Ilmastonmuutos ja puulajivalinta Voiko metsänhoito muuttaa ilmastoa Tuomo Kalliokoski, Annikki Mäkelä ym. 17.4.2013 www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 1
Sisältö Ilmastonmuutosskenaarioista ja ilmastonmuutoksesta Suomessa Metsien potentiaalisesta tuotoksesta Sopeutuminen ilmastonmuutokseen Puulajien eroista sopeutumisessa Ilmastonmuutoksen hillintä Voidaanko metsien hoidolla vaikuttaa/miten voidaan vaikuttaa tulevaan kehitykseen? Puulajien välisistä eroista ilmastonmuutoksen hillinnässä www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 2
Ilmastonmuutosskenaariot ja ilmastonmuutos Suomessa www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 3
Missä olemme nyt? Toteutuneet emissiot, GtCO 2 /vuosi Olivier et al. 2012, Trends in global co2 emissions www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 4
Emissioskenaariot (IPCC AR4) A2, A1B, B1 Ilmakehän CO2 konsentraatio (ppm) www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 5
Skenaarioilmasto SRESB1, SRESAB1 and SRESA2 emissioskenaariot Perussääjakso 1971-2000 Kolme skenaariojaksoa, 2011-2040, 2041-2070, 2071-2100 Kullekin jaksolle keskimääräinen päivittäinen muutos lämpötilassa, sadannassa, höyrynpaineessa ja säteilyssä, 10 x 10 km hila Suomesta 9 ilmastomallia GCM SRES B1 SRES A1B SRES A2 bccr_bcm2_0 X X X cccma_cgm3_1 X X X cnrm_cm3 X X csiro_mk3_5 X X X giss_model_e_r X X X inmcm3_0 X X X ipsl_cm4 X X X miroc3_2_medres X X X mri_cgcm2_3_2a X X X www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 6
Vuoden keskilämpötila ( C) A2 2011, 2051, 2100 www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 7
Vuotuinen sademäärä (mm) www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 8
Kasvukauden sää Lämpötila ( C), 7 vrk liukuva ka Kevään lämpötila? Epäjatkuvuus päivän pituudessa ja lämpötilassa Vaikutus fenologiaan? Sadanta (mm/vrk), 30 vrk liukuva ka Sateiden jaksottuminen? Muutokset sateiden voimakkuudessa? Kuivuusjaksojen todennäköisyys? www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 9
Minimitekijä boreaalisissa metsissä on typpi http://www.ymparisto.fi Suomen typpilaskeuma on pienentynyt 1980- luvun lopulta 30-40 prosenttia. Typpilaskeuman tuleva kehitys? Mitä tapahtuu maaperässä lämpenemisen seurauksena? www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 10
Metsien potentiaalinen tuottavuus www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 11
Yksinkertainen työkalu primaarituotoksen mallintamiseen - PRELES Mallin syötteet: Säämuuttujat lämpötila (T), osahöyrynpaineen vajaus (VPD), sadanta (R), ja fotosynteettisesti aktiivisen fotonivuon tiheys (PPFD) Säämuuttujat A2 skenaarion mukaiset Osuus absorboidusta PPFD:sta = 1 (kaikki tuleva säteily absorboidaan) Kolme maaperäparametria kenttäkapasiteetti, lakastumispiste, ja valunta kenttäkapasiteetin ylittävästä osuudesta www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 12
Potentiaalinen primaarituotos - suhteellinen muutos www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 13
Haihdunta suhteellinen muutos www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 14
Maan vesipitoisuus suhteellinen muutos www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 15
Potentiaalinen primaarituotos gc/m2/vuosi 2000 A2 2051 A2 2100 www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 16
Haihdunta mm/m2/vuosi 2000 A2 2051 A2 2100 www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 17
Maan vesipitoisuus mm/m2 2000 A2 2051 A2 2100 www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 18
