sou · GVB360d10 · 2008-01-01 00:00:00 — 1 Bilageförteckning B till Klimat- och sårbarhets utredningen gruppen transporter ................................................................ Bilaga B 1 Klimat- och sårbarhetsutredningen på järnvägssystemet ................................................................ Bilaga B 2 Underlag för Klimat- och sårbarhetsutredningen (M 2005:03) om sjöfartssektorn ........................................................... Bilaga B 3 Redovisning av sårbarhetsanalys inom flygsektorn och Luftfartsstyrelsen............................. Bilaga B 4 Elektronisk kommunikation Tele- och datakommunikationssystem Möjlig påverkan av förändrade klimat- och väderbetingelser i ett längre perspektiv ............................................... Bilaga B 5 Rapport för Klimat- och sårbarhetsutredningen från Radio- och ............................................................. Bilaga B 6 Konsekvenser för p.g.a. klimatförändringar ....................................................... Bilaga B 7 Bilageförteckning B SOU 2007:60 2 Klimat- och sårbarhetsutredningen, elförsörjning i ...........................................................Bilaga B 8 Klimatet och dammsäkerheten i Arbetsgruppen om dammsäkerhet ................................Bilaga B 9 Höga flöden i i ett framtida förändrat klimat rapport till Elforsk och Klimat- och sårbarhetsutredningen ....................................................................Bilaga B 10 Analys av värme- och kylbehov för bygg- och fastighetssektorn i IVL ........................................Bilaga B 11 ...............................................Bilaga B 12 Dricksvattenförsörjning i förändrat klimat Sårbarheter för klimatförändringar och extremväder, samt behov av anpassning och anpassningskostnader Arbetsgruppen för dricksvatten ...................................Bilaga B 13 Översiktlig sårbarhetsanalys för översvämning, skred, ras och erosion i bebyggd miljö i ett framtida klimat Arbetsgruppen för översvämning, ras, skred och kusterosion ............................................................Bilaga B 14 Inventering av kommunernas hantering av över svämning, ras och skred Inom den kommunala planeringsprocessen .............................................................Bilaga B 15 SOU 2007:60 Bilageförteckning B 3 Klimatförändringarnas inverkan på allmänna avlopps system Problembeskrivning, kostnader och åtgärdsförslag Arbetsgruppen för va-system...................................... Bilaga B 16 Byggnader i förändrat klimat Bebyggelsens sårbarhet för klimatförändringar och extrema väder exkluderat översämningar, ras och skred samt dagvatten ............................................................... Bilaga B 17 Svenskt skogsbruk möter klimatförändringar ........................................................ Bilaga B 18 Effekter av ett förändrat klimat på skogen och implikationer för skogsbruket , , , Arbetsrapport 34............... Bilaga B 19 Klimatförändringarnas inverkan på drivning och logistik i skogsbruket Skogforsk .............................................................. Bilaga B 20 Vegetationsbrand 2020, 2050 och 2080 med stöd av och ................ Bilaga B 21 Omvärldsanalyser och skogsnäringens utveckling. Skogsnäringens utveckling strukturomvandling, rationalisering, internationell konkurrens, efter frågan på olika skogsprodukter inklusive bio bränslen (2020 med utblick mot 2050 och 2080) Skogsindustrierna ................................................... Bilaga B 22 Modellering av vegetationsförskjutningar i under framtida klimatscenarier , , och ekosystemanalys........ Bilaga B 23 Bilageförteckning B SOU 2007:60 4 Bedömningar av klimatförändringars effekter på växtproduktion inom jordbruket i .....................................Bilaga B 24 Klimatförändringarnas påverkan på markavvattning och bevattning .......................................................Bilaga B 25 Klimateffekter på svenskt fiske ...........................................................Bilaga B 26 Rennäringen Klimat- och sårbarhetsutredningen ..............................Bilaga B 27 Naturbaserad turism och klimatförändring ETOUR .................................................................Bilaga B 28 Turism, algblomning och klimatförändring En fallstudie av 3 klimatscenariers ekonomiska effekter på turismen till ..............................................................Bilaga B 29 Biologisk mångfald och klimatförändringar Vad vet vi? Vad behöver vi veta? Vad kan vi göra? ..................................Bilaga B 30 Klimatförändringar och resiliens Underlagsrapport till Klimat- och sårbarhetsutredningen , for the för ekologisk ekonomi, centrum för tvärvetenskaplig miljöforskning (CTHM), för Systemekologi, , ......Bilaga B 31 SOU 2007:60 Bilageförteckning B 5 Klimatförändringars påverkan på ytvattenkvaliteten ..................................... Bilaga B 32 Klimateffekter på resultat från ett seminarium och Klimat- och sårbarhets utredningen ........................................................... Bilaga B 33 Hälsoeffekter av en klimatförändring i En nationell utvärdering av hälsokonsekvenser hos människa och djur. Risker, anpassningsbehov och kostnader Arbetsgruppen för hälsa............................................ Bilaga B 34 Anpassningsåtgärder i andra länder Klimat- och sårbarhetsutredningen.............................. Bilaga B 35 Bilaga B 23 Modellering av vegetationsförskjutningar i under framtida klimatscenarier , FD , Phd för naturgeografi och ekosystemanalys Underlagsrapport utarbetad för Klimat- och sårbarhetsutredning Bilaga B 23 SOU 2007:60 2 SOU 2007:60 Bilaga B 23 3 Innehåll Inledning ............................................................................ 5 Metod................................................................................................... 7 Resultat .............................................................................................. 10 Diskussion ......................................................................................... 17 Referenser.......................................................................................... 18 Bilaga B 23 SOU 2007:60 4 SOU 2007:60 Bilaga B 23 5 Inledning Utbredningen av arter och vegetationstyper är under naturliga förhållanden starkt kopplad till rumslig variation i olika klimatparametrar. I nordliga bredgrader är det framförallt temperatur som är avgörande. Isolinjer för minimitemperaturer utgör fysiologiska gränser för många växtarter och -funktionella typer (t.ex. borealt barrträd, tempererat lövfällande lövträd, C3 gräs): faller temperaturen under ett visst gränsvärde bildas is i levande celler, med celldöd som följd. I princip är det absolut minimitemperatur, d.v.s. de kallaste temperaturer som överhuvudtaget förekommer på en viss plats, som är avgörande för förmågan hos individer av en viss art att överleva tillräckligt många vintrar för att mogna, fortplanta sig, och på så sätt bilda en population i området (1987). Absolutminimitemperatur är dock i princip omöjligt att mäta, varför de flesta modeller använder minimitemperatur (i vissa fall medeltemperatur) för årets kallaste månad eller annat liknande index som analog. Även värmesummor, t.ex. växtgraddagar (growing degree days, GDD) över en viss bastemperatur, uppträder som gränser mellan vegetationszoner, särskilt i alpina och arktiska miljöer. Som exempel stämmer den alpina trädgränsen i fjällvärld väl överens med 500 (för tall) eller 300 (för fjällbjörk) växtgraddagar över bastemperaturen (1991). Värmesumman är kopplad både till växtperiodens längd och intensitet och står förmodligen för den mängd värme som krävs för att celldelning och tillväxt under årets aktiva period skall hålla takt med omsättningen av barr, löv, finrötter, splintved, skador m.m. (et al. Klimatförändringarna som projiceras av exempelvis regionala klimatmodell RCA3 innefattar väsentliga