sou · GVB360d8 · 2008-01-01 00:00:00 — Åtgärder som var speciellt inriktade på att minska nettoemissionerna av växthusgaser började påverka det svenska skogsbruket då man införde en koldioxidskatt som syftade till att försämra de fossila bränslena ställning på marknaden. har biobränslenas bidrag till energiproduktionen ökat, från ca till över , varav den övervägande delen hämtas från svensk skog och utgörs av restprodukter från skog, skogsindustri, förädlings- industri och samhälle. I den långsiktiga målbilden i de skogliga sektorsmålen som antogs (2004) anges att: Skogen brukas och bidrar till ett samhälle med begränsad klimatpåverkan. Detta innebär främst en förmåga att leverera förnybar energi, trä och andra råvaror som inte medför nettoutsläpp av växthusgaser. Osäkerheterna kring hur såväl effekter som åtgärder kommer att påverka skogen, skogsbruket och skogsindustrin adderar till den osäkerhet som ändå skulle ha funnits kring nationell och internationell tillgång och efterfrågan på olika virkes- sortiment och -kvaliteter, när man försöker se många decennier framåt. gjordes en litteraturöversikt över kunskapsläget kring hur ett förändrat klimat kan komma att påverka den svenska skogen, ur ett skogsbruksperspektiv (Sonesson m fl 2004). Samti- digt som den anger riktningen för många sannolika effekter pekar den ut kunskap som saknas (se också Sonesson, 2006). Syftet med denna rapport är att komplettera ovan nämnda littera- turöversikt och bidra till den pågående diskussionen om hur det svenska skogsbruket i olika landsdelar kan påverkas och eventuellt anpassas till kommande klimatförändringar, med hänsyn tagen till den osäkerhet som finns kring hur omfattande förändringarna i verkligheten blir. Om inget annat redovisas är det ungefärliga klimatförändringar under detta sekel till följd av A2-och B2-scenarierna enligt Echam- modellen som avses (jfr kap 2). I bakgrunden finns antagandet att skogens roll som biobränsle- och trävaruleverantör kommer att fortsätta att vara viktig, till följd av satsningar på att minska användningen av fossila bränslen i världen. En diskussion om granens framtid i ges speciellt utrymme eftersom den frågan har lyfts i många samman- hang . 2Hur ändras klimat och koldioxidhalt? 2.1Utsläppsscenarier och koldioxidhaltens utveckling , har på beställning av utredningen tagit fram ett stort antal klimatkartor som på olika sätt beskriver klimatet och dess möjliga utveckling. Materialet bygger på beräkningar med Rossby Centrets regionala klimatmodell RCA3 och havsmodellen RCO. Datainput till dessa modeller har i sin tur hämtats från körningar av globala klimatmodeller. Resultatkartorna kan studeras på: Figur 2.1 Utveckling av utsläpp av koldioxid i A2-och B2-scenarierna Pg C/år Källa: /climate/ipcc_tar/wg1/519.htm I denna rapport refereras till resultat från som bygger på indata från de två mest använda modellerna för simu- lering av globala klimatscenarier; en tysk (Echam) och en engelsk (Hadley) modell. Som input till dessa används en rad utsläpps- scenarier. Av dessa refereras här endast till resultat för A2 och B2. A2 innebär högre utsläpp och B2 lägre (fig 2.1), vilket också av- speglar sig i vilken uppvärmning som orsakas globalt (fig 2.2). A2 beräknas medföra en grad högre medeltemperatur för jorden än B2 (3,8 respektive ökning jämfört med ). har utsläppsutvecklingen närmast följt A2 . Den ökande medvetenheten i världen inger ändå visst hopp om att vi ska kunna lämna den utsläppsutvecklingen och röra oss ner mot B2 ? Till varje utsläppsscenario hör också en beskrivning av olika trender i ekonomisk och miljö- mässig utveckling som kan förklara just det utsläppsscenariot (se . I denna rapport representerar scenarierna dock enbart sin haltutveckling och den därpå följande skattade klimatförändringen. Figur 2.2 Global ökning i värmande effekt (radiativ forcing) med A2-och B2-scenarierna Pg C/år Källa: /climate/ipcc_tar/wg1/519.htm över hela perioden, 2071 2100 jämfört med 1990, ökar