Rýnt í endurskinshæfni skóga

Komið hefur fram í vísindagreinum að breyting á endurvarpi sólargeislunar gæti mögulega dregið úr áhrifum skógræktar sem loftslagsaðgerðar á vissum svæðum. Skoða þurfi svæðisbundin áhrif á endurkast af inngeislun sólar. Einhverjir hafa kallað þetta hræðsluáróður gegn skógrækt, aðrir segja að fara þurfi með aukinni gát.

Skógrækt er auðvitað ekki heildarlausn í loftslagsmálum en vissulega hluti lausnarinnar, sé vel að henni staðið. Vísinda- og fræðafólk hefur um nokkurt skeið skipst á skoðunum um endurvarp (albedo) skóga og trjátegunda og gagnsemi skógræktar sem innleggs í baráttunni gegn hlýnun jarðar. Loftslagsáhrif séu mismunandi eftir trjátegundum og þeim svæðum þar sem þau eru gróðursett. Til að ná góðum árangri í kolefnisbindingu þurfi að huga að tegundum, endurskini og í hvaða land á að planta. Aðrir segja þó að endurgeislun sé lítil hér á landsvísu og ólíklegt að hún hafi hnattræn áhrif.

Árið 2007 birtist t.d. vísindagrein (Bala, 2007) þar sem haldið var fram að endurheimt gróðurlenda með nýskógrækt og landgræðslu á norðlægum breiddargráðum ynni ekki gegn hlýnun andrúmsloftsins heldur gæti jafnvel aukið gróðurhúsaáhrifin í gegnum breytingar á endurskinshæfni. Í grein í tímaritinu Nature í febrúar sl. var varað við að nota skógrækt sem loftslagsaðgerð án þess að skoða svæðisbundin áhrif.

Ekki rök gegn nýskógrækt

Grein sem birtist í mars í vísindatímaritinu Nature Communications (Hasler o.fl., 2024) hefur einnig vakið nokkra athygli. Þar reyndu höfundar að áætla loftslagsávinning þess að breyta skóglausu landi í skóg vítt og breitt um heiminn.

Ávinningurinn var metinn með því að vega saman annars vegar líkan um áætlaða kolefnisbindingu skógar og hins vegar áhrif sama skógar á endurskinshæfni viðkomandi svæðis; hve mikill hluti af geislum sólar endurkastast frá jörðu og út í geiminn og hve miklu skógurinn heldur eftir sem hita og sem bundnu kolefni.

Dr. Aðalsteinn Sigurgeirsson, skógerfðafræðingur hjá Landi og skógi, dr. Brynhildur Bjarnadóttir, líffræðingur og prófessor við Háskólann á Akureyri, dr. Bjarni Diðrik Sigurðsson, líffræðingur, skógfræðingur og prófessor við Landbúnaðarháskóla Íslands, Arnór Snorrason, skógfræðingur hjá Landi og skógi og Pétur Halldórsson, upplýsingafulltrúi hjá sömu stofnun, segja í sameiginlegu svari við fyrirspurn Bændablaðsins að ekkert í vísindagreininni sé rétt að túlka sem röksemdir gegn nýskógrækt. Tilgangur rannsóknarinnar hafi verið að finna þau svæði á hnettinum þar sem vænta mætti að nýræktun skóga gæti haft í för með sér mestan loftslagsávinning (mikla kolefnisbindingu og hátt endurskin). Í niðurlagi greinarinnar segi réttilega að nýskógrækt sé álitleg náttúruleg lausn í loftslagsmálum í heiminum, en engin heildarlausn (e. no panacea). Fleira þurfi að gera til að draga úr uppsöfnun gróðurhúsalofttegunda í andrúmsloftinu en að gróðursetja tré.

Staðbundin áhrif en ekki hnattræn

Þau segja jafnframt að loftslagskerfið, sem þarna sé lýst með líkani, sé afar flókið og enn deilt um hvort breyting á endurskini sólarljóss á tilteknum stað á hnettinum leiði til hnattrænna áhrifa á hitafar á jörðinni.

