Kuiva vai uiva metsä? Veden vaikutukset metsien hiilen kiertoon ja metsätuhoihin Mikko Peltoniemi. Tieteiden talo, Helsinki 13.9.



Samankaltaiset tiedostot
Kuinka ilmasto vaikuttaa metsien hiilinieluihin ja metsätuhoihin? Climforisk

Climforisk,

Metsien hiilitaseet muuttuvassa ilmastossa Climforisk-hankkeen loppuseminaari,

Climforisk,

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

Ilmastoon reagoivat metsän kasvun mallit: Esimerkkejä Suomesta ja Euroopasta

Alttius mäntypistiäiselle. Seppo Neuvonen et al. Climforisk sidosryhmäseminaari

Lämpötila. Rajat ja optimit (C ) eri kasviryhmissä

Metsikön kasvatus muuttuvassa ilmastossa yleisen mallisysteemin kehittäminen ja soveltaminen mäntymetsiin

Globaali näkökulma ilmastonmuutokseen ja vesivaroihin

Teemapäivä metsänuudistamisesta norjalaisittain

Climate change induced drought effects on forest growth and vulnerability - Climforisk -

BILKE-raportti Paimion-, Mynä- ja Sirppujoen ilmastonmuutostarkastelut, hydrologia Harri Myllyniemi, Suomen ympäristökeskus

Tree map system in harvester


Ilmastonmuutos ja metsät: sopeutumista ja hillintää

ILMASTONMUUTOSSKENAARIOT JA LUONTOYMPÄRISTÖT

#ilmasto #maaperä #Itämeri #biodiversiteetti

Solun toiminta. II Solun toiminta. BI2 II Solun toiminta 6. Kasvien vesi- ja ravinnetalous

Suomen metsien kasvihuonekaasuinventaario

Ektomykorritsalliset lyhytjuuret ja kasvupaikan sekä puuston ominaisuudet kuusikoissa ja männiköissä

Energiapuun puristuskuivaus

Paloriskin ennustaminen metsäpaloindeksin avulla

Tuulituhot ja metsänhoito

Tervasrosoon vaikuttavat tekijät - mallinnustarkastelu

Ilmastonmuutos ja ilmastomallit

Sään ja ilmaston vaihteluiden vaikutus metsäpaloihin Suomessa ja Euroopassa Understanding the climate variation and change and assessing the risks

Kuusen kasvu muuttuvassa ilmastossa

Ilmastonmuutos globaalina ja paikallisena ilmiönä

Climforisk - Climate change induced drought effects on forest growth and vulnerability

Männyn laaturajojen integrointi runkokäyrän ennustamisessa. Laura Koskela Tampereen yliopisto

Muuttuvan ilmaston vaikutukset vesistöihin

Tiheäpulssinen ja monikanavainen laserkeilausaineisto puulajeittaisessa inventoinnissa

VMI kasvututkimuksen haasteita

Metsäojitettu suo: KHK-lähde vai -nielu?

Laatua kuvaavien kasvumallien kehittäminen. Annikki Mäkelä, Anu Kantola, Harri Mäkinen HY Metsäekologian laitos, Metla

Muikkukannat ja ilmastonmuutos Hannu Lehtonen Helsingin yliopisto

Puusto poiminta- ja pienaukkohakkuun jälkeen

Miten Suomen ilmasto muuttuu tulevaisuudessa?

Ilmastonmuutos pähkinänkuoressa

Puun kasvu ja runkomuodon muutokset

Kierrätämme hiiltä tuottamalla puuta

Porolaidunten mallittaminen metsikkötunnusten avulla

Korjuujäljen seuranta energiapuun korjuun laadun mittarina. Mikko Korhonen Suomen metsäkeskus

Metsien hoidolla tuulituhojen torjuntaan

HANKE 3436 (Kari Mielikäinen): AINEISTONKERUUSUUNNITELMA JA TOTEUTUMINEN VUOSINA

Juurikäävän torjunta

Apilanurmien mahdollisuudet tulevaisuuden ilmastossa - tietoja kirjallisuudesta

MARV Metsikkökoealaharjoitus Aluepohjaiset laserpiirteet puustotunnusten selittäjinä. Ruuduille lasketut puustotunnukset:

PURO Osahanke 3. Elintoimintoihin perustuvat mallit: Tavoitteet. PipeQual-mallin kehittäminen. PipeQual-mallin soveltaminen

Sektoritutkimusohjelman ilmastoskenaariot SETUKLIM. 12 Climate scenarios for Sectoral Research. Tavoitteet

