07 Tree biomass and litter Empirical models Soil C stock stock change Yasso07 Litter input Weather data 17
Maaperän hiilivaraston muutos mineraalimailla Yasso07 ajetaan tasapainotilaan VMI6 karikesyötteellä (1970-l alku) Yasso07 säädata: 1. 1961-1990 keskisää tasapainoon ajo 2. 1971-2013 keskisää varsinaisen aikasarjan ajo Karikesyöte: Elävät puut, luonnonpoistuma, hakkuujäännökset ja aluskasvillisuus trendit ohjaavat kangasmaiden C-varaston muutoksia Laskentayksikkö: Etelä- ja Pohjois-Suomi 18
Esimerkki KHK-raportointitaulusta TABLE 4.A SECTORAL BACKGROUND DATA FOR LAND USE, LAND-USE CHANGE AND FORESTRY FIN GREENHOUSE GAS SOURCE AND SINK CATEGORIES Land-use category ACTIVITY DATA Total area (2) (kha) Area of minera l soil Area of organi c soil CHANGES IN CARBON STOCK AND NET Net CO 2 IMPLIED CARBON-STOCK-CHANGE FACTORS CO 2 EMISSIONS/REMOVALS FROM SOILS emission Carbon stock change in Net Net Net carbon stock Carbon stock Net Net Net carbon s/ living biomass per area Net (3) carbon carbon Mineral change in soils change Organic Gains Losses change soils (5) Gains Loss in living carbo carbon stock change removal Net Miner Organ stock stock n stock (4) (7) soils es chang al ic s (t C/ha) (kt C) (kt) A. Total forest land 21,921.496 15,953.897 5,967.599 1.63627856420018-1.30191488756059 0.33436367663959 NO,IE NO,IE 0.1430295682616-0.31196667202337 35,869.674-28,539.922 7,329.752 NO,IENO,IE 2,281.879-1,861.692-28,416.4430000 1. Forest land remaining forest land 21,799.086 15,873.786 5,925.301.63682885603552-1.3089583205461 0.32787053548942 IE IE 0.14349972968012-0.3033589860429 35,681.373-28,534.095 7,147.278 IE IE 2,277.884-1,797.493-27,968.1196666 Carbon_stock_change 21,799.086 15,873.786 5,925.301.63682885603552-1.3089583205461 0.32787053548942 IE IE 0.14349972968012-0.3033589860429 35,681.373-28,534.095 7,147.278 IE IE 2,277.884-1,797.493-27,968.1196666 2. Land converted to forest land (8) 122.41 80.111 42.299 1.63627856420018-1.30191488756059 0.33436367663959 NO,IE NO,IE 0.1430295682616-0.31196667202337 188.301-5.827 182.474NO NO,IE 3.995-64.199-448.323333333 2.1 Cropland converted to forest land 35.162 28.30 6.862 1.26016722598259-0.06427393208577 1.19589329389682 NO IE 0.26833922261484-3.1056543281842 44.31-2.26 42.05 NO IE 7.594-21.311-103.887666666 CL-to-FL 35.162 28.30 6.862 1.26016722598259-0.06427393208577 1.19589329389682 NO IE 0.26833922261484-3.1056543281842 44.31-2.26 42.05 NO IE 7.594-21.311-103.887666666 2.2 Grassland converted to forest land 53.182 33.93 19.252 2.04655710578767-0.0670715655673 1.97948554022038 NO IE -0.21980548187445-1.51859547060046 108.84-3.567 105.273NO IE -7.458-29.236-251.456333333 GL-to-FL 53.182 33.93 19.252 2.04655710578767-0.0670715655673 1.97948554022038 NO IE -0.21980548187445-1.51859547060046 108.84-3.567 105.273NO IE -7.458-29.236-251.456333333 2.3 Wetlands converted to forest land 17.51 1.859 15.651 1.12472872644203 IE 1.12472872644203 NO IE -0.77891339429801-0.84703852788959 19.694IE 19.694NO IE -1.448-13.257-18.2930000000 Drained-WL 12.814 0.71 12.104 1.33619478695177 IE 1.33619478695177 NO IE NO -0.72934567085261 17.122IE 17.122NO IE NO -8.828-30.4113333333 Peat_Extraction 4.696 1.149 3.547 0.54770017035775 IE 0.54770017035775 NO IE -1.26022628372498-1.2486608401466 2.572 IE 2.572 NO IE -1.448-4.429 12.11833333333 2.4 Settlements converted to forest land 15.876 15.342 0.534 0.95452254976064 IE 0.95452254976064 NO IE 0.34591317950724-0.73970037453184 15.154IE 15.154NO IE 5.307-0.395-73.5753333333 SL-to-FL 15.876 15.342 0.534 0.95452254976064 IE 0.95452254976064 NO IE 0.34591317950724-0.73970037453184 15.154IE 15.154NO IE 5.307-0.395-73.5753333333 2.5 Other land converted to forest land 0.68 0.68 NO 0.44558823529412 IE 0.44558823529412 NO NO NO NO 0.303 IE 0.303 NO NO NO NO -1.111 OL-to-FL 0.68 0.68 NO 0.44558823529412 IE 0.44558823529412 NO NO NO NO 0.303 IE 0.303 NO NO NO NO -1.111 Remaining & converted jako, alat, biomassat, päästöt hiilipuuleittain 19
Muut kuin LULUCF-sektori Waste 3% Agriculture 9% Solvent and other product use 0.1% Industrial processes 9% Energy 78% Energy industries 43% Manufacturing industries and construction 17% Transport 27% Households, services etc. 9% Fugitive 0.4% Other 3% Figure ES.3-1 The composition of Finnish greenhouse gas emissios in 2012 (LULUCF sector excluded). Näiden sektoreiden päästöt vuosittain yht. 60-80 milj. tonnia CO2 (Tg CO2 eq) KP1 tavoitetaso 71 milj. tn CO2 20
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Emissions / removals, Tg CO2 eq. Päästöt ja nielut: LULUCF-sektori (maankäyttö, maaluokkamuutos, metsätalous) 10 Settlement Wetlands Grassland Cropland 10 0 0-10 Harvested wood products Forest land -10-20 -20-30 -30-40 Total -40-50 -50 21
Esimerkkejä muista projekteista Maankäytön skenaariot 2015-2040 o VMI:tä käytetty pinta-alaennusteissa o Rakennetulla maalla käytössä myös Syken kehittämä malli, jossa mukana Corine, RHR, YKR, väestökehitys Vertailu VMI-datan ennusteisiin & eri skenaarioita o KHK päästölaskennat o Raportti 6/2015 VMI+Mela, esim. FM-vertailutaso 2020 KHK:hon Metlan Climforisk-hanke (EU Life+) metsien hiilitase. Mm. VMI-Landsat-LAI o Peltoniemi et al 2011-2014 o http://www.metla.fi/life/climforisk/ 22
Lopuksi VMI:stä saadaan eri maaluokkien ja muutosluokkien alat o Päästöissä huomattavia eroja maaluokittain Biomassalaskennoissa puustobiomassan nielu saadaan helposti VMI:stä ja malleista Maaperä hankalampi, koska päästöt ja nielut pieniä / ha, mutta suurilta pinta-aloilta tulee isot potentiaaliset päästöt/nielut Jos pystytään laskemaan epävarmuuksien suuruus, tutkimuksen resursseja voidaan ohjata tehokkaammin merkittäviin ja epävarmoihin komponentteihin 23
Kiitos! 24
25 Teppo Tutkija