Mitä tavoitellaan? Lyhyt aikaväli Keskipitkä aikaväli Pitkä aikaväli Sopeutuminen vs. hillintä? Potentiaalinen kasvumahdollisuus Luontainen uudistaminen Muutokset metsiköiden lajikoostumuksessa Alkuperien vaihto Puulajien vaihto Puulajien erot ilmastonmuutokseen sopeutumisessa ja hillinnässä www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 19
Sopeutuminen www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 20
Ilmastonmuutoksen vaikutukset puihin Suurempi yhteytystuotos ja parempi mineralisaatio nopeampi kehitys Korkeampi biomassa Hiilidioksidipitoisuuden lisääntyminen ja hajotusnopeuden nousu rehevöittävät kasvupaikkoja Matalampi maksimi-ikä kuivuuden myrskyjen uusien bioottisten taudinaiheuttajien riski kasvaa www.helsinki.fi/yliopisto
Lehtipuut vs. havupuut Lämpötilan nousu ja typen nousu auttaa erityisesti nopeakasvuisia lehtipuita, koska: korkea yhteytyksen optimilämpötila, ja yhteytystuotteiden allokaatio on joustavampaa kuin havupuilla (eli jos maassa paljon typpeä, pystyvät ohjaamaan kasvustaan suuremman osan maanpäälliseen osaan ja kasvattamaan suhteellisesti enemmän lehvästöä) Kasvukauden piteneminen parantaa erityisesti tammen kasvuedellytyksiä, koska sen kasvutavasta johtuen se saa tuottavat lehdet hyvin myöhään keväällä valmiiksi. www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 22
Kasvutilan täyttyminen nopeutuu Lämpeneminen suosii siementuotantoa Lämpeneminen parantaa itävyyttä (kuivuutta ei keväällä) kasvupaikkojen muuttuminen viljavimmaksi edistää nopeakasvuisia lajeja vs. hidaskasvuisia eli havupuiden uudistaminen avohakkuun jälkeen tulee hankalammaksi www.helsinki.fi/yliopisto
Tuotos, m 3 /ha Suomessa kasvavien puulajien nykyisiä kehityseroja 800 - Kehitysnopeus kiihtyy kaikissa mutta erityisesti tehokasta kasvutapaa hyödyntävissä 700 600 500 - Eli ilmastonmuutos siirtää käyriä vasemmalle 400 300 200 100 0 0 20 40 60 80 100 120 Ikä, vuotta www.helsinki.fi/yliopisto Hybridihaapa Lehtikuusi Kuusi Rauduskoivu ja tervaleppä Saarni Tammi
Kuusen kasvattamisen edullisuuteen vaikuttaa negatiivisesti monia asioita: Näillä skenaarioilla PRELESsimuloinneissa ei kuivuutta! uudistamisvaikeudet tuotoksen suhteellinen edullisuus vähenee alttius kuivuudelle varsinkin jos liian lajittuneilla mailla myrskytuhomahdollisuus (talvimyrskyt roudattomassa maassa) Kliimaksominaisuuksia omaavien lehtipuiden edullisuus kasvaa E-S (tammi, lehmus) www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 25
Muutos puulajikoostumuksessa Shanin et al. 2013 Sekametsät tuottivat enemmän biomassaa ja suuremman hiilensidonnan kuin yhden puulajin metsiköt erityisesti hyötyivät havupuusekametsät www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 26
Hillintä www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 27
Säteilypakote (W/m 2) - käsite Yhden kg CO 2 ilmakehän lämmitysvaikutus IPCC:n kerroin hiilidioksidin lämmitysvaikutukselle 0.017907 x 10-13 W/m 2 /kg Pystytään yhteismitallistamaan eri tekijöiden lämmitysvaikutus ilmakehässä CO2, CH4, NOx, albedo, VOC, Aerosolit Kuusi, koivu ja mäntymetsikön hiilidynamiikka PipeQual, PuMe, ja Motti malleilla Maaperän hiilidynamiikka Yasso mallilla Albedo satelliittikuvien perusteella VOC:it ja aerosolit SOSA mallilla www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 28
Muutokset hiilivarastoissa kuusi, yksi kiertoaika, kgc/m 2 www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 29
CO 2 säteilypakote (W/m2) yksi kiertoaika www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 30
Albedon säteilypakote (W/m 2 ) - yksi kiertoaika www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 31
Säteilypakote (W/m 2 ) puulajin vaihto Toisen kiertoajan ajanhetkellä 60 v. kuusen ja kuusikoivuksi skenaarioiden säteilypakote on käytännössä sama Kumulatiivinen lämmitysvaikutus on suurempi kuusi - skenaariossa www.helsinki.fi/yliopisto 27.8.2013 32
Kiitos