sou · GVB360d8 · 2008-01-01 00:00:00 — Svampar som gynnas av att värdträdet utsätts för stress, t.ex. extremt torrt väder kan bli allvar- ligare som exempelvis honungsskivlingar representerar denna svamptyp. Exempel på skadetyper är grantorka och ekdöd. Skador och nedsatt tillväxt orsakade av svampskadegörare på skog kan ha en stor negativ effekt på ekonomin inom skogsbruket men i likhet med skadeinsekter vet man mycket lite inom området och omfatt- ning vid ett förändrat klimat är mycket osäker. Bland ryggradsdjur finns det flera vanliga arter som påverkar skogsekosystemet och som dessutom kan orsaka skador på ekono- miskt viktiga trädslag och i övrigt ha oönskade effekter. De väsentligaste arterna ur dessa perspektiv är älg, kronhjort, dovhjort, rådjur, vildsvin och harar. De ekonomiskt viktiga trädarterna som i första hand påverkas av viltet är tall och flera lövträdsarter (björk och ädla lövträd). Flera arter har sin naturliga nordgräns ungefär vid norrlandsgränsen. Dessutom anses rådjur leva på marginalen i stora delar av . En förändring av klimatet enligt scenarier kommer sannolikt att medföra ökade utbred- ningsområden för nämnda arter, vilket i sin tur bl.a. påverkar storskaliga skademönster. Förändringar i t.ex. växtsäsongens längd, trädslagsblandning, tillväxthastighet och omloppstiden i skogen kommer att ge en annan fodersituation, med konsekvenser för viltets populationsdynamik. Generellt skulle det ge en förbättrad födotillgång och därmed påverka populationsdynamiken och reproduktionen. Ökande viltstammar innebär ökat problem med negativa ekonomiska konsekvenser. Markvegetationen kommer att påverkas vid ett varmare klimat med förlängd vegetationsperiod och ökad tillgång på växt- näringsämnen i marken. Markvegetationen konkurrerar med plan- torna och kan orsaka plantdöd om man inte anpassar markbered- ningsmetod, planteringstidpunkt och eventuell herbicidbehandling. Ökad markvegetation vid ett förändrat klimat kan man sannolikt hantera med anpassning av föryngringsarbete som kan medföra ökade kostnader för skogsbruket. Sammantaget har det en liten inverkan på ekonomin. Om man skulle våga sig på konststycket att rangordna de ekono- miska effekterna av förändrad produktion och risken för stormfäll- ningar, produktionsförluster, skadeangrepp och andra olägenheter som klimatförändringarna kan innebära skulle det kunna samman- fattas som i Tabell 17. Tabell 17 Uppskattning av de ekonomiska effekterna vid ett förändrat klimat miljoner till miljarder per stormtillfälle < 100 miljoner i fördyrande omständigheter 0.1 200 miljoner per brandtillfälle 10 500 miljoner per extremt torrår Hög: bra kunskaper, prioriterat Måttlig: omvärldsfaktorer styr trädslagsval Hög: bra kunskaper, prioriterat Låg: lämpar sig för uppskattning - planering Låg: lämpar sig för uppskattning - planering Måttlig: stora osäkerheter och svårt att analysera Måttlig: stora osäkerheter och svårt att analysera Hög: har dock liten effekt på ekonomin Hög: dåliga kunskaper, högprioriterat Hög: dåliga kunskaper, högprioriterat Hög: dåliga kunskaper, prioriterat Måttlig: jämförelse mellan markfuktighetsklasser Låg: lämpar sig för uppskattning - planering Den stora och enda positiva ekonomiska effekten av klimat- förändringarna är den ökade produktionspotentialen medan riskerna för skadeverkningar är många och mycket svåra att kvantifiera. Osäkerheterna är stora inom de flesta områdena när det gäller hur klimatförändringarna kan komma att påverka den Det finns dock mycket som är forskningsbart och där vi kan förbättra vår kunskap avsevärt och förmåga att förutsäga hur skogen kommer att påverkas . Det är både forskar- samhällets och de politiska beslutsfattarnas uppgift att skapa en plattform och beredskap inför kommande klimatförändringar. arbetar man med flera olika modeller som lämpar sig för simu- leringar på regional- och beståndsnivå för att skatta produktions- potentialen vid ett förändrat klimat. Dessa är delvis parameteri- serade