Hannu Mannerkoski Miten metsätaloustoimenpiteiden vaikutukset näkyvät pohjavedessä

Puukarttajärjestelmä hakkuun tehostamisessa. Timo Melkas Mikko Miettinen Jarmo Hämäläinen Kalle Einola

Metsään peruskurssi, luento 4 Taimikonhoito ja taimikon varhaishoito

Metsäpuiden kasvu ja ilmastonmuutos männyn fysiologisia ja ekologisia vasteita kohoavaan ilman lämpötilaan ja hiilidioksidipitoisuuteen

ARVOMETSÄ METSÄN ARVO

Ilmastonmuutos. Ari Venäläinen

Taimikonhoidon ajoituksen kustannus ja kannattavuusvaikutukset

Lahopuu ja tekopökkelöt: vaikutukset lahopuukovakuoriaislajistoon. Juha Siitonen, Harri Lappalainen. Metsäntutkimuslaitos, Vantaan toimintayksikkö

Metsätuhojen mallinnus metsänhoidolla riskien hallintaa

Ilmastonmuutos ja puulajivalinta Voiko metsänhoito muuttaa ilmastoa

Miten kasvit saavat vetensä?

Laserkeilauspohjaiset laskentasovellukset

MUUTOS. Kari Mielikäinen. Metla/Arvo Helkiö

Muuttuvan ympäristön vaikutusten

Miten kasvit saavat vetensä?

Algoritmi I kuvioiden ja niille johtavien ajourien erottelu. Metsätehon tuloskalvosarja 7a/2018 LIITE 1 Timo Melkas Kirsi Riekki Metsäteho Oy

Kirjanpainajatuhojen torjuntaopas Onko metsässäsi kuolleita kuusia tai myrskytuhopuita?

Metsänhoidon perusteet

Suunnitelma taimikon kasvu- ja rakennemallien kehittämiseksi

Miten metsittäisin turvepellon koivulle?

Säätiedon hyödyntäminen WSP:ssä

4.4 Metsät vuonna 2042 eri skenaariovaihtoehdoissa

Prosessimallit ja metsäsuunnittelu: kokeellisen ja teoriapohjaisen tiedon yhdistäminen kasvu- ja tuotosmalleissa

Talousnäkökulmia jatkuvapeitteiseen metsänhoitoon

Pellon muokkaus ja kasvipeitteisyys

Tarvitseeko metsäsi hoitoa?

Kasvu- ja tuotostutkimus. Tutkimuskohteena puiden kasvu ja metsien kehitys. Luontaisten kasvutekijöiden vaikutukset. Männikköä karulla rämeellä

KOTONA, KOULUSSA JA KAUPUNGISSA

Muuttuvan maatalouden vesistövaikutukset. Pirjo Peltonen-Sainio & Kaija Hakala MTT Kasvintuotannon tutkimus ILMASOPU-yhteistutkimushanke

University of Eastern Finland. Luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunta Faculty of Science and Forestry

Hulevesien laadun hallinta

Turvemaiden metsätalouden uudet vaihtoehdot tutkimuksen tavoitteet ja toteutus

Maiseman perustekijät Maisemarakenne

Juurikääpä eri-ikäisrakenteisissa metsiköissä

Lajien levinneisyysmuutokset ja ilmastonmuutos - Linnut ympäristömuutosten ilmentäjinä

Ensiharvennus vai uudistaminen aggressiivinen tervasroso mäntytaimikoiden ja nuorten metsien kimpussa

ILMASTONMUUTOS MITEN JA MILLAISTA TULEVAISUUTTA MALLIT ENNUSTAVAT? YLEISTYVÄTKÖ ÄÄRI-ILMIÖT?

Suomen metsävarat

Hydrologinen kierto ja vesitase. Vesi- ja ympäristötekniikka - ENY-C Harri Koivusalo

Eri metsänhoitomenetelmien rooli ilmastonmuutoksen hillinnässä

Peltokuivatuksen tarve

Taimikonhoidon ajoitus ja sen merkitys kuusen uudistamisketjussa. Karri Uotila Kustannustehokas metsänhoito seminaarisarja

Sää- ja ilmastonmuutosriskien arviointi Helsingille Ilmastonmuutos ja selvityksen lähestymistapa ANTTI MÄKELÄ

Hiiltä varastoituu ekosysteemeihin

Metsien luonnontuotteita kuvaaville malleille on tarve

Hulevesien hallintaratkaisut tänään mitoitus ja menetelmät

elinkaarianalyysi Antti Kilpeläinen ENERWOODS-hankkeen teemapäivä Tehokas ja kestävä metsäenergian tuotanto nyt ja tulevaisuudessa 4.9.

