Barrtré, snjóþekja og hitafar – getur barrskógur valdið hækkun á hita?

Árið 2007 birtist grein eftir hóp vísindamanna í Kaliforníu sem vakti mikla athygli áhugafólks um loftslagsmál (Bala o.fl. 2007). Þar voru leidd rök að því að skógrækt á norðlægum slóðum geti valdið meiri hlýnun en sem nemur kælandi áhrifum af bindingu koltvísýrings (CO₂) í skóginum. Í grein sem Þorbergur Hjalti Jónsson birti í Morgunblaðinu sama ár (Jónsson 2007) er lögð áhersla á að varasamt sé að alhæfa út frá þeim hermilíkönum sem voru notuð í vísindagreininni. Undanfarin fimmtán ár hefur svo birst fjöldi greina um þetta áhugaverða efni.

Í Bændablaðinu 8. mars 2018 birtist grein eftir Brynhildi Bjarnadóttur, Aðalstein Sigurgeirsson og Pétur Halldórsson (Bjarnadóttir o.fl. 2018) þar sem líkur voru leiddar að því að ekki væri hægt að heimfæra yfir á íslenskar aðstæður ofangreind hermilíkön um að barrskógarækt geti vegið upp kælingaráhrif af kolefnisbindingu. Hér verður þó gerð tilraun til þess með mæligögnum sem Veðurstofa Íslands hefur góðfúslega látið í té.

Útreikningarnir miða við afmarkað svæði sem er einn hektari (ha) og algjöra loftblöndun yfir því svæði. Í raunveruleikanum dreifist loft og varmi fljótt út frá svæðinu, en margt smátt gerir eitt stórt í lofthjúpi Jarðar. Þannig þynnist staðbundin hlýnun upp á tugi gráða fljótt niður í brotabrot úr gráðu. Fyrst verða reiknuð út áhrif vegna breytinga á endurskini og síðan reiknuð áhrif lækkunar á styrk CO₂ vegna bindingar í skógi.

Til að reikna út hitun vegna sólgeislunar á jörðu, þarf að vita hve mikil geislunin er, en Veðurstofa Íslands hefur mælt sólgeislun á nokkrum stöðum á landinu um árabil, og birti nýlega samantekt um þessar mælingar (Petersen 2021). Þar kemur fram að sólgeislun er mjög svipuð í mismunandi landshlutum, og verður því byggt á traustum og ítarlegum gögnum af þaki Veðurstofunnar í Reykjavík.

Auk þessa þarf upplýsingar um endurskin (albedo), en nær öll sólgeislun sem ekki er endurkastað breytist í varmaorku (NASA Earth observatory, vefsíða). Til eru tölur víða að um endurskin af snjó (á bilinu 0,75 til 0,9 fyrir hreinan snjó) og fyrir barrskóga (0,08 til 0,13 að sumri; 0,1 til 0,2 að vetri). Hér verður stuðst við tölur fengnar úr rannsókn Brynhildar Bjarnadóttur og Bjarna D. Sigurðssonar (Bjarnadóttir og Sigurðsson 2017 ), en þar var endurskin barrskógar að sumri metið 0,07 en 0,17 að vetri, tölur sem eru svipaðar þeim sem fengist hafa annars staðar. Endurskin frá snjó hefur verið mikið rannsakað, og er oftast á bilinu 0,8 til 0,9 (Climate policy watcher, vefsíða). Í útreikningum hér verða notaðar tölurnar 0,17 fyrir barrskóg og 0,8 fyrir snjó.

Loks þarf upplýsingar um snjóhulu, en slíkar upplýsingar eru til frá yfir 100 stöðum víðsvegar um landið. Hér verður tekið dæmi frá snjóþungu svæði, Skeiðsfossvirkjun í Fljótum, en víða við strendur er snjóhula í apríl og maí mun minni. Snjóhulan er mælikvarði á hversu lengi land er með snjóhulu, að meðaltali yfir mánuðinn, og er sett fram í prósentum. Mikill breytileiki er í snjóhulu á milli ára, og þess vegna er mikilvægt að nota meðaltal margra ára, í þessu tilviki áranna 1978 til 2022.

Með þessum gögnum er einfalt að reikna út hversu mikil breyting verður á endurskini við að planta barrskógi á tiltekið svæði með svipað endurskin, t.d. dökka mela. Breytingin á endurkasti nær yfir þann tíma sem snjór hylur jörð og endurskin hækkar í 0,8, en í barrskóginum situr snjórinn lítið á trjánum og endurskinið helst áfram lágt (Betts og Ball 1997). Þetta skiptir litlu máli þegar sólgeislun er lítil, en ísog sólgeislunar eykst þegar líður á vorið, og þá skiptir snjóhula verulegu máli.