med data från fältförsök i med ökad temperatur och koldioxidhalt. Vidareutveckling av modellerna/simuleringarna skulle dock vara till stort gagn när det gäller att inkludera närings- dynamiken i marken, skogsskötseln, olika markfuktighetsförhållan- den och extrema väderhändelser. En ökad temperatur kommer att påverka näringsdynamiken i marken och är sannolikt en nyckelfaktor när man försöker förut- säga hur produktionen förändras i ett förändrat klimat. Av ekono- miska skäl finns bara ett markuppvärmningsförsök (gran) i som visar på anmärkningsvärda produktionseffekter. Däremot vet vi inte ifall produktionsökningen är långsiktigt bestående eller om de är generaliserbara för andra trädslag än gran. Att starta upp flera liknande experiment med olika trädslag med geografisk spridning vore högst önskvärt. Effekterna av en ökad koldioxidhalt på fotosyntesen/produk- tionen skiljer sig mellan olika fältexperiment. I det enda fält- experiment i på skog (Flakaliden i ), har man har inneslutit hela träd i kammare. Resultat från försöket visar att en förhöjd koldioxidhalt har i stort sett ingen effekt på foto- syntesen/produktionen vid låg tillgång på växtnäring. Fältexperi- ment utanför gränser visar på en tillväxtökning på 10 vid en förhöjd koldioxidhalt. Nya FACE-experiment (dioxide Enrichment), där man behandlar hela bestånd är därför högprioriterat, dels för att behandla ett stort antal träd och flera olika trädslag och dels för att slippa en eventuella kammar- effekter. När det gäller riskfaktorer låter dessa sig bäst fångas i ett bottom-up perspektiv, det vill säga genom uppskalning från studier i lokal skala. finns sådana studier över sannolikheten för vindfällning gjorda för ytterst få platser. Detta gör det svårt att skala upp resultaten till andra delar av landet. Ytterligare fallstudier skulle därför behöva göras. Befintliga modellverktyg behöver à- jour-hållas tekniskt sett och dessutom vidareutvecklas, exempelvis skulle det vara angeläget att inkorporera effekter av vindbyar och turbulens i WINDA-modellen, att parameterisera modellen utifrån svenska fältförsök och för ytterligare trädslag, och att möjliggöra prediktion av omfattaningen av skada. Förekomst av tjäle i svensk skogsmark och och dess inverkan på trädens stabilitet är dåligt känd vilket behöver åtgärdas. Bättre kunskap behövs dessutom om trädens stabilitet under olika markfuktighets- förhållanden. Vindskador på icke vindfällda träd har rapporterats. Det behövs forskning för att undersöka omfattningen av produk- tionsnedsättningar som detta kan leda till och hur skadorna kan minskas. Det vore önskvärt med säkrare vindklimatscenarier. Skadeangreppen från insekter, svamp och vilt inom skogsbruket kommer sannolikt ett öka och utgör ett stort ekonomisk hot för skogsbruket. Det räcker dock inte att studera specifika skadegörare utan även samspelen mellan värdväxt och naturliga fiender. Huruvida skadegörare kan förflyttas norrut och om nya arter kan introduceras i från kontinenten kan också har stor inverkan för skogsbruket i . har vi mycket bristfälliga kunskaper om skadeangreppen från insekter, svamp och vilt och forskning är mycket angeläget inom dessa områden. bör verktyg tas fram för att kunna beräkna sannolikhet för skada. Generellt kan sägas att vi med begränsad precision kan förutsäga eller i alla fall spekulera kring hur en klimatförändring skulle kunna påverka enskilda komponenter i det komplexa systemet skog-skogsbruk.Vi har däremot en mycket begränsad kunskap om vilka effekter det kan tänkas bli på systemet som sådant och på balansen mellan de olika komponenterna. Effekterna kommer i alla skalor, det är naturligtvis inte bara de svenska skogarna som kommer att påverkas utan också skogarna på andra håll i världen. Detta i sin tur kan komma att förändra handels- strömmar, konkurrensförhållanden m.m. vilket förändrar påverkan på de svenska skogarna genom mänskliga aktiviteter. Det är mycket stora osäkerheter i analyserna av