Természetközeli erdők szénforgalmának becslése modell-adat szintézis segítségével

Átírás

1 Természetközeli erdők szénforgalmának becslése modell-adat szintézis segítségével Ambrusné Balázs Borbála KDI III. éves témavezető: dr. Barcza Zoltán külső konzulens: Némethné dr. Mázsa Katalin

2 Tartalom 1. Bevezetés, célkitűzés 2. Módszertan Terepi mérések A használt modellek összehasonlítása A modellek adaptációja természetközeli erdőkre 3. Eredmények A CO2FIX adaptációja A Biome-BGC adaptációja Publikációk

3 Bevezetés Emberi beavatkozás mértéke Gazdasági erdők Természetközeli erdők Őserdők Komplexitás (kor, fafaj) Stabilitás (környezeti hatásokkal, klímaváltozással szemben)

4 Célkitűzés CÉL: Természetközeli erdők szénmegkötési folyamatainak megismerése, modellezése (klímaváltozás és egyéb környezeti tényezők hatásainak számszerűsítése) Gazdasági erdők Természetközeli erdők Őserdők CO2FIX Adaptáció tk. erdőkre - terepi mérések - modell-adat szintézis Biome-BGC

5 Módszertan I. Terepi mérések Faegyed-szintű fatömeg-adatok Szlovákia: IMP-k (cseres-tölgyes, bükkös, lucos) jelenkori adatsor ( ) Magyarország: Várhegy erdőrezervátum (cseres-tölgyes) Standard ER mérési protokoll adatai (2005) Erdőtörténeti dokumentumok Várhegy ER magterület részlete Felmért fafajok és az Erdő Háló (luc) (bükk) (tölgy) (tölgy) A mintaterületek elhelyezkedése

6 Módszertan II. - Modellek CO2FIX Biome-BGC Logika adat-orientált folyamat-orientált Szénmegkötés számítása fanövedék alapján szénfluxusok alapján Lépték éves napi és éves Fő input adatok fanövedékek, allometria meteorológia, körny. változók, ökofiziológia Előnyök egyszerű számítási menet bonyolult, de sok folyamatot figyelembe vesz (reálisabb) fafajsoros megközelítés dinamikus mortalitás, kompetíció nyílt forráskód -> tovább fejleszthető jól dokumentált parametrizáció Spinup fázis -> talaj kezdeti széntartalma számítható erős meteorológia -> klímaváltozás modellezhető N körforgás modellezhető

7 Módszertan III. - Adaptáció CO2FIX adaptációja Adatgyűjtés, átszámítás Várhegy erdőtörténetének követése ( ) Szcenáriók különböző gazdálkodási módok alapján Biome-BGC adaptációja Kalibrált paraméterek terepi adatok alapján: biológiai N-fixáció, effektív talajmélység, gyökér-törzs allokáció Mortalitás fejlesztése változóra SIBYLA modell számított értékeivel Szcenáriók: különböző klímamodellek, különböző N-ülepedési és légköri CO 2 -tartalmak, állandó és változó mortalitási ráta alapján

8 Szénraktár mérete (tc/ha) Eredmények CO2FIX adaptációja - összesítés tölgypusztulás újulat megjelenik F: 17 t/ha T: 27 t/ha HB: 4 t/ha 50 0 ÉB: 165 t/ha Grafikon: Várhegy magterületének teljes szénmegkötése ( ), átlag és szórások. Kördiagram: Különböző raktárokban tárolt szén a szimuláció végén: élő biomassza (ÉB), holt biomassza (HB), talaj széntartalmának növekménye a szimuláció kezdete óta (T), fatermékek (F)

9 Szénraktár mérete (tc/ha) Eredmények CO2FIX adaptációja korosztályokra Nem-uralokdó korosztályok széntárolása 2005-ben összesen: 24 % KOR>160 KOR-130 KOR-60 KOR-30 KOR>160: hagyásfák KOR-130: uralkodó korosztály KOR-60: II.vh. utáni újulat KOR-30: tölgypusztulás utáni újulat Élő és holt biomassza ill. talaj C növekmény a futtatás végén tc/ha % KOR> KOR KOR KOR