årsmedeltemperatur i scenarierna med 2,5 4,5 ºC. Änd- ringen är signifikant redan om man jämför perioden 2040 med referensperioden 1990. Temperaturökningen är störst , 2,8 5,5 ºC vid slutet av seklet. Den större ökningen hänger samman med att snön minskar kraftigt i det varmare klimatet. Det leder i sin tur till ännu högre temperaturer. Den största temperaturökningen beräknas för och , och det är även i dessa områden som minskningen av snötäckets utbredning är som störst. sker största ökningen i temperatur främst i den sydligaste delen av landet. Den del av året som det finns ett sammanhängande snötäcke blir minst en månad kortare fram till perioden 2100 i alla scena- rierna. Detta gäller i hela landet utom i och längs Götalands- kusten, där snön försvinner så gott som helt i scenarierna. största förändringarna, med mellan två och fyra månaders förkort- ning av snösäsongen, beräknas för delar av och Norr- landskusten. minskar också det maximala snödjupet i hela landet, mest i de områden som har lite snö redan i dagens klimat, men även i fjällkedjan. Temperaturen ökar framförallt under de allra kallaste vinter- dagarna. ökar också medeltemperaturen och tempera- turen under mildare dagar, men inte lika mycket. Mönstret, med störst förändring under kalla dagar, gäller för hela landet. I är det också varma dagar som blir relativt sett ännu varmare. I övriga landet förväntas tempera- turen öka mer likartat både under svala och varma sommardagar. Uppvärmningen leder till att klimatzonerna flyttar norrut. I de scenarier som beskrivs ovan beräknas vegetationsperioden, det vill säga den del av året då dygnets medeltemperatur är över 5 ºC, öka med i hela utom i södra där den beräknade ökningen är . Det totala uppvärmnings- behovet kan komma att minska med mellan 10 i olika delar av landet. Å andra sidan kan kylningsbehovet öka i viss utsträckning. Nederbörden som faller över förväntas öka under det närmaste seklet med mellan knappt 10 och Skillnaden i årsnederbörd jämfört med 1990 är signifikant 2040. Echam-modellen med kraftigare västvindar över hela ger mer nederbörd i hela området. Hadley- modellen pekar tvärtom på minskad västvind och därigenom minskad nederbörd väster om den skandinaviska fjällkedjan som mer nederbörd fås öster om fjällkedjan då sydostvindar blir vanligare. förväntas få minskad nederbörd i alla simuleringarna. I norra förväntas nederbörden öka något även . I samtliga scenarier och i hela landet gäller att extremneder- börden, exempelvis uttryckt som mängden nederbörd , förväntas öka. I kommer det alltså att regna totalt sett mindre och mer sällan, men mer i form av kraftiga skurar. I norra och hela landet kommer det att falla totalt sett både mer nederbörd och oftare. Dock vägs den ökade nederbörden upp av ökad avdunstning, vilket medför att avrinningen inte ökar, och då sannolikt inte heller grundvattennivåerna i medeltal. Man kan ändå spekulera i om torra marker på grova sediment kan bli något mindre torra eftersom regnvatten där lätt perkolerar ner i marken. Istället kan marker med tunna jordtäcken bli mer utsatta för torka i hela landet eftersom avdunstningen ökar och vattenförråden där lätt tar slut. Vindförhållandena förändras endast marginellt i de olika scenarierna. och främst varierar förändringen beroende på vilken global klimatmodell som använts. I beräkningarna baserade på Hadley-modellen är vind- förändringarna i allmänhet små i regionen. I beräkningarna baserade på RCA3 och Echam-modellen ökar vindhastigheterna med i medeltal till i slutet av seklet, beroende på vilket utsläppsscenario som användes. Något större ökningar sker över , speciellt och . Detta beror på att havsisen till stor del försvinner i scenarierna. Det gör atmosfären mindre stabil och främjar högre vindhastigheter. Den maximala vindhastigheten beräknas förändras ungefär lika mycket som medelvindhastigheten. 