tänkbara effekter av klimatförändringarna. Osäkerheten i sig behöver vara en del i det underlag som behövs för att och den närmsta framtiden fatta beslut om eventuella anpassningsåtgärder. En utökad forskning om hur välavvägda beslut kan fattas i en sådan situation framstår därvid som angelägen. Det behövs forskning för att anpassa skogsbruket till ett förändrat klimat, exempelvis baseras val av tidpunkt för skötsel- åtgärder ofta på empiriska modeller. Eftersom klimatet förändras behöver sannolikt modellerna modifieras eller bytas ut. , , tackas för tillhandahållande av klimat- scenariodata. , , , tackas för konstruktiv diskussion vad gäller kalibrering av vindklimat- scenariodata. Arbetet bakom rapporten har finansierats av FORMAS., Lämsförsäkringar samt Klimat- och sårbarhetsutred- ningen. , H., & , H., 2002. Stormar det mera nu? Väder och Vatten, 10:18. , H., & , E., 2006. Klimat i förändring. En jämförelse av temperatur och nederbörd 1991–2005 med 1961– 1990. Faktablad nr 29. , M., , B., , M., 2005. The – a multi-purpose management decision-support system. Agr. 49, 114–128. Anonym., 1985. , , 35 sidor. Anonym., 2005. Beredskapsplan for bruk ved omfattande stormskader. Skogeierforbund og Skogsbrand, Report 2005. ., McMurtrie R.E. Climatic factors controlling the productivity of spruce: a model-based analysis. and Management 110: 127-139. , J., et al. Modelling the short-term effects of climate change on the productivity of selected tree species in Nordic countries. and Management 183: 327-340. , J., , M., Räisänen, J. Effects of global change on net primary production in –a model based analysis on regional climate scenarios. Global Change Biology (in press). & , E., 2004. Kan man undvika stormskador? I K. (red.). Osäkerhet och aktiv riskhantering – aspekter på osäkerhet och risk i sydsvenskt skogsbruk. Sidorna 38–43. & , E. The probability of wind damage in forestry under a changed wind climate. (revision insänd). , K., Sallnäs, O., 2004. WINDA – a system of models for assessing the probability of wind damage to stands within a landscape. 175(1), 87–99. , K. , H. Riskhantering I skogsbruket. , Rapport 14. , , , E., Sallnäs, O., 2003. Evaluating WINDA – a tool for assessing the probability of wind damage to stands. In: , B., Kottmeier, C., Mattheck, C., Quine, C., , G. ), on Trees. , , pp. 137–144. Bärring, L., ., H., 2004. Scandinavian storminess since about , Letters, 31. Ekö, P.M., 1985. En produktionsmodell för skog i , baserad på bestånd från riksskogstaxeringens provytor. , , , Report 16, 224 pp. (In Swedish, with English summary). Gardiner, B., Peltola, H., Kellomäki, S., 2000. Comparison of two models for predicting the critical wind speeds required to damage coniferous trees. 129, 1–23. Gumbel, E.J., 1958. Statistics of Extremes. , , 375 pp. Gardiner, B.A., , B., , A., Belcher, R., & , C., 2005. The stability of different silvicultural systems: a wind tunnel investigation. Forestry, 78:471–484. , L.-E., 2005. Sammanställning av stormskador på skog i . , A-M., 2004. Klimatet och risken för angrepp av granbark- borre. I (ed.) Osäkerhet och aktiv riskhantering – aspekter på osäkerhet och risk i sydsvenskt skogsbruk. , E., Bärring, L., Gollvik, S., , U., , C., , P., Rummukainen, M., Ullerstig, A., , & Wyser, K. A 140-year simulation of European climate with the new version of the regional atmospheric climate model (RCA3). Reports in Meteo- rology and Climatology, No. 108, , SE-60176 Norr- , . , L. Rathmann, O., and , S.O., 2000. Extreme winds in . Aerodynamics, 87, 147–166. , G., & , H., 2004. Recent mild and wet years in relation to long observation records and future climate change in . Ambio, 33:183–186. , G., Bishop, K., & , 2002. Soil frost and runoff at Svartberget, northern Swedenmeasurements and model analysis. 