temperaturhöjningar på alla platser i . Dessa förändringar medför att klimatologiskt betingade vegetationszoner förflyttas mot högre breddgrader och till högre altitud. Tidigare studier med så kallade nisch-modeller har projicerat förskjutningar på upp till flera 100-tals kilometer i nordlig till nordostlig riktning för olika trädslag i samband med ett förändrat framtida klimat i (Sykes et al. 1995, 1996; Bradshaw et al. Modeller av denna typ utgår från förhållandet mellan dagens utbredning av en viss art och de klimatparametrar som antas styra förmåga att etablera sig samt upprätthålla en population, dels i den fysiska miljön, dels i samspel (konkurrens, betning o.s.v.) med andra arter. Bilaga B 23 SOU 2007:60 6 Det antas således att den moderna, observerade utbredningen har uppkommit till följd av variation i de klimatparametrar som tas med i modellen, samt att ett jämviktsläge i förhållande till klimatet föreligger. Detta är naturligtvis en förenkling av verkligheten, då andra icke-klimatologiska orsaker såsom människans markanvändning, fördröjd migration efter sista istiden eller andra historiska faktorer kan spela roll för utbredningen hos vissa trädslag. I projektioner från nischmodeller bör en förändrad artutbredning tolkas som den utbredning som arten potentiellt kan få (upp till flera århundraden) med stabila, med klimatscenariot förenliga, förhållanden. har en ny typ av modell tillkommit och börjat användas flitigt i studier om klimatdrivna vegetationsförändringar. Dessa dynamiska vegetationsmodeller grundar sig på en mycket detaljerad beskrivning av ekosystemet och de grundläggande processer som styr dess ämnes- och energiutbyte samt strukturella dynamik (se t.ex. et al. 2001; et al. Vegetationens sammansättning avseende olika funktionella typer av växter (s.k. plant functional types – PFTs) beskrivs för varje punkt eller ruta i ett rutnät och uppdateras kontinuerligt under en modellsimulation beroende av drivande processer såsom fotosyntes, växtrespiration, vattenupptag och biomassaallokering. Ytterst drivande för alla simulerade processer är klimatologiska data, exempelvis från ett framtida klimatscenario. I motsats till nischmodeller, som utgår från ett jämviktsläge mellan vegetationen och klimatet, syftar dynamiska vegetationsmodeller till att beskriva vegetationens transienta (tillfälliga, kontinuerligt förändrande) tillstånd i respons på pågående variation i de drivande klimatparametrarna. Koca et al. (2006) har simulerat effekter av klimatförändringar på naturlig vegetation i med hjälp av den dynamiska vegetationsmodellen LPJ-GUESS (et al. Studien omfattade de fyra regionala klimatscenarier for 2070-2100 från svenska klimatforskningsprogrammet (Räisänen et al. Samtliga scenarier leder till ökad tillväxt (netto primärproduktion, NPP) och en tendens till att trädsamhällen förflyttar sig norrut. I fjällen förskjuts gränsen för skog till högre altitud. Graden av förändringar i vegetationen beror på graden av uppvärmning och av koldioxidhalter (CO2) i atmosfären. De projicerade vegetationsförändringarna är generellt blygsammare jämfört med tidigare uppskattningar från nischmodeller, då SOU 2007:60 Bilaga B 23 7 trädpopulationer och -samhällen i den dynamiska modellen reagerar med fördröjning på klimatförändringen. I den aktuella studien tillämpar vi en ny version av samma modell som Koca et al. (2006) tidigare tillämpat. Drivdata kommer från de två transienta scenarierna A2 och B2 19612100 från regionala klimatmodellen RCA3 som tagits fram av , . Med utgångspunkt i modellens resultat resonerar vi om eventuella effekter av kommande förändringar i klimat och atmosfärens CO2-halter på utbredningarna av de vanligast förekommande trädslagen i svensk skog. Metod Vegetationsmodell Studien är utförd med hjälp av LPJ-GUESS, en klimatdriven dynamisk vegetationsmodell optimerad för regionala studier (et al. Modellen simulerar tillväxt hos enskilda träd och ett markvegetationsskickt på mindre