2.5Jämförelser med dagens klimat i övriga Det är svårt att hitta områden som visar absoluta likheter i temperaturklimatet med det prognostiserade kommande klimatet i södra halvan av om 60 (tidigare för A2 och senare för B2). I är vintrarna generellt kallare, åtminstone jämfört med dem vi får mot mitten och slutet av seklet. För att hitta jämförbara områden i denna riktning får man ta sig långt ner i t.ex. mot områden nära , här är å andra sidan somrarna betydligt varmare även än de vi kan förvänta oss i slutet av seklet. I lite högre belägna områden i exempelvis kan man hitta områden med liknande sommartemperaturer som de vi kan förvänta oss i men här är istället vintertemperaturerna betydligt lägre än de prognosticerade. Koncentrerar man sig till vinterklimatet förskjuts de studerade områdena i sydvästlig rikt- ning klimatmässigt och dagens temperaturklimat i , , , och uppvisar stora likheter med de projicerade klimatscenarierna för olika delar av södra halvan av . I är det dock mindre risk för kraftiga kalluftsutbrott och lägre sommartempe- raturer än i framtidens sannolika svenska klimat. I norra utmed kanalkusten och längs hela kuststräckan längs , och är somrarna svalare än de sannolikt blir i . Sammanfattningsvis kan man säga att områden där nuvarande vintertemperaturklimat går att jämföra med de studerade område- nas framtida vinterklimat i regel har ett svalare sommarklimat än det som projiceras för de svenska områdena, och områden som har ett liknande sommarklimat har ett mildare vinterklimat. 3 Hur påverkas träden? En allmän uppfattning är att klimatet i är för kärvt för att tillåta riktigt hög skogsproduktion. Dessutom anses vi ha långsamt växande trädslag. Ur biologisk synvinkel är dock inte våra skogs- träd långsamma i jämförelse med snabbväxande trädslag på sydli- gare breddgrader. Fotosyntesapparaten är lika effektiv och är tillväxthastigheten per dag minst lika hög. Den stora skillnaden ligger i tillväxtperiodens längd och mängden infallande solljus. En förlängning av vegetationsperioden, som en effekt av ett förhöjt temperaturklimat , innebär att mer av solljuset kan utnyttjas för fotosyntesproduktion. Förutom att temperaturen förlänger vegetationsperiodens längd påverkar temperaturen även produktionen genom att den direkt påverkar fotosynteshastigheten och respirationen, där differensen mellan fotosyntes och respiration kallas för nettoprimärproduktion (NPP) och kan ses som ett mått på tillväxten. Vid uppbyggnad av växtbiomassa och vid underhåll av funktioner hos levande växt- celler avges koldioxid genom respirationen (cellandning). tionen är starkt temperaturberoende och ökar exponentiellt med ökad temperatur. Till skillnad från fotosyntesen pågår respiratio- nen året runt. Fotosynteshastigheten ökar däremot linjärt från någon minusgrad upp till 8 10 ºC för att sedan avta och hålla sig relativt för temperaturer mellan 10 25 ºC. Där- efter avtar fotosynteshastigheten. Knoppsprickning och skottskjutning hos våra barr- och lövträd påverkas av lufttemperaturen och dagslängden. Hos barrträd är den oftast starkt korrelerad till en temperatursumma, medan lövsprickningen hos vissa av våra lövträd beror av en kombination av temperatursumma och dagslängd. En ökning av luftens temperatur kommer därför att leda till tidigare skott- skjutning och lövsprickning, dock i lägre grad för bok som främst styrs av dagslängd. Med ett förhöjt temperaturklimat enligt scenarier kommer knoppskjutning och lövsprickning att ske vilket kan öka fotosyntesproduk- tionen. För lövträd betyder tidigare lövsprickning betydligt mer eftersom lövträden omsätter hela sitt lövverk varje vår. skottskjutning och lövsprickning kan under vissa omständigheter öka risken för frostskador (se speciellt avsnitt nedan), som kan vara allvarliga i plant- och ungskogar. De två dominerande faktorerna är dels en tidigare start så att mer solljus kan utnyttjas för fotosyntesproduktion och dels en ökad koldioxidhalt. Respiration och tidigare skottskjutning är av mindre betydelse i det här sammanhanget. Barrträd som redan har större delen av barrskruden kan direkt