16, 3379–3392. , Laudon H., Bishop K., 2005. Modelling variability of snow depths and soil temperatures in Scots pine stands Agricultural and , 133: 109-118. , A.P., Gardiner, B.A. & , B.J., 2002. Mechanisms controlling turbulence development across a edge. Boundary-Layer Meteorology, 103:227–251. G., , L., , I. & , E. L., 1998. Analysis and Application Program (WASP). , N., , R. ), 2000. Special Report of Ш of the Intergovernmental Panel on Climate Change, , UK, 570 pp. , C.N., 2003. Adaptive physiology and tree management. KVL, , . Peltola, H., Kellomäki, S., Väisänen, H., , V.P., 1999. A mechanistic model for assessing the risk of wind and snow damage to single trees and stands of Scots pine, spruce, and birch. 29, 647–661. Peltola, H., Kellomäki, S., Hassinen, A., & Granander, M., 2000. Mechanical stability of Scots pine, spruce and birch: an analysis of tree-pulling experiments in . and Management, 135:143–153. , P., 1975. Stormskador på skog – Uppkomstbetingelser och inverkan på skogliga åtgärder. , , Research Notes 36, 294 sidor. Rummukainen, M., , S, , G., , J., , M., 2004. The Swedish Regional Climate Modelling Programme, SWECLIM: a review. Ambio 33, 176–182. Räisänen, J., , A., Ullerstig, R., Döscher, L., , , , C., , , , P., , U., 2004. European climate in the late twenty-first century: regional simulations with two driving global models and two forcing scenarios. 22, 13–31. Sallnäs, O., , , , M., pågående. Factors explai- ning the distribution of wind damage in after a storm in 2005. Savill, P.S., 1983. Silviculture in windy climates. 44(8), 473–488. Schelhaas, M-J., Nabuurs, G.J., Schuck, A., 2003. Natural distur- bances in in the 19th and 20th centuries. 9, 1620-1633. Stormen 2005 – en skoglig analys. UNECE/FAO., 2000. Effects of the storms on European markets. products and market review. Economic Commission for Europe, Food and of the United Nations, pp. 23–37. , Tuomenvirta H, Heikinheimo M, Kellomaki S, Peltola H, , Vaisanen H., 2001. Impact of climate change on soil frost under snow cover in a forested landscape. , 17: 63–72. Med hjälp av generella cirkulationsmodeller (GCM) tas fram globala scenarier för hur det framtida klimatet kan komma att utvecklas. Ett scenario kan definieras som en konsistent beskrivning av hur framtiden kan komma att te sig (Porter, 1985 i , 2001). Ett scenario utgör alltså inte någon prognos utan en beskrivning av en möjlig utveckling givet vissa antaganden. Den rumsliga upplösningen i ett klimatscenario kan ökas över en viss region genom nedskalning där ett globalt klimatscenario används som drivdata. För senaste generationens dynamiska regionala klimatscenarier som tagits fram vid vid med deras regionala klimatmodell RCA3 har man använt sig av globala drivdata vid beräkningarna framtagna med den generella cirkulationsmodellen ECHAM4/OPYC3 (med flera, 2006). Dessutom har man använt två olika scenarier för framtida utsläpp av växthusgaser; SRES B2 och A2, där A2 motsvarar något högre utsläpp än B2 (Nakićenović et al., 2000). Beskrivning av den process-baserade produktionsmodellen BIOMASS BIOMASS utvecklades ursprungligen i för radiata men redan då använde man sig av produktions- fysiologiska data för vår tall hämtade från Svenska barrskogs- landskapets ekologi som pågick . Modellen är en process-baserad produktionsmodell, där olika processer respresen- teras av en eller flera ekvationer som är baserade på väletablerade växtfysiologiska kunskaper och produktionsfysiologiska samband (Figur 23). BIOMASS har även anpassats för boreala klimat- förhållanden för att på ett realistiskt sätt uppskatta och beskriva fotosyntesproduktionen över året. De flesta modeller saknar boreala anpassningar och överskattar fotosyntesproduktion i stor utsträckning (). De klimatvariabler som modellen använ- der sig av är ackumulerad mängd globalinstrålning , maxi- mum- och minimumtemperaturen och ackumulerad nederbörd . Figur 23 Schematisk beskrivning av den process-baserade produktions- modellen BIOMASS Modellen är relativt krävande när det gäller parameteriseringen, där olika växtfysiologiska data rörande fotosyntes, respiration, alloke- ring, beståndsstruktur, markförhållanden