Changing forest area and forest productivity - climatic and human causes, effects, monitoring options, and climate mitigation potential

Skogen vokser raskere og trær ekspanderer mange steder inn i alpin sone. For å opprettholde biodiversitet og innfri internasjonale forpliktelser til å redusere klimagassutslipp, er det viktig å forstå hvordan endringer i overgangssonen mellom skog og fjell vil påvirke vegetasjon og potensial for karbonbinding. Et av hovedmålene i FORESTPOTENTIAL har vært å analysere hvordan skogen i områder nær alpin sone vil kunne endre seg med endret klima og endret beitetrykk, og hvor stor den relative effekten av disse faktorene er. I datagrunnlaget for våre analyser har vi gjentatte observasjoner (2008, 2012, 2018) av etablering, vekst og mortalitet for mer enn 1500 trær sin på 36 lokaliteter i overgangssonen mellom skog og fjell langs en 1 100-km lang breddegrads-gradient. Knyttet til hver lokalitet har vi også hatt informasjon beitetrykk, klima og terrengegenskaper. Våre studier viser at det er vanskelig å kvantifisere generelle sammenhenger for effekten av endret klima og beitetrykk på trærs etablering, vekst og mortalitet. Hvilke faktorer som har sterkest innvirkning på endringene, ser ut til å være forskjellige fra lokalitet til lokalitet. Våre data viser imidlertid at den klimavariabelen som ser ut til å bety mest for etablering og vekst er snødybde. Dette sammen med at terrengformen «leside» og økende dekning av trær så ut til å ha en positiv innvirkning på etablering og vekst, tyder på at beskyttelse og dermed mikroklima er viktig. Dette peker mot at endringer i tregrensen i størst grad vil forekomme som en økning i tretetthet det trærne allerede er etablert, heller enn et skift inn i den alpine sonen. Økende beitetrykk hadde negativ effekt på etableringen og beite vil derfor moderere fortettingen. Effekten av beite og klima har også blitt analysert ved hjelp av kontrollerte eksperimenter der vi for et område i Hol kommune har brukt innhegninger med ulike tettheter av sau og korresponderende feltmålinger på trær. Disse analysene viser i likhet med resultatene fra de 36 lokalitetene at beiting fra sau har en effekt på etableringen av nye trær. På arealer av forsøksområdet der sau ble holdt ute i en 15-årsperiode, gikk antall små bjørk signifikant ned når sauen igjen fikk tilgang. På de samme arealene var forekomsten av de litt grøvre og mer etablerte bjørkene større sammenlignet med de arealene der det hadde vært beiting i hele forsøksperioden. Dette tyder ikke bare på at beiting fra sau kan endre tregrensedynamikken og fordelingen trær i ulike utviklingstrinn, men også at den gjeldene størrelsesfordelingen av trær når beiting blir introdusert, bestemmer hvilken effekt beitingen vil få. Klimaendringer påvirker også produktivitet i eksisterende skoger. Overvåking av framtidige endringer i produktivitet er viktig fordi skogressursene er av stor betydning for aktivitet i privat sektor og landets økonomi, samt potensial for klimatiltak. Eksisterende metoder for bestemmelse av produktivitet er basert på gjennomsnittlig produktivitet over et tres livstid. I tider med raske endringer i klima, er det en fare for at produktivitet bestemt etter konvensjonelle metoder ikke reflekterer den aktuelle og framtidige produktiviteten. I FORESTPOTENTIAL har vi utviklet en metode basert på fjernmåling som allerede er operasjonell hos selskaper som produserer skogbruksplaner for skogeiere. Metoden går ut på å observere trærs høydevekst over en kjent tidsperiode, og dermed bestemme produktiviteten. Resultatene viser at metoden er svært nøyaktig, og trolig vil ta over helt for det som var standard inntil nylig. Vi har gjennomført en operativ, storskala test der effektiveten til metoden ble sammenlignet med effektiviteten til de metodene som har vært dominerende på hittil. Resultatene viste at de nye metodene var mer kostnadseffektive enn de metodene de ble sammenlignet med. I tillegg til dette har forskningsaktivitetene under FORESTPOTENTIAL knyttet til produktivitetskartlegging blitt videreført under senteret for forskningsbasert innovasjon (SFI) kalt SMARTFOREST. FORESTPOTENTIAL vil studere hvordan endringer i skogareal og produktivitet påvirker økonomiske muligheter i sektoren. Scenarioanalyser med bio-økonomiske og globale likevektsmodeller som inkluderer karbonbinding, vil bli benyttet for å analysere både økonomiske muligheter i skogforvaltningen og klima-avbøtende muligheter. Dette vil illustrere effektene av klimaendringer både på natur og samfunn. Vi har utviklet en operativ skogsimulator som vil være sentral i disse analysene. Skogsimulatoren har blitt brukt til å simulere framtidig utvikling av norske skoger under ulike scenario, og disse dataene vil være grunnlaget for de økonomiske analysene.

The project has established new and stronger networks within and between research groups. This enhanced cooperation will be beneficial in future projects. The enhanced cooperation within MINA, NMBU (project owner) has already led to more joint research efforts in the boreal-alpine ecotone. Based on our unique and large data infrastructure that has been strengthened under ForestPotential, concrete research plans have already been made. These data will be very important for future projects where the aim is to understand the causal relationships between drivers of change and the corresponding changes in vegetation cover and carbon dynamics in the boreal-alpine ecotone. The dataset has also potential to gather many different institutions that do research in this environment and has already spawned research proposals with NINA and Swedish and Finnish partners. The project has strengthened the cooperation with stakeholders, especially Viken Skog and Glommen-Mjøsen Skog. For these two companies, the project has led to a permanent change in their routines for carrying out forest inventories.

FORESTPOTENTIAL will address effects of climate change on forests - both as terrestrial ecosystems and as an important land-based economic sector. Three Research Themes are identified: I) tree dynamics in the boreal-alpine ecotone; II) changes in forest productivity caused by climate change; and III) effects of changing forest resources on (i) economic opportunities in the forest sector and on (ii) mitigation potential accounting for the albedo effect and carbon uptake in biomass and soils. The research is focused on deciphering the effects of climate change and changing land use in the boreal-alpine ecotone and resulting climate feedbacks. We will study how changes in forest area in the boreal-alpine ecotone and forest productivity influence economic opportunities in the sector. Scenario analyses with bio-economic and global economic equilibrium modeling tools accommodating carbon sequestration to consistently address economic management opportunities and climate mitigation options offer a unique opportunity to jointly address effects of climate change on nature and society. For climate adaption, operational methods for monitoring the boreal-alpine ecotone as well as forest productivity are important and will be developed, the latter particularly for land managers. Knowledge of changing productivity has an immediate consequence for the green economy and for climate mitigation by altering the carbon sequestration potential. Thus, climate-induced productivity change has a direct societal impact, and scenario analyses will reveal its potential impact on carbon sequestration and Norway's national climate goals. The research is based on data from field and advanced remote sensing. Guidance on use of remotely sensed data for Greenhouse Gas (GHG) reporting are among the refinements requested by IPCC in guidelines for national GHG inventories. The project will contribute methods to ensure sustainable management of forests and will draw on multidisciplinary approaches.