Tilbake til søkeresultatene

KLIMAFORSK-Stort program klima

NORTHERN FOREST: A multi-driver framework for near-term iterative forecasting of ecosystem states

Alternativ tittel: NORTHERN FOREST: Et multi-driver rammeverk for iterativ nærtidsvarsling av økosystemtilstander

Tildelt: kr 11,1 mill.

Tilstanden til et økosystem bestemmes av et samspill mellom biologiske, fysiske og menneskelige faktorer. Menneskeskapte klimaendringer medfører at dette samspillet i dag er i endring i mange systemer. Fordi disse endringene skjer raskt og samspillet er komplisert, er det imidlertid vanskelig å forutse hvordan økosystemenes tilstand vil endre seg på lang sikt. Dette betyr at rammeverk for nærtidsvarsling av endringer i økosystemene har desto større verdi. Slike rammeverk tilrettelegger for planlegging og tilpasning og kan dermed vært til stor hjelp for forvaltning og andre interessenter. Målet med NORTHERN FOREST har vært å utvikle en modellbasert rutine for nærtidsvarsling av insektutbrudd og skogskade i nord-boreal fjellbjørkeskog. Utbrudd av bjørkemålere har siden tidlig på 2000-tallet vært et økende problem i dette økosystemet, fordi et varmere klima har tillatt sørlige målerarter å utvide utbredelsen sin nordover og østover. I NORTHERN FOREST har vi kombinert eksisterende langsiktige tidsserier med nyutviklede dataprodukter, for å utvikle statistiske modeller som kan varsle risiko for utbrudd og skogdød 1-3 år frem i tid. Prosjektet har fokusert på fjellbjørkeskogen i Finnmark, og ble utviklet i samarbeid med statsforvalteren i Troms og Finnmark, Skogbrukssjefen i Finnmark og Finnmarkseiendommen. Prosjektet har søkt å tilrettelegge for dialog mellom forskere og forvaltning om hvordan varslingsmodeller skal bygges og tolkes, og hvordan nærtidsvarsler kan lede til konkrete forvaltningstiltak. Denne målsetningen har vært ivaretatt gjennom jevnlige elektroniske møter med brukerne, samt workshops som har samlet forskere og brukere til presentasjon og tolkning av resultater. Ved prosjektavslutning i oktober 2023 har vi i NORTHERN FOREST utviklet nedskalerte klimadata på temperatur og nedbør for perioden 1980-2022 med romlig oppløsning på 100 m og 250 m for Troms og Finnmark samt Nordland (kun 250 m). Vi har også utviklet et bonitetskart for bjørkeskogen i Finnmark. Klimadata og bonitetskart er fritt tilgjengelige på nettsidene til henholdsvis Meteorologisk Institutt og Norsk Institutt for Bioøkonomi. Disse leveransene er selvstendige produkter fra NORTHERN FOREST, men har også vært et viktig grunnlag for utvikling av varslingsmodeller for målerutbrudd og skogdød. Modellene for utbrudd er basert på langsiktige tidsserier av tettheten av målerlarver samlet i regi av Klimaøkologisk Observasjonssystem for Arktisk Tundra (COAT). De nedskalerte klimadataene brukes for å trekke ut forklaringsvariabler som representerer vær og klima gjennom de ulike stadiene av målernes livssyklus, og maskinlæring brukes for å identifisere de viktigste av disse variablene basert på forklart varians i larvetidsseriene. Modellene evalueres med kryssvalideringsteknikker utviklet spesielt for tidsserier, hvor modellen tilpasses på de tidligste årene i serien, og man undersøker hvor godt fremtidige datapunkter predikeres når man legger til ett og ett år i modellen. Varslingsmodellene for skogdød er basert på data fra COATs regionale kartlegginger av skoghelse i Finnmark, inkludert en ny kartlegging som ble utført som del av NORTHERN FOREST i august 2020. Denne kartleggingen dekket store deler av Finnmark og innbefattet målinger på om lag 13 000 bjørkestammer. Årlig variasjon i satellittmålt kronetap forårsaket av målerutbrudd er den viktigste forklaringsvariabelen i skogdødmodellene, men vi bruker også forklaringsvariabler som justerer for romlige miljøforhold som er forventet å påvirke skogens tåleevne, inkludert høyde over havet, skogdekke og markfuktighet, samt bonitet og langsiktige klimatiske forhold trukket ut fra bonitetskartet og klimadataene utviklet i prosjektet. Samtlige forklaringsvariabler er hentet fra dataprodukter som har dekning for hele Finnmark, slik at modellene kan brukes til å predikere forventet skogdød over hele regionen. Da satellittmålinger av kronetap er tilgjengelige fra år 2000 og frem til i dag, gir dette mulighet til å lage kart over forventet skogdød både til neste år og bakover i tid. Dette gjør det også mulig å beregne samlet areal som har opplevd skogdød i den aktuelle perioden. Validering mot flybilder og uavhengige skoghelsedata tilsier at modellene har god evne til å predikere variasjon i skogdød på landskapsskala, mens prediksjoner for lokale enkeltpunkter har større usikkerhet. Ved prosjektavslutning er det statistiske utviklingsarbeidet for varslingsmodellene nesten fullført, og vi har begynt å sette opp en innsynsløsning som tilgjengeliggjør nærtidsvarsler og arealstatistikk for forvaltningen og publikum. Vi forventer å ha etablert innsynsløsningen på nettsidene til COAT (https://www.coat.no/) i løpet av 2024. Denne vil delvis fungere som et praktisk verktøy, som tillater brukere å planlegge ut fra forventede endringer i utbruddsrisiko og skoghelse, men vil også fungere som en formidlingskanal, hvor årlige oppdateringer av modellprediksjoner kan utforskes av både publikum og andre forskere.

