Vplyv globálnej klimatickej zmeny na lesy Slovenska

1. Vplyv globálnej klimatickej zmeny na lesy Slovenska Národné lesnícke centrum Lesnícky výskumný ústav Zvolen, SLOVAKIA Jozef MINĎÁŠ mindas@nlcsk.org

2. Globálna zmena klímy – vážny environmentálny problém • Nárast výskytu mimoriadne teplých rokov, zvýšená frekvencia výskytu poveternostných extrémov (suchá, hurikány, povodne) – extrémny nárast hospodárskych škôd • Ľudstvo a jeho rozvoj sú „dimenzované“ na dlhodobo stabilné podmienky klímy • Zmeny sa dotýkajú celej planéty • Zmena klímy vážne ohrozuje socioekonomické podmienky existencie takmer celej ľudskej populácie – hrozí novodobý exodus tretieho sveta

3. Klimatická zmena a lesy – politické a inštitucionálne východiská • 1988 - Vznik IPCC (Medzivládny panel OSN pre klimatickú zmenu) • 1992 - Podpis rámcového dohovoru OSN o zmene klímy – plnenie záväzkov • Konferencia ministrov o ochrane lesov Európy – rezolúcia H4 a V5 „Stratégia dlhodobej adaptácie lesov Európy na klimatickú zmenu“ (H4) „Klimatická zmena a trvalo udržateľné obhospodarovanie lesov v Európe“ (V5) • Kjótsky protokol (znižovanie emisií GHGs)

4. Skleníkové plyny v atmosfére • CO2 emisie 9 mlrd ton C • CH4 emisie 550 mil ton C • Emisie N2O 18 mil ton N

5. Skleníkové plyny v atmosfére – príčina klimatickej zmeny Antropogénne emisie skleníkových plynov (energetika, priemysel, doprava, odpady, poľnohospodárstvo, odlesňovanie) Rast koncentrácií skleníkových plynov Zmena radiačnej bilancie zemského povrchu ZMENA KLÍMY

6. Zmena klímy – scenáre • Globálne cirkulačné modely (GCM) – sú fyzikálne konzistentné, zahŕňajú modely fyziky atmosféry, globálneho uhlíkového cyklu, atmosférickej chémie, oceánického prúdenia atď. • GCM modely poskytujú výstupy v globálnom merítku v sieti gridových bodov, ktoré reprezentujú územné priemery na ploche asi 60-100 tisíc km2 • Aplikácia výstupov GCM modelov – tvorba regionálnycvh scenárov • Ukážka výstupov GCM modelov – Teplota vzduchu, Zrážky, Pôdna vlhkosť

7. CCCma model (www.cccma.bc.ec.gc.ca)Canadian Centre for Climate Modelling and AssessingTeplota vzduchu

8. CCCma model (www.cccma.bc.ec.gc.ca)Canadian Centre for Climate Modelling and AssessingVlhkosť pôdy

9. Zmena klímy – scenáre pre Slovensko • Rozpracované regionálne scenáre pre CCCM97, CCCM2000, GISS98 • Predpokladaný nárast teploty vzduchu v rozsahu 2-4 st.C (ročný priemer), s rôznym rozdelením odchýlok mesačných teplôt vzduchu • Nárast úhrnov zrážok v zimnom polroku, pokles v letnom polroku • Rast hodnôt evapotranspirácie, zhoršovanie vodnej bilancie krajiny • Nárast intenzity zrážok z konventívnej oblačnosti • Zmeny v snehovej pokrývke – pokles dĺžky trvania

10. Je naozaj hrozba zmeny klímy reálna ? • Svetový klimatický systém je veľmi úzko prepojený s obsahom radiačne aktívnych plynov v atmosfére • Antropogénne emisie skleníkových plynov vykazujú trvale rastúci trend, ktorý bude pokračovať minimálne v najbližších 2-3 desaťročiach • Adekvátne so vzrastajúcimi emisiami skleníkových plynov rastú aj ich skutočné koncentrácie v ovzduší • Používané globálne cirkulačné modely sú verifikované (simulácia minulej klímy) a ich výsledky možno považovať za hodnoverné • Pozorovaný rast teploty vzduchu, zmeny vo frekvencii a intenzite niektorých meteorologických javov a procesov predstavujú vážne varovné signály, ktoré nesmieme ignorovať

11. Signály klimatickej zmeny - Príklad: Leto 2003 v Európe Historické záznamy teploty vzduchuvoŠvajčiarsku Shär et al., Nature 2003 Rekonštrukcia letných teplôt v Burgundsku Ciais et al., Nature 2005 Chuine et al., Nature, 2004

