Metla uutiskirje
 www.metla.fi

Ilmastonmuutos

5.12.2014
< Takaisin etusivulle

Tutkimus vertasi ilmastonmuutoksen vaikutuksia metsiin ennustavia hiilitasemalleja

Erkki OksanenMetlan, Helsingin yliopiston ja Ilmatieteen laitoksen tutkijat selvittivät, miten paljon metsien hiilitaselaskennassa käytettyjen mallien tuottamat kasvillisuuden yhteyttämisennusteet poik­ke­a­vat toisistaan. Yhteistutkimus tukee Suomen metsien kattavan hiilitaselaskennan mallinnuksen kehittämistä. Tutkimuksessa havaittiin myös, että globaalitasolla yleisesti käytetty satel­liit­tipohjainen ennustemalli (MODIS) yliarvioi hiilen sitoutumista metsiimme.

Ilmastonmuutoksen metsävaikutuksia ennustettaessa on tukeuduttava mekanistiseen ymmärrykseen kasvillisuuden ja säätekijöiden riippuvuuksista. Ensimmäinen askel metsien hiilinielujen ennustamisessa on arvioida kasvillisuuden kykyä yhteyttää eri olosuhteissa. Tietoa käytetään edelleen metsikön kasvun ja haihdutuksen ennustamiseen. Se on myös ensiarvoisen tärkeä tieto metsien kokonaishiilitaseen arvioimisessa ja erityisesti sen ennustamisessa tulevaisuudessa.

Yhden lehden yhteyttämistuotos osataan laskea varsin tarkasti, mutta puun ja kokonaisen metsikön yhteyttä­mistuotoksen arvioimisessa epätarkkuudet kasvavat. Kuinka monta lehteä puussa on ja millaisissa olosuh­teissa ne kasvavat, ovat vain esimerkkejä lukuisista kysymyksistä, jotka aiheuttavat tutkijoille päänvaivaa. Tästä syystä metsien hiilitasemalleja kehitetäänkin usein metsikkötasolla suoriin metsikkötason mittauksiin tukeutuen.

Mallien tuottamat hiilitase-ennusteet ovat yhteneviä

Metlan ja Ilmatieteen laitoksen tutkijat selvittivät kolmen mallin tuottamien metsien hiilitase-ennusteiden eroja. Tutkittavana oli Helsingin yliopiston ja Metlan kehittämä malli ja Ilmatieteen laitoksen Suomen metsille inte­groima malli. Vertailuun otettiin mukaan myös globaalisti käytetty satelliittipohjainen algoritmi MODIS, jonka tuottamat ennusteet poikkesivat kahden muun tutkitun mallin ennusteista.

Helsingin yliopiston ja Metla luoma malli sekä Ilmatieteen laitoksen käyttämä malli antoivat yhteneviä tuloksia koko maan puuston ja yksittäisten havumetsien yhteyttämistuotoksesta. MODIS vaikutti yliarvioivan yhteyttä­mis­tuo­tosta Suomen olosuhteissa.

Työkaluja yhteyttämisen arviointiin
Helsingin yliopiston ja Metlan tutki­muk­sessa kehitettiin työkaluja metsien yh­teyt­tämisen arviointiin. Tutkijat sovittivat metsäekosysteemin hiilidioksidin vaihtoa ja vesitasetta ennustavan mallin metsi­kön yläpuolelta mitattuihin tietoihin met­si­kön kaasunvaihdosta. Mallia voidaan käyttää kangasmetsien fotosynteesin, haihdunnan ja vesitaseen arvioimiseen perussäätiedoilla ja tiedoilla globaali­sä­tei­lystä: tiedot ovat saatavissa esimer­kiksi Ilmatieteen laitoksen verkkosivuilta. Työ luo pohjaa metsien ilmasto­vaikutuk­sien arvioimiselle.

Mallin ennusteet metsikön yhteyttämi­sestä ovat hyviä. Sen sijaan vesi­ta­sei­den ja haihdunnan arvioiminen päivä­ta­sol­la on vaativampaa. Ne ovat vahvasti sidoksissa tutkittavaan kohteeseen, ja vaativat lisää selittäviä muuttujia ja tark­kaa tietoa esimerkiksi kohteiden maape­rästä. Suuraluetasolla nämä lähtötiedot ovat heikkoja, joten keskiar­vois­tavia me­netelmiä tarvitaan. Mallin kehitystyö jat­kuu. Sitä testataan suu­rem­malla joukolla koealoja Suomessa ja Ruotsissa. Pyrki­myksenä on muun mu­assa haihdunnan entistä parempi arvi­oin­ti, sillä se on yksi ilmastonmuutoksen avainkysymyksiä.

Helsingin yliopiston ja Metlan sekä Ilmatieteen laitoksen mallien tulokset poikkesivat toisistaan lehtipuiden käsittelyn ja erityisesti niiden fenologian kuvauksen osalta, mutta näihin on olemassa jo ratkaisuja. Koko maan laskennan luotettavuuden kannalta merkittävimmiksi lähtötietojen puutteiksi tutkijat näkevät maa­perätiedot, joita on olemassa vain karkealla resoluutiolla. Niiden merkitys tuloksien luotettavuudelle korostuisi, mikäli kuivat kesät yleistyisivät tulevaisuudessa. Toisaalta toisen ääripään eli turve­mai­den erillinen käsittely voisi tarkentaa alueellisia ennusteita hiilitaseista.

Tutkijoiden seuraava askel on määrittää laskennan epävar­muuk­sia ja arvioida, miten mallit toimivat muuttuvissa ilmasto-olosuhteissa ja aiempaa suuremmassa hiilidioksidipitoisuu­dessa. Erityisesti jälkimmäinen vaatii erilaisten mallivaihto­ehtojen ja -oletuksien tarkastelua, koska kasvillisuuden hiili­dioksidivasteet eivät ole selkeitä metsikön tasolla, vaikka lehtitasolla asia on hyvin tunnettu. Yhtenevät malliennusteet ovat hyvä lähtökohta mallien jatkovertailuille ja metsien kokonaishiilitaseiden paremmalle ymmärtämiselle ja ennustamiselle.

Lisätietoja
  • Mikko Peltoniemi, Tiina Markkanen, Sanna Härkönen, Petteri Muukkonen, Tea Thum, Tuula Aalto and Annikki Mäkelä. Consistent estimates of gross primary production of Finnish forests — comparison of estimates of two process models. Boreal Environment Research, In press.
  • Mikko Peltoniemi, Minna Pulkkinen, Mika Aurela, Jukka Pumpanen, Pasi Kolari, Annikki Mäkelä. A semi-empirical model of boreal forest gross primary production, evapotranspiration, and soil water – calibration and sensitivity analysis. Boreal Environment Research, In press.

< Takaisin etusivulle
Valokuva: Metla/Erkki Oksanen