vegetationsytor, s.k. patches. Konkurrens mellan trädindivider och mellan träd- och markskicktet för ljus och markresurser tas i beräkning och påverkar såväl tillväxt som populationsdynamik (fekunditet och mortalitet). Simulerade processer på individnivå omfattar fotosyntes, växtrespiration, allokering och tillväxt, löv och finrotsfenologi, omsättning av löv/barr och finrötter samt omvandling av splintved till kärnved hos träd. Tidssteget är för fysiologiska och biofysiska processer, eller för allokering/tillväxt samt populationsprocesser. Varje simulerad växtindivid tillhör någon av ett antal funktionella växttyper (PFTs). I denna studie motsvarar varje PFT ett visst trädslag, förutom markskickts-PFT:n som definieras som en allmän gräs/ört-typ (se Tabell 1). Storskaliga störningar (bränder, stormar, insektsangrepp, avverkning m.m.) implementeras i modellen som en stokastisk process som med en viss årlig sannolikhet dödar all levande växtlighet på en viss patch. I denna studie satts det förväntade störningsintervallet till , vilket motsvarar en sannolikhet på för att en störning ska ske på varje patch. Skogsbränder kan även simuleras prognostiskt i modellen, men denna funktion har hållits avstängd i den aktuella studien. Bilaga B 23 SOU 2007:60 8 Tabell 1 Funktionella växttyper (plant functional type, PFT) som simulerats av LPJ-GUESS Växttyp (PFT) Art/er Egenskaper Gran Picea abies skuggtolerant barrträd sylvestris torktåligt, skuggkänsligt barrträd Övrig barr Abies alba (silvergran), halapensis (aleppotall) sydliga barrträd Bok skuggtolerant lövträd glabra lövträd excelsior lövträd Ek Quercus spp. torktåligt lövträd spp. skuggkänsligt lövträd Övrigt löv Carpinus betulus (avenbok), Corylus avellana (), cordata (lind) skuggtoleranta lövträd Gräs/örter diverse örter och gräs lågväxt, saknar ved LPJ-GUESS beskrevs i detalj av et al. (2001). De fysiologiska, biogeokemiska och biofysiska komponenter i modellen är identiska med den globala modellen LPJ-DGVM, och beskrevs i detalj av Sitch et al. (2003). Den aktuella versionen innehåller uppdaterade formuleringar för ekosystemets hydrologi och vattenanvänding enligt beskrivningen i et al. (2004). Parametervärdena för de trädslag och den markvegetation som simulerats i den aktuella studien är framtagna av P. och T. Hickler inom ramen för ett forskningsprojekt om vegetationsförändringar i under Holocen. Parametervärdena har validerats i förhållande till observationer från urskogar (pristine ) runtom i , med goda preliminära resultat. Denna nya parametrisering står dock fortfarande under utveckling, varför även resultaten från den aktuella studien bör betraktas som preliminära. LPJ-GUESS och den nära besläktade LPJ-DGVM har tillämpats i ett gediget antal tidigare studier. Flera av dessa behandlar klimateffekter på svensk eller nordeuropeisk vegetation; se till SOU 2007:60 Bilaga B 23 9 exempel et al. (2001); et al. (2004); Koca et al. (2006) och et al. (2007). Modellernas förmåga att reproducera observationer från verkliga ekosystem har utvärderats av bl.a. Lucht et al. (2002); Sitch et al. (2003); et al. (2004); Hickler et al. (2004) och et al. (2005). Drivdata Modellen tar som indata månatliga medelvärden för lufttemperatur, nederbörd, kortvågig instrålning (tar hänsyn till molnighet), antalet regndagar samt årsmedelvärde för CO2 koncentration i atmosfären. Månadsmedelvärdena interpoleras till ett unikt värde för . Marktextur tas i beaktning vid beräkningar av marktemperatur och -hydrologi, men antas vara statisk under en simulering. Varje simulering inleddes med en initieringsfas för att etablera ett bestånd av potentiell naturlig vegetation i dynamisk jämvikt med klimatet i varje gridruta. Klimatdata till initieringsfasen togs från Unit (CRU) global historical climate dataset (New et al. 2000), vilken täcker perioden 19011960 på ett rutnät med upplösningen 0.5 x . CRUdatan består av interpolerade observationer från väderstationer (New et al. För perioden användes dataserierna för 19011930 