12. Rok 2003 – Odozva v rastovom procese drevín A. Granier et al. submitted

13. Dôsledkyzmeny klímy na lesné ekosystémy • Zmena bioklimatických podmienok a z toho rezultujúca komplexná zmena stanovištných podmienok (zmeny vodnej bilancie, zmeny v živinovom kolobehu, ...) • Zmena genetickej štruktúry a diverzity populácií lesných drevín • Zmeny fyziologických procesov lesných drevín a z toho vyplývajúce zmeny ich zdravotného stavu • Zmeny rastovo-produkčného procesu lesných drevín • Zmeny v štruktúre lesov (zvýšená mortalita) a ich ekologickej stabilite • Zmeny v pôsobení abiotických a biotických škodlivých činiteľov v lesných ekosystémoch

14. Zmeny bioklimatických podmienok • Premietnutie zmien klímy (scenáre) vo vzťahu k ekologickým nárokom lesných drevín (ekosystémov) Klimatické areály jednotlivých lesných drevín na Slovensku na základe ich prirodzeného výskytu St.C

15. Zmeny bioklimatických podmienok „Smrekovo-jedľovo-buková klíma“ Súčasná klíma Scenár CCCM97 „Dubovo-buková klíma“

16. Bioklimatické podmienky – Fraxinus exc. IT = (Tsite – Topt)/dT IT= +1 (dolná hranica) IT= -1 (horná hanica)

17. Zmeny bioklimatických podmienok Planárny a kolínny stupeň • Výrazné zhoršenie vodnej bilancie • Predlžovanie periód sucha (výskyt už v jarnom období) • Postupná aridizácia až dezertifikácia krajiny Submontánny a montánny stupeň • Zhoršenie vodnej bilancie (posun hladiny vyrovnanej vodnej bilancie zo 600 až na 1000 m) • Výskyt periód sucha aj v letnom období • Zvýšenie extrémnych teplôt a intenzity zrážok Supramontánny, alpínsky a subalpínsky stupeň • Zmeny vodnej bilancie a nárast teplôt (zlepšenie bioklimatických podmienok) • Priaznivý vplyv bioklímy na mineralizáciu organickej hmoty (zlepšenie výživy)

18. Drevinové zloženie stredoeurópskych lesov – východiská • Lesy v strednej Európe sú vystavené dlhodobému antropickému tlaku – výsledkom sú druhove, vekove a štrukturálne zmenené lesné ekosystémy • Dominancia ihličnatých spravidla monodrevinových porastov (smrek, borovica) – najmä Česko a Poľsko • Vplyv klimatickej zmeny sa bude prejavovať iba sprostredkovane, nakoľko prakticky všetky lesy v strednej Európe sú priamo obhospodarované • Zmena drevinového zloženia stredoeurópskych lesov bude teda výslednicou zmien stanovištných podmienok a cielených (resp. vynútených) zmien v obnovnom (výhľadovom, cieľovom) drevinovom zložení

19. „Forest Gap“ – dynamický model • Dynamické modely umožňujú modelovať časový vývoj charakteristík lesného porastu • Model vyžaduje vstupné údaje pre jednotlivé lesné dreviny: • Maximálny vek stromov • Maximálnu hrúbku a výšku stromu • Charakteristiky prirodzeného zmladenia lesných drevín • Modelovanie na základe funkcie odozvy (teplota vzduchu, vodná bilancia, výživa, tolerancia k svetlu)

20. „Forest Gap“ – dynamický model

21. „Forest Gap“ – dynamický model

22. „Forest Gap“ – dynamický model

23. Drevinové zloženie stredoeurópskych lesov – očakávané zmeny

24. Klimatická vodná bilanciaBukovo-dubový VS Škvarenina et al. 2001

25. Klimatická vodná bilanciaBukový VS Škvarenina et al. 2001

26. Rastové zmeny – dendroklimatický model • Multilineárna regresia založená na mesačných údajoch klimatických veličín (zrážky, teplota) a radiálnomprírastku jednotlivých stromov • Verifikácia a konštrukcia modelu (SZ časť Slovenska, Smrek)

27. Rastové zmeny – dendroklimatický model • 19% stromov – negatívna reakcia (pokles) • 81% trees – pozitívna reakcia (rast) • Teplota vzduchu hraje dominantnú úlohu • Zvyšovanie prírastku s rastúcou nadmorskou výškou

28. Pôsobenie abiotických faktorov na lesy – očakávané zmeny • Varovné signály – výskyt 3 orkánov v období 1990-2000 (Vivian, Wiebke, Lothar), niekoľko 100 miliónov m3 kalamitného dreva • Nastávajú zmeny v distribučnom pôsobení abiotických činiteľov (výskyt vetrových kalamít v letnom období) • Môžeme očakávať narastajúci trend fyziologického poškodzovania suchom, stúpne riziko výskytu lesných požiarov • Otázne sú zmeny v pôsobení snehu, vetra, námrazy a ďalších mechanicky pôsobiacich faktorov (ľadovica)