utnyttja en tidigare start medan lövträd måste få en tidigare lövsprickning för att kunna ta tillvara en tidigare vår. Kopplingen till dagslängd för lövsprick- ning inverkar således hämmande, och alltså speciellt för bok. Vid sidan om tillväxtsäsongens längd är det nästan utan undantag tillgången på växtnäring (främst kväve) som begränsar produktio- nen i naturliga skogsekosystem i . Ett förändrat klimat med en ökad lufttemperatur leder till en ökad marktemperatur. Detta kommer att öka den biologiska aktiviteten och mineraliseringen, vilket leder till ökad barr/bladmassa och tillväxt. Effekten är sanno- likt betydligt större i norra jämfört med , dels på grund av att näringsutbudet generellt är lägre i norra jämfört med södra och dels på grund av den stora gradienten i kvävenedfall över . I ett markuppvärmningsförsök i medel- ålders granskog i , där man har värmt upp marken med 5 ºC över den naturgivna marktemperaturen på försökslokalen, har man ökat stamvolymtillväxten med , så här långt. Detta kan jämföras med att man i , där medeltemperaturen är ca 5 ºC högre än i , i medeltal har högre medeltillväxt på granmark med i övrigt lika ståndortsfaktorer. På de flesta marker i norra är vattentillgången normalt sett inte begränsande för produktionen, eftersom nederbörden översti- ger avdunstningen och att det finns gott om markvatten i början av säsongen som följd av snösmältningen. På grova sediment och sandiga moräner, där vatten rinner lätt igenom markprofilen, kan brist på vatten ändå ha en viss begränsande effekt på produktionen . På sådana marker kan vattentillgången möjligen bli något mindre begränsande i genomsnitt i . I , särskilt i de östra delarna av , begränsar vattentillgången vanligtvis tillväxten , utom på de marker där grundvattennivån förblir inom räckhåll för träden. Trädslag med hög barr/bladmassa, som gran och flesta lövträd är sannolikt känsligare mot minskad nederbörd . Vattenavrinningen beräknas minska i medeltal i och speciellt i , vilket i så fall innebär en minskad areal där grundvattennivån förblir inom räckhåll . Trädslag med stort vattenbehov påverkas mest negativt där vatten- tillgången ökar. Mängden barr och blad är relaterat till ålder och beståndsstruktur och täta medelålders skogar har vanligtvis störst vattenbehov. Trädens vattenhushållande förmåga spelar också roll. och ek har generellt bättre tålighet än gran och de flesta övriga lövträd. Enligt Rossbys klimatsimuleringar påverkas sommaravrinningen från i ganska litet. Den skattade avrinningen bör spegla grundvattennivåerna någorlunda väl. I och speciellt minskar sommaravrinningen i medeltal. Vissa fuktiga och blöta marker, med tillväxthämmande höga grundvattenstånd, kan därmed få större chans att torka upp i ytan och medge tillväxt. Effekter på grundvattennivåer av olika förändringar i nederbörds- klimat bör kunna utredas bättre med hjälp av hydrologisk model- lering på ett urval befintliga avrinningsområden i olika delar av landet. I kortvariga laboratorie- och fältförsök leder en ökning av koldioxidhalten till kraftigt ökad fotosynteshastighet. (månader-år) verkar dock växterna anpassa sig till den nya koldioxidhalten och fotosynteshastigheten går nästan ner till samma nivå som vid normal koldioxidhalt (~360 ppm). Fält- experiment, där hela träd har behandlats med förhöjd koldioxidhalt, har visat att den långsiktiga fotosyntesökningen är beroende av näringstillgången i marken. Koldioxidhaltens inverkan på fotosynteshastigheten skiljer sig något mellan olika trädslag och lokaler. En ökad koldioxidhalt har också, för flera träd och andra växter, visat sig medföra att klyvöppningarna minskar sin öppningsgrad, och därigenom sänks avgången av vatten i viss mån. Därför kan en ökad koldioxidhalt ha en större inverkan på tillväxten i regioner med vattenbrist. Modellsimuleringarna är utförda med den process-baserade modellen BIOMASS för perioden 2100 med klimatdata beräknade med Echam för B2- och A2-scenarierna till grund. Produktionsförändringar