upprepade gånger med eventuella trender borttagna endast för temperatur. CRU-värdena av initieringsfasen omskalades linjärt för att ge en mjuk övergång till data från klimatmodellen (se nedan). Initieringsfasen uppföljdes av en scenariofas med ett förändrande klimat, omfattande perioden 19612100. Till scenariofasen användes data från de transienta körningar med regionala klimatmodellen RCA3 med randvillkor från ECHAM4/OPYC3. Två scenariosimuleringar utfördes, dels A2 dels B2. Data från RCA3 transformerades från sitt ursprungliga roterade rutnät till samma rutnät som CRU datan genom en standardmässig interpolationsmetod. CO2 data för initieringsfasen togs från ett tidsserie baserad på iskärnemätningar och atmosfäriska observationer (Sitch et al. Till scenariofasen användes projektioner för A2 respektive B2 utsläpp från ett globalt kolcykelmodell (Joos et al. Bilaga B 23 SOU 2007:60 10 Resultat Vegetationsförändringar Resultaten av simuleringarna presenteras på geografisk basis i Figur 1. Betydelsen av de olika växttyper betecknas i figuren av lövareaindex (LAI) – ensidig löv- eller barryta delad men markyta på ekosystembasis (t.ex. tyder en LAI på 2 att det förekommer löv eller barr motsvarande i genomsnitt två horizontella skickt över varje punkt på marken). För dagens klimat prognosticerar modellen en potentiell vegetation som domineras av de boreala barrträden gran och tall, utom längst i söder där olika ädellövträd (bok, alm, ask, ek) dominerar. finns representerad i hela landet, men dominerar vegetationen endast ovanför gran- och tallbälten i fjälltrakterna. Lågväxt vegetation, som i modellen representeras av gräs och örter, dominerar ovanför trädgränsen i de nordligaste fjällen. Under klimatscenarierna sker en gradvis nordlig förskjutning av utbredningsgränsen för de arter (främst lövträd) som ej når ända upp till norra under dagens klimat. minskar betydelsen av barrträd i södra och till förmån för lövträd. minskar över i princip hela landet utom i fjällen, medan gran bibehåller sin dominerande ställning i . Utvecklingen är kvalitativt och kvantitativt likadånt i både A2 och B2 scenarierna. Scenerierna skiljer sig endast i detalj: förmodligen kompenseras den något kraftigare uppvärmningen i A2 scenariot av ökad molnighet (i norr) eller ökad avdustning (i söder) i sin nettoeffekt på vegetationens primärproduktion (se nästa avsnitt). Den tidsmässiga utvecklingen i vegetationens sammansättning och täckning sammanfattas för fyra representativa geografiska fönster i Figur 2. I de högsta fjälltrakterna kring ersätts större delen av kalfjällsvegetationen (som här representeras av växttypen gräs/örter) inledningsvis av fjällbjörk och sedan av tall och delvis av gran allteftersom vegetationsbälten förskjuts uppåt under den pågående uppvärmningen. Norrlands kusttrakter blir klimatmässigt tillgängliga för ädellövträden – främst alm, ask och ek – , där de börjar konkurrera ut främst tallen. I ökar lövträden sin konkurrenskraft på bekostnad av gran och tall. Boken börjar kolonisera skogen . Sydligaste potentiella vegetation visar SOU 2007:60 Bilaga B 23 11 på endast mindre justeringar under klimatförändringarna enligt modellen. Figur 1 Förändring i potentiell vegetation för simulerad av vegetationsmodellen LPJ-GUESS med drivdata från A2 och B2 scenarier 19612100 Bilaga B 23 SOU 2007:60 12 Figur 2 Förändring i potentiell vegetation för fyra geografiska fönster (se karta) simulerad av vegetationsmodellen LPJ-GUESS med drivdata från A2 och B2 scenarier 19612100 Förändringar i nettoprimärproduktion Nettoprimärproduktion (NPP), den mängd kol som tas upp i växternas fotosyntes men som ej förbrukas av cellernas energiomsättning, är valutan för tillväxt och därmed vegetationsförändringar i modellen och i verkliga ekosystem. Förändringar i NPP till följd av ett förändrat klimat är potentiellt lika viktiga för vegetationens sammansättning och struktur som förändringar i arters eller växttypers utbredningar. Resultaten för NPP