NORTHERN FOREST har anvendt en protokoll for brukerinvolvering i forskning (Strategic foresight), hvor sentrale brukere av forskningen (her grunneier og skogforvaltningen i Finnmark), involveres allerede før prosjektet omsøkes, og bidrar til å identifisere sentrale kunnskapsbehov som prosjektet skal dekke. Gjennom prosjektet har brukergruppen vært jevnlig involvert i planlegging av aktiviteter og diskusjon av tolkning og tilgjengeliggjøring av forskningsresultater. Brukergruppens innspill har bidratt tydelig til økt relevans av prosjektets aktiviteter for lokal forvaltning, bl.a. gjennom utvikling av romlige produkter som forvaltningen kan ta i direkte bruk (se resultatrapport). Ved avslutningen av prosjektet anses det at brukergruppen bør utvides for å få bredere perspektiver fra forvaltning og praktisk skogbruk i regionen, og videreføres som en fast brukergruppe tilknyttet den langsiktige overvåkningen til Klimaøkologisk Observasjonssystem for Arktisk Tundra (COAT) i nordlig skog og tregrense (https://www.coat.no/Skog-og-tregrense). Prosjektet har bidratt til et taktskifte i COATs forskning/overvåking av bjørkeskogsøkosystemet, fra et tradisjonelt spørsmålsdrevet perspektiv til en mer adaptiv rutine, der overvåkingsdata driver modeller for nærtidsvarsling av sentrale tilstandsvariabler (skogdød, insektutbrudd). Slike modeller gir mulighet for å forutsi utviklingen i en gitt variabel 1-3 år frem i tid, og kan dermed tillate en iterativ prosess, der prediksjoner følges av validering, modellforbedring og nye prediksjoner. Vi har utviklet årlige kart og arealestimater over predikert skogdød i hele Finnmark samt tidsseriemodeller for bjørkemålerutbrudd, som forteller forvaltingen hvor i utbruddssyklus man vil befinne seg neste vekstsesong. Et premiss for utviklingen av disse modellene har vært utviklingen av nye nedskalerte klimadata i prosjektet (se resultatrapport). Disse har nytte langt ut over prosjektets problemstillinger, da klima er en sentral driver av økosystemprosesser i nordlige områder. Prosjektets forskning har blitt satt i internasjonal kontekst via et nytt samarbeid med Wageningen University & Research. Dette samarbeidet har fokusert på strukturelle endringer i skogøkosystemer både i Finnmark og på tvers av hele det boreale biomet (med Nord Amerika som case). Dette samarbeidet vil fortsette i 2024 med ytterligere publisering av prosjektresultater og søkes videreført på lengere sikt med andre finansieringskilder. Gjennom prosjektet har brukere og forskere erkjent at det er nødvendig med en bedre forståelse av drivere av og mekanismer for rekruttering hos både bjørk og alternative treslag (furu) for å utvikle langsiktige scenarier for bjørkeskogsøkosystemets utvikling under et endret klima. I tråd med en Strategic foresight protokoll har vi derfor utviklet et nytt prosjekt (Arctic Forest Futures) som bygger på NORTHERN FOREST og COATs langsiktige overvåking i Øst-Finnmark. Prosjektet er innvilget støtte fra forskningsrådet fra 2024.

This proposal targets ecological impacts of multiple climatically determined stressors on a unique high-latitude ecosystem, the northern-boreal mountain birch forest of northern Fennoscandia. As a first step in a Strategic Foresight protocol, we have collaborated with stakeholders to identify the key stressors of this ecosystem, namely outbreaks by geometrid moths, browsing by ungulates, and climate, the latter acting both directly and indirectly via its impact on the other stressors. Targeting knowledge gaps and needs identified as priorities by stakeholders, our multidisciplinary team takes an integrative approach to understanding the effects of these stressors on the target ecosystem. To address climate impacts, we will utilize new methodology to develop high-resolution spatial climate data for developing models of climatically determined growing conditions, applicable both to producing spatial maps of current forest productivity and to predict future productivity under climate warming. Based on satellite maps and aerial imagery of moth defoliation, we will conduct regional-scale field surveys of forest mortality and regeneration to reveal forest resilience to outbreaks, conditional on site-specific factors, including climate, growing conditions and ungulate browsing. By integrating these research products with existing time series, the project will culminate in the development of a Near-Term (1-3 year) Iterative Forecasting system for moth abundance, defoliation and forest mortality. The system will produce forecasts to aid management of the focal ecosystem, and provide a more general case for how stakeholder involvement and ecological forecasting can aid the stewardship of severely stressed and rapidly changing ecosystems. Annual workshops will secure stakeholders involvement in data analysis, synthesis, and the development of field protocols for stakeholders’ participation in data collection. Annual forecasts will be made publicly available on a web portal.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

KLIMAFORSK-Stort program klima