har uppskattats för fem olika trädslag; gran, tall, björk, sitkagran och bok. Utdata från modellsimule- ringarna summerades i fyra olika tidsperioder 1961 1991 (refe- rens), 2011 2040, 2041 2070 och 2071 2100. Utdata från modellen är bland annat NPP (nettoprimärproduktion) som man kan se som ett mått på hur tillväxten kan förändras och stämmer väl överens med tidigare uppskattningar (m fl 2007). Den sammanlagda produktionshöjningen i svensk skog skattas till för B2-scenariet och för A2-scenariet för perioden 2040 (Tabell 3.1). Denna skattning inkluderar inte den potentiella pluseffekten av ökad näringsomsättning i marken och inte heller eventuella produktionsbortfall till följd av ökade skador. Tabell 3.1 Relativ produktionshöjning till följd av skattade klimatföränd- ringar enligt Echam- och RCA3-modellerna för B2- och A2- scenarierna enligt BIOMASS (m fl, 2007) För att få en uppfattning hur produktionsutvecklingen ser ut över tiden för olika breddgarder, delade vi upp datamaterialet i en södra (<59N), mellersta (59 63N) och norra (>63N) . Simule- ringarna för tall visar på en svag produktionsökning i början av B2- scenariet och ökar snabbare i mitten av århundradet för mellersta och framför allt norra (figur 3.1). För A2-scenariet har en betydligt snabbare uppgång i början som sedan mattas av . Detta är i första hand en effekt av att koldioxidhalten ökar snabbare i A2-scenariet eftersom temperatur- ökningen är likartad till en början i de båda scenarierna. Granen visar en liknande trend som tall i B2-scenariet men ökningen i norra är betydligt större för gran i slutet av århundradet. Granens produktionsökning är i stort sett linjär i A2- scenariet men stagnerar och till och med sjunker i slutet (2060 2100) för framför allt . Detta beror på både den absoluta temperaturökningen och temperaturnivån som gör att respirationen (underhållsrespiration), som ökar exponentiellt med temperaturen ökar mer än fotosyntesen för gran. Bilaga B 18 SOU 2007:60 Skattad produktionsökning för tall, gran, björk, sitkagran och bok i B2- och A2-scenariernas klimat enligt Echam jämfört med Den relativa ökningen är störst för tall i , vilket främst är en effekt av att tallen har ett lägre vattenbehov och den minskade vattentillgången påverkar tallen mindre jämfört med gran och björk. Att respirationen ökar mer för gran och björk till följd av en större barr/bladarea än tallens bidrar också. Produktionsökningen för sitkagran är i B2-scenariet lägre än för gran i södra och , som i övrigt har en identisk trend som gran. Boken har ungefär samma produktionsökning som björken i södra och i B2-scenariet, dock med en svag svacka i mitten av seklet. I A2-scenariet ökar boken kraftigt med en linjär trend och är det trädslag som ökar mest i södra och , trots sin tröghet när det gäller tidpunkt för lövsprickning. Figur 3.2 Relativa produktionsförändringarna i A2-scenariet hos tall, gran och björk för perioden 2100 jämfört med referens- perioden 1990 (dagens klimat) (m fl 2007) Produktionsförändring 2071-2100 med A2-scenariet (%) 3.2Spontan självföryngring av träd Spontan självföryngring av träd kommer att ökas med ökad tempe- ratur, i och med att det blir rikligare och mer stabil frösättning. Det gäller kanske främst trädslag, som har svårt att självföryngra sig. Samtidig kommer förhållandena för hjortvilt kommer generellt att förbättras (se viltskador nedan). Utvecklingen när det gäller omfattning i självföryngring av alla trädslag som betas mycket (tall och de flesta lövträd, även gran i ) beror därför i lika eller högre grad på hur viltförvaltningen förmår utvecklas och anpassas som på klimatförutsättningarna i sig. Om viltets nuvarande omfat- tande betning av unga aspar och rönnar fortgår kan det exempelvis på bli ont om trädbildande aspar och rönnar i delar av landet, även utan att klimatets effekt räknas in. Vidare kommer ett varmare och fuktigare klimat att ge ökad konkurrens från mark- och fältvegetation, vilket generellt