Halldór Björnsson, fagstjóri veðurs og loftslags á Veðurstofu Íslands, hafi bent á þetta í nýlegu viðtali við fréttastofu RÚV. Sagði hann m.a. að losun gróðurhúsalofttegunda á Íslandi hefði áhrif á hitastig í Ástralíu en breyting á endurskinshæfni, eins og með skógrækt eða með stórum hraunbreiðum eftir eldgos, gæti haft staðbundin áhrif á hita en ekki hnattræn áhrif. Hann benti um leið á að vísindalegar niðurstöður um áhrif þess að breyta skóglausu landi í skóg væru misvísandi.

Ekki áhrif á alþjóðlegar reglur

„Walker o.fl. (2022) metur einungis mjög gróflega mögulegan framtíðarlífmassaforða við endurheimt skóga á skóglausum svæðum og ekki er metið hve hröð sú binding gæti orðið,“ segja þau Brynhildur, Bjarni, Aðalsteinn, Arnór og Pétur.

„Í viðauka við greinina er ljóst að líkönin sem notuð eru vanmeta mjög lífmassaforða í löndum sem stunda virka skógrækt. Einnig kemur á óvart hvað mögulegur lífmassaforði á Íslandi er metinn lágur miðað við t.d. nyrsta fylki Noregs. Það er á skjön við mæliniðurstöður um vöxt innfluttra trjátegunda hér á landi.“

Þau telja að meira þurfi en niðurstöður þessarar einu greinar til að hafa áhrif á alþjóðlegar reglur og aðgerðir tengdar loftslagsmálum og bókhaldi um losun og bindingu gróðurhúsalofttegunda. „Bókhald gróðurhúsalofttegunda í löndum heims er unnið í samræmi við kröfur Loftslagssamnings Sameinuðu þjóðanna (UNFCCC) og reglur sem Milliríkjanefnd um loftslagsbreytingar (IPCC) gefur út. Eitt bundið CO2-tonn jafnar út losun á einu losuðu tonni af CO2, óháð bindingaraðferð.

Náið er fylgst með loftslagsrannsóknum og út frá þeim eru gildi fyrir hitunaráhrif mismunandi gróðurhúsalofttegunda í sífelldri endurskoðun. Til að gildunum sé breytt þarf þó mjög ítarleg vísindaleg gögn. IPCC hefur a.m.k. tvisvar lagt til breytingar á hitunaráhrifum metans (CH4) og hláturgass (N2O) þar sem hitunaráhrif metans hafa verið hækkuð en hitunaráhrif hláturgass lækkuð. Þessar breytingar hafa haft töluverð áhrif á niðurstöðu bókhalds gróðurhúsalofttegunda á Íslandi, þ.m.t. bókhald landnotkunar, landnotkunarbreytinga og skógræktar (LULUCF).

Á hinn bóginn hefur IPCC ekki talið rétt að breyta gildum vegna mögulegra staðbundinna hlýnunaráhrifa af breyttu endurskini vegna nýskógræktar. Þó eru sautján ár frá því að fyrsta vísindagreinin um slík möguleg staðbundin hlýnunaráhrif nýskógræktar birtist. Þetta þýðir að ekki liggja fyrir nægilega traust gögn sem sýna að staðbundin endurskinsáhrif hafi áhrif á lofthjúpinn,“ segja þau Aðalsteinn, Brynhildur, Bjarni, Arnór og Pétur.