29. Klimatická zmena a lesy – biotické faktory HMYZ dĺžka vývoja Teplota °C • Zmeny vo vývoji škodcov • Kratší vývoj • Viac generácií • Prežívanie extrémnych situácií • Extrémne nízka teplota • Vyššia teplota spojená so suchom • Dĺžka vývoja: • Hmyz nie je schopný regulovať svoju teplotu a tá preto rozhodujúcim spôsobom ovplyvňuje jeho bionómiu.   • V rámci limitov pracuje vo všeobecnosti metabolizmus hmyzu pri vyššej teplote rýchlejšie a pri nižšej pomalšie.  • Dĺžka vývoja u väčšiny druhov závisí na teplote. Optimálnou teplotou je 25-35°C. • Výhody kratšieho vývoja: • väčšie a životaschopnejšie imága • -        rýchlejší prístup k potrave • -        menšia šanca napadnutia parazitoidmi, patogénmi... • Nevýhody kratšieho vývoja: • -         zlá synchronizácia s prostredím / fenológiou • -         zvýšené nároky na potravu v kratšom čase • -         nedostatočná vyvinutosť

30. Očakávaný vývoj vybraných druhov hmyzu vo vzťahu ku klimatickej zmene • Analyzovali sa dlhodobé údaje zo Slovenska pomocou gradientovej analýzy (Canonical correspondence analysis) a hľadali sa kľúčové faktory ovplyvňujúce priestorovú distribúciu druhov – Lymantria dispar and Operophtera brumata. Turcani et. al. 2005

31. Lymantria dispar Air temperature equal to long-term average Operophtera brumata Air temperature equal to long-term average + 1°C + 1°C + 2°C + 2°C

32. Klimatická zmena a lesy – biotické faktory HMYZ • Lesy v 1.-2. lvs • prenikanie južných druhov do oblasti vďaka zmenám v biotopoch a zlepšeniu klimatickej vhodnosti prostredia • vytvoria sa priaznivé podmienky pre aktivizáciu domácich teplomilných druhov • Thaumetopoea pityocampa - Dociostaurus maroccanus - Colias erate -Lymantria dispar -Tortricidae - Adelgidae

33. Klimatická zmena a lesy – biotické faktory HMYZ 3.-5. Vegetačný stupeň • Môžeme predpokladať prienik niektorých teplomilnejších druhov avšak vzhľadom na konkurenčné prostredie bude trvať istú dobu pokiaľ sa tu plne etablujú • Väčšiu aktivitu v tomto prostredí očakávame od druhov škodiacich na voľných plochách – napr. pri zalesňovaní, celkove budú tieto polohy pravdepodobne najmenej postihnuté predmetnými vplyvmi 6.-7. Vegetačný stupeň • Predpokladá sa výskyt širšieho spektra škodcov, ktorých gradácie budú intenzívnejšie • Očakáva sa aktivita najmä domácich druhov

34. Trvaloudržateľné obhospodarovanie lesov v podmienkach klimatickej zmeny • Komplexná zmena stanovištných podmienok môže významne zmeniť parametre obhospodarovania lesov a ich funkčnej účinnosti (problém hynutia smrečín – ohrozenie vodohospodárskej funkcie lesov) • Ak chceme zabezpečiť TUOL musíme adaptačnú stratégiu „zabudovať“ do stratégií trvaloudržateľného obhospodarovania lesov • Je treba realizovať všeobecne platné opatrenia na podporu genetickej, druhovej a štrukturálnej diverzity lesov a ich ekologickej stability • Potrebujeme rozšíriť kritériá a indikátory TUOL o indikátory špecificky orientované na dôsledky zmeny klímy na les a tieto využívať na podporu realizácie adaptačných opatrení

35. Zmena klímy a stredoeurópske lesySÚHRN • Príčinou zmeny klímy je antropogénny nárast obsahu skleníkových plynov v ovzduší a následná zmena radiačnej bilancie zemského povrchu • Súčasné modely GCM pre oblasť strednej Európy udávajú rast teploty vzduchu, zmeny v distribúcii zrážok a zmeny vo vodnej bilancii (zhoršovanie) • Komplexná zmena stanovištných podmienok spôsobí významné zmeny v drevinovom zložení lesov, v distribúcii a intenzite pôsobenia abiotických faktorov a v areáloch, invázii a gradácii hmyzích škodcov • Hrozba zmeny klímy je reálna a pri zabezpečení trvalo udržateľného obhospodarovania lesov ju musíme brať do úvahy

36. Použité materiály • Na prípravu prednášky som použil predovšetkým materiály publikované v rámci Národného klimatického programu SR a a priebežných výsledkov projektu „Klimatické zmeny a lesy Slovenska“ • Webovské stránky IPCC (www.ipcc.ch) a sekretariátu UN FCCC (www.unfccc.de)

37. Ďakujem za pozornosť