Transkriptio:

Kuiva vai uiva metsä? Veden vaikutukset metsien hiilen kiertoon ja metsätuhoihin Mikko Peltoniemi Tieteiden talo, Helsinki 13.9.2012

Sisältö Taustaa: Ilmastonmuutos, kasvit ja vesi (kuivuus) Kuivuus ja 1. metsikön hiilitase ja sen ennustaminen 2. vaikuttaako kuivuus myös kasvuun? 3. metsätuhot

Ilmastonmuutos: Kuiva vai uiva metsä? Haihdunta kasvaa kun lämpötila nousee Sadanta kasvaa erityisesti talvella Kesäsadanta entisellään tai kasvaa hieman Sateet intensiivisempiä, harvempia Erittäin kosteat ja kuivat jaksot yleistynevät Miten metsät reagoivat? Pienilläkin ilmastollisilla muutoksilla voi olla suuria seurannaisvaikutuksia

Kasvit ja kuivuus Puilla useita erilaisia selviytymiskeinoja kuivuuden sietämiseen Adaptaatio / akklimaatio Toiminnalliset / rakenteelliset piirteet Nopeat / hitaat vasteet

Sulkeako ilmaraot vai yhteyttääkö? Eri puulajit voidaan karkeasti jakaa kahteen ryhmään niiden kuivuusstrategian perusteella Hydraulic failure Ilmarakoja ei suljeta, isot neg. lehtien vesipotentiaalit Energiasta ei pulaa Vesipotentiaaliero lehtien ja maan välillä kasvaa kestämättömäksi Veden kuljetuksen katkeaminen Carbon starvation Ilmaraot suljetaan jo aikaisessa vaiheessa kun maa kuivuu / VPD kasvaa, heikko vedenkuljetusrakenne Yhteytys lakkaa, varastoitu energia kuluu ylläpitoon

Keinoja selviytyä kuivassa Toiminnallisia keinoja, mm Ilmarakojen optimaalinen säätö (Max{A-λE}) Osmoottinen kontrolli solutasolla Rakenteellisia keinoja, mm Lehti-juuristo suhteen optimointi Latvuksen ja lehtien rakenne Kasvin osien, erit. lehtien, tiputtaminen (modulaarisuus) Energiavarastodynamiikka todennäköisesti tärkeä Kasvu, suojautuminen patogeeneiltä jne. Vrt. Carbon starvation-strategia/hypoteesi

Mallikehitys VEDEN VAIKUTUKSET METSIEN HIILITASEELLE

Mitä kuivuuden vaikutuksien ennustaminen vaatii? Sadanta haihdunta -tasetta Haihdunnan ennustaminen hankalampaa kuin fotosynteesin Evaporaatio Transpiraatio Maaperätekijöistä usein heikkoa tietoa Yksinkertainen GPP-pohjainen lähestymistapa hedelmällinen?

GPP-haihdunta-vesitase malli PRELES Yksinkertainen semi-empiirinen malli (Peltoniemi et al., käsikirjoitus) Soveltuu esim. kuivuusindeksin laskemiseen

Mallin sovitus eddy-dataan Fotosynteesiin (GPP), haihduntaan (ET) ja maaperän vesipitoisuus θ ET myös valuma-alueen vesitaseesta Vuotuisen eddy-et:n ja vesitase-et:n erot huomattavat Mikä on potentiaalisen eddy-et:n harhan vaikutus mallin ennusteille? Sovitettiin kaikki vasteet (GPP, ET, θ) yhtä aikaa (Bayes-sovitus) VALUMA SADE Mallin sovittaminen vaste (GPP ja ET) kerrallaan ilman informaatiota maaperän vedestä Δθ Ratkaise ET

Maaperän vesipitoisuuden ennusteet Mittaukset Kun GPP, ET, θ yhdessä sovituskriteereinä saatiin kohtuullinen vesiennuste vaikka haihdunta harhainen Osa kerrallaan sovitettu malli herkempi harhalle

Kuivuusvaste Kuivuuden vaikutuksen ennustaminen onnistuu erinomaisesti vaikka vesitaseen ennusteeseen jää harhaa GPP- ja ET-mallit kompensoivat harhan vesiennusteessa

KASVU JA SÄÄMUUTTUJAT

Kasvu ja säämuuttujat Kasvu vaihtelee vuosittain jopa 30 % Kasvuun vaikuttaa vesi solujen turgor-paineen (solujakautuminen) ja fotosynteesikertymän kautta Aiemmin selitetty kasvun vaihtelua lämpötiloilla ja sadannoilla Selittyykö kasvunvaihtelu ennustetulla maaperän kuivuudella?