motverkar spontan självföryng- ring av träd. I stort sett alla lövträdarter vars nordgräns passerar genom kommer att expandera norrut i ungefär samma takt som klimatet (t ex Koca et al ). Kanske blir det i något fall en fördröjning som beror på att det också krävs en viss anpassning till ljusklimatet (t ex för bok, se ovan). Vissa av de ädellövträdarter som föryngrar sig bäst på riktigt näringsrika, gärna kalk- eller lerrika marker kommer dock inte att hitta dem i samma utsträck- ning i och norröver, som i . Björken kan minska i utbredning på marker som blir torrare . Tallens och ekens möjlighet till självföryngring kommer sannolikt att stärkas gentemot övriga trädslag i de delar av och på de marker i där risken för sommartorka ökar. I mellersta och norra kan tallens förmåga till självföryngring försvagas gentemot gran och löv, eftersom produktivitet och vattentillgång förväntas öka där, på alla marker utom de torraste som även norr- över kan bli något mer vattenbegränsade . Granen kan få ökad möjlighet att självföryngra sig norröver. För både gran och tall gäller att frekvensen av kottår kan komma att öka med ett mildare klimat. Ett varmare klimat kan öka risken för självföryngring av contor- tatallen, speciellt om skogsbränderna tillåts öka. Nya trädslag och andra växter, för vilka vinterklimatet tidigare varit speciellt begränsande i plantstadiet eller för frösättningen, kommer sannolikt att sprida sig till skogen från parker och träd- gårdar, eller söderifrån, med hjälp av fåglar eller vind. Vid en klimatförändring till följd av växthuseffekten kommer förutsättningarna för skogsträden att producera vedråvara och sågtimmer av olika kvalitet att påverkas. Kvalitet definieras vanligen lämplighet för ett ändamål och här i texten refereras endast till de viktigaste ändamål som vi känner (sågtimmer, massaved och bränsleved) och som påverkar priset på rundvirke. Sambandet mel- lan klimat och kvalitet innehåller många svårbedömda dimensioner, inte minst för att vi inte känner framtida tekniska lösningar för att tillvarata och processa virket på bästa sätt. Resonemanget här utgår lite förenklat från dagens virkeshantering. Vi har även ignorerat eventuella skogsgenetiska effekter som skulle kunna uppstå när träd som är genetiskt anpassade till en klimatsituation kommer att växa i en annan som de inte är helt anpassade till. Virkeskvaliteten varierar mycket litet inom för gran, om man utgår från det nya timmerklassificeringssystemet som tas i bruk 2008. För tall finns däremot ett svagt mönster med något bättre kvalitet i än i övriga landsdelar. måste man vara medveten om att mängden timmer i den avverkade skogen är betydligt större ju längre söderut man kommer eftersom träden blir allt grövre. Vid ett varmare klimat kommer effekten på redan etablerad skog att bli att träden snabbare når en grövre dimension och det kommer sannolikt att bli ekonomiskt fördelaktigt att hålla skogen så länge att timmerandelen ökar. Detta innebär i sig en kraftigt positiv effekt på kvaliteten (Tabell 3.2). En hög densitet på virket brukar anses vara en viktig kvalitets- faktor. Detta uttrycks huvudsakligen som ett krav på viss täthet på årsringarna nära märgen. Densiteten vid en given årsringsbredd minskar från söder mot norr, men det gör årsringsbredden också. Vid en ökad årsringsbredd minskar densiteten ganska snabbt initialt men vid breda årsringar innebär ytterligare ökning relativt lite. Totalt sett innebär detta ändå vanligen att densiteten minskar något från norr mot söder, eller snarare från ett kärvt till ett milt klimat. Detta är dock inte ett rätlinjigt samband då t.ex. tallen har högre densitet på Sydsvenska höglandet och i Bergslagen än i En summerad bedömning är att densiteten på virket sannolikt kommer att minska något vid ett varmare klimat. Grova kvistar sänker ofta kvaliteten och kvistgrovleken ökar vanligen med tillväxthastigheten. Detta innebär att denna kvalitets- parameter kan påverkas negativt av ett varmare klimat.