mm är nödvändiga. Beräkningar av olika utdata sker vanligtvis på dygnsbasis men går att få . Utdata kan enkelt räknas om till månads- och årsvärden om så önskas. BIOMASS hanterar inte näringsdyna- miken i marken utan förutsätter att en ökning av produktionen leder till ett ökat upptag och tillgänglighet av näring från marken. Detta kan påverka resultatet och ge över- eller underskattningar av hur ett förändrat klimat påverkar produktionen. Modellen hanterar vattenbrist dels genom att stomata stänger vilket minskar foto- syntesproduktionen och dels att vid extrem vattenbrist tappar beståndet barr/blad som minskar produktionen. Däremot påverkas inte produktionen i modellen vid ett stort överskott av vatten, vilket kan ske om frisk och fuktig mark omvandlas till fuktig eller blöt mark i ett framtida klimat med kraftig ökning av nederbörden i exempelvis norra . För att kunna få samma höga regionala upplösning som SMHI´s transienta scenarier har vi gjort en batch- körning för varje pixel med unik parameterisering av LAI och olika biomassafraktioner. Parameteriseringen har gjorts för frisk mark- vegetationstyp som är den vanligaste typen i svensk skogsmark. Simulering av framtida skogstillstånd Med hjälp av modellen The () kan framtida skogstillstpnd simuleras (med flera, 2005). I FTM delas utvecklingen av skogsbeståndet in i olika utveck- lingsfaser, t.ex. ung, virkesproducerande, frö- alternativt skydds- givande. I ungskogsfasen beräknas den tid det tar för träden att uppnå en höjd av 8 m. Därefter följer den virkesproducerande fasen där tillväxt i termer av grundyta och volym beräknas i steg med hjälp av empiriska funktioner enligt Ekö (1985) som base- rats på data från riksskogstaxeringen. Efter den virkesproducerande fasen kan skogen slutavverkas eller delvis avverkas. Skogens till- stånd kan på detta sätt simuleras med femårs intervall. För varje utvecklingsfas används ståndortsindex (SI) som en av de oberoende variablerna för att prediktera trädens tillväxt. Genom att anta en förändring in biomassaproduktion direkt proportionell mot en förändring i bonitet och därefter relatera bonitet till SI kan SI under förändrat klimat skattas. Ståndortsindex uppdateras på så sätt successivt . Som indata till simuleringar med FTM behövs rumsligt explicit skoglig information för början av simuleringsperioden, förutom för trädskiktet också exempelvis vad gäller markfuktighetsklass och markvegetationstyp. Skötselingrepp specificeras i form av skötsel- program som kan innefatta föryngringsåtgärd, röjnings- och gall- ringsingrepp, och typ av föryngringsavverkning. Varje åtgärd kan specificeras genom att antal variabler, exempelvis med avseende på artsammansättning efter åtgärd, åtgärdsintensitet, och tidpunkt för föryngringsavverkning. Beräkning av sannolikheten för vindfällning WINDA (med flera, 2003; , 2004) är ett integrerat system av modeller för att skatta sannolikheten för vindfällning för bestånd inom ett undersökningsområde. I beräkningarna tas hänsyn till beståndets tillstånd, dess omgivning och det lokala vindklimatet. kan modellen köras för trädslagen gran, tall och björk. Grundläggande antaganden är att vädret inom undersökningsområdet är det samma, d.v.s. att det orsakas av samma vädersystem, och att vindskador initieras vid exponerade beståndskanter. WINDA har modifierats för att kunna användas tillsammans med regionala klimatscenariodata (, revision inskickad). Fyra huvudkomponenter av den modifierade modellen beskrivs nedan. Exponerade kanter som är åtminstone identifieras i ett geografiskt informationssystem. Längs dessa görs beräkningar av sannolikheten för vindfällning punktvis varje 50 m. Vinden delas in i sex sektorer, vilket motsvarar att varje punkt antas anblåst inom en 60º vid sektor. För varje punkt beräknas den maximala vindstyrka träden kan stå emot. Dessa beräkningar görs med hjälp av modellen HWIND (Peltola et al., 1999). I HWIND delas krafterna som