Kasvulustojen ja kuivuusmallin ennusteiden vertailu (H.Henttonen et al.) Pohjoiskarjalan-alue, lustot 1962-2005 Hiidenmaa, lustot 1967-2005 + 4 muuta aluetta Kuivia kasvupaikkoja, mänty Aikasarjojen korrelaatioanalyysi: Vuotuiset kasvuindeksit vs. Lämpötila-aikasarja Sadanta-aikasarja PRELES-mallinnettu kuivuus -aikasarja

KASVUINDEKSI, MÄNTY, CT, POHJOIS-KARJALA

KASVUINDEKSI, MÄNTY, CT, HIIDENMAA

Ilmasto METSÄTUHOT

Metsätuhot ja kuolemankierrehypoteesi Altistaako kuivuus metsätuhoille? Kilpailu tappaa harvoin puita Useimmat kuolevat seurannaistuhoihin kilpailun heikentämänä Kuivuuskin tappaa harvoin Kuivuus voi silti laukaista saman kierteen Puiden energiavarastot ratkaisevia Kilpailuasetelman vaikutus? Carbon starvation, hydraulic failure Abiotic stress: e.g. drought Fig: Franklin 1987

Mäntypistiäinen ja ilmasto Predators Birds, mammals, ants, etc. Egg parasites eggs Winter N. sertifer N. Summer Climate factors Winter min. T (-36C) Summer T Rainfall Parasites Diseases SURROUNDING LANDSCAPE N Resin Needle quality /tree vitality Scots pine tree / stand Soil factors Phenological changes

Indeksi, standardoitu Ruskomäntypistiäinen (Neodiprion sertifer) KUIVAA LÄMMINTÄ PALJON TUHOJA 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 Southern Savo / Puumala Kuiva jakso (PRELES-ennustettu) Laajamittaisia Drought mäntypistiäishavaintoja Winter_Min_T 0,0 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990-0,5 European_Pine_Sawfly_ outbreak_indice -1,0-1,5-2,0-2,5 MÄRKÄÄ KYLMÄÄ VÄHÄN TUHOJA Lämpimiä talvia Seppo Neuvonen et al, work in progress Laajamittaisia mäntypistiäistuhoja havaitaan (1975-1978) Ei kovia talvipakkasia ennen tuhoja, talvehtivat munat eivät kuole Altistava kuivuus ennen tuhoja, heikentynyt defenssi? TUHOT SEURAAVAT VIIVEELLÄ SÄÄILMIÖITÄ

Pistiäisten (Diprionidae) esiintyminen ja ympäristötekijät Hypoteesi: Kuivuus vaikuttaa pistiäistuhojen esiintymiseen männyllä ICP I materiaali (1995-2008, yht. 707 koealaa, 132493 mittausta, joista valittu kangasmaan männyt e-suomessa) Logistinen sekamalli, puut koealoilla, (tuho 0/1) Kuivuus PRELES-ennustettu: Mittauskesän, edellisen kesän ja sitä edellisen kesän kuivuus (kesän pienin kk-keskiarvo) Standardoitu ennustepistekohtaisesti Lisäksi kovariaatit: puun koko, kilpailuasetelma, pohjoiskoordinaatti

Malliennusteet ja kuivuus Mallin kuivuusennuste osoittautui merkittäväksi selittäjäksi eri lag-efekteillä Kuluvan kesän kuivuus * Vuosi - 1 * Vuosi 2. Kuivuutta ennustavat topografiatekijät korreloituneita puustoa kuvaavien tunnuksien kanssa, efekti epäselvä (työ jatkuu) Conseq. years. * * Dbh=20cm, PPA=30m2

Yhteenveto Kuivuus vaikuttaa kokonaisvaltaisesti puihin/metsiin Sateiden jakautumisella kasvukaudella voi olla iso merkitys Seurannaismerkitykset potentiaalisesti dramaattisia (erit. tuhot) Seurannaisvaikutusten fysiologista ja ekologista mekaniikkaa täytyy selvittää lisää Yksinkertaisilla malleilla päästään kuitenkin alkuun Ilmastollisten ääritilanteiden vaikutuksien arviointi vaatii Hyvät kasvillisuuden vastemallit, kilpailun vaikutus Altistavat spatiaaliset tekijät - puulajikohtaisesti Kasvit sopeutuneita: Anomaliatilanteet suhteessa niiden säähistoriaan, ääriarvojen tilastotiede