Barrskógar endurvarpa hvað minnstu

Ingibjörg Svala Jónsdóttir, prófessor í vistfræði við Háskóla Íslands, segist telja rétt að staldra við þegar farið sé út í umfangsmiklar breytingar á landnýtingu, með það að markmiði að vinna gegn hlýnun jarðar, og huga að öllu þeim þáttum sem sú breyting kunni að hafa áhrif á svo við „skjótum okkur ekki í fótinn“. „Þar með talið er einmitt minnkandi endurvarp, en barrskógar eru sú yfirborðsgerð lands sem hefur einna minnst endurvarp. Þennan þátt þarf því að vega inn og hin nýja vísindagrein í Science (Weber o.fl., 2024) bendir skýrt á að við ákveðnar aðstæður geti hlýnun vegna minnkandi endurvarps unnið upp hugsanlegan ávinning af bindingu gróðurhúsalofttegunda úr andrúmslofti í skóga. Um þetta snýst málið,“ segir Ingibjörg.

Grunnforsendan

Þóra Ellen Þórhallsdóttir, prófessor í grasafræði við Háskóla Íslands og Ólafur S. Andrésson, lífefnafræðingur og prófessor emeritus við Háskóla Íslands, útskýra að næstum öll orka sem berist inn í lífkerfi jarðar sé bundin af grænum plöntum á landi og af ljóstillífandi þörungum í sjó og vötnum.

„Plöntur nota orku sólarljóss til að mynda orkurík kolvetni úr einföldu hráefni, bara vatni og koltvísýringi. Ljóstillífun grænna frumna fjarlægir koltvísýring úr andrúmsloftinu en skilar súrefni í staðinn og þessi starfsemi plantna hefur á sl. 450 milljónum ára byggt upp súrefnisríkt andrúmsloft og núverandi lífsskilyrði á jörðinni. Orkan berst síðan frá plöntum um alla fæðukeðjuna, til grasbíta og rándýra og til sveppa og annarra niðurbrotslífvera.

Vefir plantna eru að mestu úr sellulósa (beðmi) og tréni, kolvetnum sem flestir hópar örvera geta ekki brotið niður. Þá geta vefir trjákenndra plantna orðið mjög gamlir. Við sumar aðstæður getur því liðið mjög langur tími frá því plöntur binda koltvísýring í vefjum sínum þangað til hann losnar aftur út í andrúmsloftið við rotnun, bruna eða meltingu dýra. Þetta er í stuttu máli grunnforsendan að baki þeirri hugmynd að nota langlífar trjákenndar tegundir til að fjarlægja koltvísýring úr andrúmslofti og draga þannig úr hlýnun jarðar af mannavöldum,“ segja Þóra Ellen og Ólafur.

Ljóst eða dökkt

Um það hvort skógrækt sé ekki eins þénug til kolefnisbindingar hérlendis og almennt hefur verið talið segja Aðalsteinn, Arnór, Bjarni, Brynhildur og Pétur að betur þyrfti að kvarða þau líkön sem stuðst sé við í rannsókninni sem birtist í Nature Communications svo að þau gætu endurspeglað raunveruleikann á hverjum stað. Til þess þurfi mældar stærðir. Hérlendis liggi áætlaðar tölur fyrir um mögulega kolefnisbindingu í skógum mismunandi trjátegunda á mestöllu láglendi Íslands sem byggi á raungögnum. Þær séu mun áreiðanlegri grundvöllur að mati á mögulegri kolefnisbindingu ræktaðra, íslenskra skóga en tölur í líkani Walker o.fl. (2022) sem byggi á mælingum annars staðar á norðurslóðum.

„Ef gróðursett tré vaxa hægt verður kolefnisbinding ræktaðs skógar lítil. Þetta getur t.d. gerst í þurrkaeyðimörkum eða gresjum sunnan Sahara, í Mið-Asíu eða vestanverðri Norður-Ameríku vegna langvarandi þurrka. En segjum sem svo að forsendan sem höfundar gefa sér sé rétt og að staðbundin hitagleypni (vegna lægra endurskins) leggi sinn skerf til hnattrænnar aukningar hita í andrúmsloftinu: Endurskin ræðst þá af því hve mikil inngeislun sólar er á sama stað og hvort yfirborð lands er ljóst eða dökkt. Yfirborð fyrrnefndra þurrkaeyðimerkursvæða er að jafnaði ljósleitt (gulir sandar eða ljósar gresjur). Þar yrði ávinningurinn lítill með nýskógrækt vegna meiri ljósgleypni í hægvöxnum, dökkleitum skógi,“ segja þau.