presenteras i Figur 3 och Figur 4. Under dagens klimat prognosticerar modellen NPP-nivåer inom spannet 0.10.5 kgC m-2 år-1 för största delen av , utom i fjälltrakterna där värdena ligger under 0.1 kgC m-2 år-1. Högsta NPP uppnås i södra delen av landet, där vegetationsperioden är som längst. De prognosticerade NPP-värdena är förenliga med resultat från andra studier, t.ex. et al. (2004) som kom fram till ett medelvärde på c. 0.3 kgC m-2 år-1 för borealskog i och baserad på en kombination av fjärranalys- och skogstaxeringsdata. SOU 2007:60 Bilaga B 23 13 Figur 3 Förändring i netto primärproduktion (NPP, kgC m-2 år-1) för potentiell naturlig vegetation i simulerad av vegetationsmodellen LPJ-GUESS med drivdata från A2 och B2 scenarier 19612100 Under klimatscenarierna ökar NPP i södra och samt i fjällen. Däremot prognosticeras ingen ökning alternativt en liten minskning i NPP över ett bälte genom inland. NPP-ökningen är som bäst i storleksordningen under hela scenariot, förutom i fjällen där den kan vara på . Scenarierna A2 och B2 skiljer sig endast i detalj. Bilaga B 23 SOU 2007:60 14 Figur 4 Förändring i netto primärproduktion (NPP, kgC m-2 år-1) för potentiell naturlig vegetation inom fyra geografiska fönster (se karta) simulerad av vegetationsmodellen LPJ-GUESS med drivdata från A2 och B2 scenarier 19612100 Betydelsen av olika drivkrafter i scenarierna för NPP-utvecklingen kan undersökas genom att driva modellen med förändringar i endast en eller en viss kombination av drivvariabler. Resulten från ett sådant experiment presenteras för scenario A2 i Figur 5. Resultaten indikerar att NPP-ökningen i huvudscenarierna främst beror på ökade CO2 koncentrationer, vilka gynnar fotosyntesen, dels genom minskad s.k. fotorespiration, dels genom en förbättrad vattenhushållning (se t.ex. Ökade temperaturer, med som följd, är av övervägande SOU 2007:60 Bilaga B 23 15 betydelse endast i fjällen: i övriga delar av landet leder uppvärmningen i sig endast till en måttlig ökning av NPP enligt modellen. Anledningen är att de gynsamma effekterna av uppvärmningen – nämligen en förlängd vegetationsperiod och, under vissa förhållanden, något kraftigare fotosyntes – kompenseras mer eller mindre av negativa effekter: ökad transpiration och avdunstning (med sämre vattentillgång i marken som följd), och ökad växtrespiration. Separata undersökningar med modellen som gjorts men ej presenteras här visar att ökad respiration hos träden är den viktigaste förklaringen till den måttliga responsen av NPP som konstaterats för norra när endast förändringar i temperatur tillåts. Nederbördsförändringar har ingen tydlig nettoeffekt på NPP. Förändrad instrålning (molnighet) leder till minskad NPP i norra , särskilt andra hälft. Kombinationen av ökad molnighet och ökad växtrespiration förklarar alltså den obetydliga nettoförändringen i NPP som projiceras av modellen för låglänta delar av norra . Bilaga B 23 SOU 2007:60 16 Figur 5 Förändring i netto primärproduktion (NPP, kgC m-2 år-1) för potentiell naturlig vegetation inom de fyra geografiska fönstrarna simulerad av vegetationsmodellen LPJ-GUESS med förändring i enskilda drivvariabler (temperatur, nederbörd, instrålning/molnighet, CO2) eller kombinationer av drivvariabler. Drivdata kommer från A2 och B2 scenarier 19612100 SOU 2007:60 Bilaga B 23 17 Diskussion De simulerade förändringarna i vegetationsmönster för stämmer tämligen väl överens med tidigare studier med samma modell (Koca et al. Koca et al. tog inte hänsyn till förändringar i molnighet/instrålning i klimatscenarierna vilket bidrog till att en större NPP-ökningen simulerades för norra jämfört med den aktuella studien. I scenarierna från RCA3 minskar kortvågig instrålning med upp till c. i norra , vilket ger en motsvarande minskning i NPP om man bortse från effekterna av andra drivvariabler. De simulerade vegetationsförändringarna är däremot betydligt mer nyanserade än i tidigare resultat från nischmodeller (Sykes et al. 1995; Bradshaw et al.