10 Eredmények CO2FIX adaptációja fafajokra 1880: Tarvágás és sarjaztatás 1950: Világháború vége 2005: Felhagyás után 30 évvel Elegyfajok széntárolási aránya nő Tárolt szén (tc/ha) Tárolt szén (%) Évszám Domináns fajok Elegyfajok Domináns fajok Elegyfajok

11 Eredmények Biome-BGC adaptációja I. Erdők szénelnyelők maradnak, de csökkenő mértékben A széntárolók nagysága folyamatosan nő (öregedő erdő, folytonos szimuláció) Hlásny et al. (2011)

12 Eredmények Biome-BGC adaptációja II. Az erdőöregedés hatásainak kiküszöbölése Dinamikus mortalitási ráta

13 Eredmények Biome-BGC adaptációja III. Multimodel-megközelítés jelentősége: robusztusabb becslés

14 Eredmények Biome-BGC adaptációja IV. Növekvő N-ülepedés: N-limitált ökoszisztémában szinte csak ez határozza meg a C-felvételt IMP (oak) IMP (beech) IMP (spruce) Alap FC FN FN+FC Alap szcenárió: növekvő N-ülepedés és CO 2 -koncentráció, FC: állandó CO 2 -koncentráció, FN: állandó N-ülepedési ráta, FN+FC: állandó CO 2 -koncentráció és N-ülepedési ráta y tengely: időszeletbeli átlagos törzsnövedék (kgc/m 2 /év)

15 Disszertáció megírásához szükséges további munka 1. Biome-BGC adaptáció folytatása Mortalitás-becslés terepi adatokból (Jasenie 10 éves adatsor és Várhegy holtfa korhadási fokok) Modellfuttatások több korosztályú, elegyes erdőkre 2. Publikációk Elsőszerzős cikk a Biome-BGC több korosztályú, elegyes erdőkre történő adaptációjáról Klímaváltozás hatásai szlovák lucosra becslés multimodel-megközelítéssel 3. Távlati terv: modellezés kiterjesztése Erdőrezervátumok, szálalóerdők, Kárpát-medence

16 Publikációk, projektek Impakt faktorral rendelkező referált folyóirat-cikk Hlásny, T., Barcza, Z., Fabrika, M., Balázs, B., Churkina, G., Pajtík, J., Sedmák, R., Turčáni, M. (2011): Climate change impacts on growth and carbon balance of forests in Central Europe. Clim Res 47: Idegen nyelvű könyvfejezetek Horváth, F., Molnár, Zs., Czúcz, B., Mázsa, K., Balázs, B., Ónodi, G., Kertész, M. (2011): The inventory state and assessment of Hungary s natural habitats in terms of ecosystem services In: Nagy G. G. & Kiss V. (eds) Borrowing Services from Nature: Methodologies of Ecosystem Services Based on Hungarian Case Studies. CEEWEB for Biodiversity, Budapest pp Mázsa, K., Balázs, B., Bölöni, J., Horváth, F. (2012): Strict forest reserve research in the margin of the Carpathians, the Vár-hegy case-study. in: Kozak J., Ostapowicz K., Bytnerowicz A., Wyżga B., Integrating Nature and Society towards Sustainability, Springer, ISBN (in press) Konferencia kiadványok Mázsa, K., Horváth, F., Bölöni, J., Balázs, B. (2010): Conservation and research in semi-natural forests: Strict forest reserves in Hungary. In: Ostapowitz, K., Kozak, J. eds: Conference Proceedings of the 1st Forum Carpaticum, Integrating Nature and Society Towards Sustainability. Krakow, Poland, pp Balázs, B., Mázsa, K., Horváth, F., Bölöni, J., Barcza, Z. (2012): Természetközeli erdők szénmegkötésének vizsgálata a Várhegy erdőrezervátum példáján. 9. Magyar Ökológus Kongresszus szeptember 5-7. Keszthely. Előadások és poszterek összefoglalói (in press) Részvétel projektekben Erdőrezervátum-kutatási Program ( ) BioVel - Biodiversity Virtual e-laboratory project (EU FP7, e-infrastructure, )