verkar på träden in i en horisontell och en vertikal komponent (gravitation). Genom att anta en vindprofil vid beståndskanten beräknas utifrån den vertikala fördelningen av stam- och kronsegment medelbelastningen på grund av vind och gravitation för varje höjdsegment. Motståndskraften mot rotvälta predikteras utifrån beräknad vikt hos rot/jord-volymen. Ett träd antas välta om det maximala vridmomentet överskrider stödet från förankringen av rot/jord-volymen. Det maximala vridmomentet ett träd kan motstå utan stambrott beräknas från diameter i brösthöjd och brottstyrkeindex för veden. Kritiska vindhastigheter beräknas motsvarande vridmomenten som behövs för rotvälta respektive stambrott. En modifiering av HWIND gör det möjligt att ta hänsyn till variationer i trädskiktet framför en exponerad bestånds- kant. Program (WASP) (et al., 1998) används för att beräkna den kritiska fria vindhastigheten. Den kritiska fria vindhastigheten är den beräknade kritiska vind- hastigheten i trädtoppsnivå som rensats från inverkan av terrängens skrovlighetsvariationer och orografi. Den beräknade kritiska fria vindhastigheten länkas till den kritiska geostrofiska vindhastig- heten enligt et al. (2000). Den årliga sannolikheten för att överskrida den kristiska geostrofiska vindhastigheten i varje vindriktningssektor beräknas med hjälp av extremvärdesteori (Gumbel, 1958) utifrån en tidsserie av årliga maximumvindhastig- heter för varje sektor. Den årliga sannolikheten för vindfällning för varje bestånd beräknas utifrån sektorsvis maximumvärden på sannolikheten för rotvälta respektive stambrott som aggregerats för all vindriktningssektorer. Trädskiktet inom undersökningsområdet och dess omedelbara omgivning beskrivs i en digital karta. Trädskiktet beskrivs genom information om trädhöjd, diameter i brösthöjd, antal stamma per ha per trädslag. Området utanför undersökningsområdet och dess omedelbara omgivning beskrivs i aerodynamiskt hänseende i form av skrovlighet och nollplansförskjutning till ett avstånd av från undersökningsområdet. För hela området beskrivs topo- grafin med en digital höjdmodell men 50 m upplösning. Härigenom kan inflytandet av terrängen på vinden beräknas. En rutin i WINDA identifierar nollplansförskjutningen framför den expone- rade kanten och beräknar luckans längd. Luckans längd, noll- plansförskjutningen och skrovligheten framför kanten används i HWIND tillsammans med beståndsinformationen för att beräkna den kritiska vindhastigheten i trädtoppsnivå för respektive rotvälta och stambrott. Som beskrivning av vindhastigheten under varje 30-års utvärde- ringsperiod användes momentana värden varje för vindhastighet på hPa-nivån (motsvarar ) beräk- nade med RCA3-ECHAM4/OPYC3-modellen av , , för den pixel som motsvarar de centrala delarna av respek- tive undersökningsområde. Vindhastigheten på 850 hPa-nivån användes som proxy för den geostrofiska vindhastigheten. Data länkades till 1 h medelvärde av vindhastigheten för en plats med hjälp av en faktor som togs fram efter att ha jämfört med obser- vationsdata från för perioden –1990. Observationsdata hade kompenserats för lokalt inflytande på vinden och hade länkats till den geostrofiska vinden. Därefter jämfördes med vindklimatet modellerat med RCA3-modellen där återanalyserade meteorlogiska observa- tionsdata (ERA40) använts som drivdata i stället för data från en global klimatmodell (Kjellstöm med flera, 2005). percentilen för observerad vindhastighet efter anpassning till en Weibullfördelning länkades till RCA3-ERA40 data för den närmsta pixeln. För att kalibrera respektive fallstudieområdes RCA3- ECHAM4/OPYC3-modellerade extremvindsklimat till RCA3- ERA40 modellerat extremvindsklimat jämfördes 99-percentilerna efter anpassning till en Weibullfördelning. På detta sätt togs de totala kalibreringsfaktorerna +1,respektive +7,fram för respektive Brattåker. Vindriktningen representerades av RCA3-ECHAM4/OPYC3-modellerad vindriktning för 10 m över marken.