Sólgeislun (W/m²) við Skeiðsfossvirkjun og endurkast frá barrskógi og melum ásamt snjóþekju

Nær öll sólgeislun sem ekki er endurkastað við yfirborð jarðar breytist í varma, sem aftur hækkar hitastig andrúmsloftsins. Vísindamenn á vegum Loftslagssamnings Sameinuðu þjóðanna telja að aukning á ísogi sólgeislunar sem nemur að meðaltali einu watti á fermetra leiði til hækkunar á lofthita um eina gráðu Celsius (IPCC AR6, vefsíða). Útreikningar byggðir á ofangreindum gögnum benda til að plöntun barrskógar við Skeiðsfossvirkjun leiði til 17 gráðu hitunar á andrúmsloftinu yfir þessu tiltekna svæði (sjá töflu).

Aukin sólarhitun vegna barrskógar – reiknað fyrir Skeiðsfossvirkjun

Meðalhitun yfir árið reiknast 17°C. Endurskin: snjór = 0,8 og barrtré = 0,17.

Svo er spurningin, hversu mikil eru kælingaráhrif bindingar CO₂ í skóginum? Það má líka reikna út með aðstoð talna frá sérfræðingum Loftslagssamningsins, en þeir telja að lækkun á styrk koltvísýrings um einn milljónasta part (1 ppm) leiði til hitalækkunar um 0,0075 gráður Celsius (IPCC AR6, vefsíða). Þá þarf að reikna út hvað barrskógurinn bindur mikið af CO₂. Það er hægt að gera með Skógarkolefnisreikni Skógræktarinnar. Samkvæmt honum ætti CO₂ binding í barrskógi á þessu svæði að ná tæpum 300 tonnum á ha í 50 ára ræktunarlotu. Ef ekki er ráðgert að nytja skóginn, þá má reikna með allt að tvöfalt meiri langtíma lífmassa.

Ef við reiknum með bindingu 300 tonna af CO₂ á ha, þá má reikna út hve mikil hitalækkunin gæti orðið ef breytingin væri bundin við þennan eina viðmiðunarhektara. Út frá upplýsingum um heildarmagn CO₂ í andrúmsloftinu (7,8 Gt) (Trenberth 1981) og flatarmál yfirborðs jarðar (510 milljón ferkílómetrar) (Earth, wikipedia vefsíða) fæst að fyrir einn hektara leiðir binding á 0,153 tonnum af CO₂ til lækkunar á styrk CO₂ um 1 ppm. Þannig má búast við að fyrir 300 tonn af bundnu CO₂ muni hitastig lækka um (300/0,153) x 0,0075 = 15 °C.

Niðurstaðan er að við ákveðin skilyrði, en þó ekki ólíkleg, getur breytt endurskin vegna barrskóga vegið upp þau umtalsverðu loftslagsáhrif sem kolefnisbinding skógræktar gæti annars haft. Á stórum hlutum landsins er þó lítil snjóþekja vor og haust. Mörg vænleg skógræktarsvæði liggja þarna á milli. Nútíma skógrækt verður því að taka mið af líklegum endurskinsbreytingum, t.d. með því að rækta frekar lerki eða lauftré á svæðum með mikla snjóþekju. Sömuleiðis getur verið tómt mál að ætla að selja kolefnisbindieiningar til að draga úr loftslagsáhrifum á slíkum svæðum, og eðlilegt væri að draga ávallt frá endurskinsáhrifin þegar kolefnisbinding í barrskógi er metin og seld sem aðgerð til að sporna við hamfarahlýnun.

Ályktun: Óvíst er hvort að barrskógarækt á snjóþungum svæðum vegi mikið upp á móti loftslagshlýnun.

Heimildir

1. G. Bala, K. Caldeira, M. Wickett, T. J. Phillips, D. B. Lobell, C. Delire og A. Mirin. 2007. Combined climate and carbon-cycle effects of large-scale deforestation. PNAS 104 (16) 6550-6555.
2. Þorbergur Hjalti Jónsson. 2007. Skógrækt á Íslandi kælir loftið. Grein í Morgunblaðinu 27. mars bls. 52.
3. Brynhildur Bjarnadóttir, Aðalsteinn Sigurgeirsson og Pétur Halldórsson. 2018. Grein í Bændablaðinu 18. mars.
4. Guðrún Nína Petersen. 2021. Sjálfvirkar geislunarmælingar á Íslandi 2006–2020. Veðurstofa Íslands VI_2021_2005.
5. NASA Earth observatory: Earth’s energy budget.
6. Brynhildur Bjarnadóttir og Bjarni Diðrik Sigurðsson. 2017. Endurskinshæfni (albedo ólíkra gróðurlenda). Fagráðstefna Skógræktarinnar 2017.
7. Climate policy watcher: Snow albedo.
8. A. K. Betts og J, H. Ball. 1997. Albedo over the boreal forest. Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 102( D24), 28901– 28909.
9. IPCC Sixth Assessment Report, Climate Change 2021: The Physical Science Basis, Technical Summary.
10. Skógarkolefnisreiknir Skógræktarinnar.
11. K. E. Trenberth. 1981. Seasonal variations in global sea level pressure and the total mass of the atmosphere. Journal of Geophysical Research: Oceans. 86(C6), 5238-5246.
12. Earth – Wikipedia.