Náttúruskógar með góðri aldursdreifingu

Varðandi hvort íslensk skógrækt sé eins heppileg til kolefnisbindingar og talið hefur verið, segir Ingibjörg hins vegar að svarið velti á því hvers konar skógrækt sé um að ræða. Hún bendir í því sambandi á umfjöllun sína í grein, „Skógrækt er ekki alltaf sjálfsögð sem loftslagsaðgerð“, sem birtist í Heimildinni í október í fyrra.

„Skógrækt getur haft margvísleg markmið og ef sett eru skýr markmið og hugað að því að mæta þeim stöðlum sem settir hafa verið upp fyrir náttúrumiðaðar lausnir (Seddon o.fl., 2021, IUCN, 2020) má búast við talsverðum ávinningi til lengri tíma, sérstaklega ef skógræktin miðar að endurheimt náttúruskóga með góðri aldursdreifingu trjáa og líffræðilegrar fjölbreytni.

Ef vísað er til þeirrar skógræktar sem nú viðgengst hér á landi í nafni loftslagsaðgerða þar sem plantað er samtímis framandi tegundum í stór svæði, oft og tíðum vel gróið mólendi sem geymir umtalsvert magn kolefnis, er svarið afdráttarlaust nei,“ segir Ingibjörg og bætir við að vaxandi fjöldi rannsókna styðji að vænlegasta leiðin til að auka bindingu vistkerfa til lengri tíma sé endurheimt náttúrulegra vistkerfa, þar með talið skóga (Lewis o.fl., 2019, EEA, 2022). 

Meiri áhrif á norðlægum slóðum

Innt nánar eftir útskýringu á því hvað átt er við með að endurskin geti dregið úr áhrifum af kolefnisbindingu skóga á vissum svæðum en ekki öðrum, svarar Ingibjörg að sé spurningin um hvort áhrif skógræktar á endurvarp hafi mismunandi áhrif eftir svæðum þá sé svarið já. „Rannsóknir sýna að áhrif skógræktar á endurvarp eru meiri á norðlægum slóðum en í hitabeltinu (Betts, 2000, Weber o.fl., 2024). Þetta skýrist m.a. af tvennu, annars vegar dregur skógrækt enn meira úr endurvarpi vegna snjóþekju á norðlægum slóðum, hins vegar er minni losun á rokgjörnum efnum og örsmáum kvoðuögnum (e. aerosols) frá gróðrinum þar vegna lægra hitastigs. Í hitabeltinu dreifa þessi rokgjörnu efni og kvoðuagnir inngeislun og vega þar með að hluta upp minnkandi endurvarp yfirborðs skógarins,“ segir hún.

Gæti mest norðanlands og austan

„Þegar sól skín á yfirborð jarðar gerist tvennt: Hluti geislunarinnar endurkastast út í geiminn en jörðin gleypir hluta sólarorkunnar og hún breytist í varma,“ segja þau Þóra Ellen og Ólafur og halda áfram: „Þessi varmi dreifist á endanum um lofthjúpinn og veldur loftslagshlýnun. Það fer eftir því hversu dökkt yfirborðið er hvað það dregur mikinn hluta sólargeisla í sig og hversu stórum hluta er endurvarpað.

Þannig er endurskinshlutfall góðs spegils 1,0 (100%) en alsvarts yfirborðs 0,0 (0%). Enska orðið albedo vísar til þess hlutfalls sólargeislunar sem er endurkastað frá jörðu og hefur verið þýtt sem endurskinshæfni. Hátt gildi segir að miklu sé endurkastað en lágt að mikið sé tekið upp.

Endurskinshlutfall barrskóga er oft um 0,1 en graslendis oft um 0,3. Þannig veldur breyting á graslendi í barrskóga 20% aukningu á ísogi sólargeisla og þar með varmaaukningu í lofthjúpnum.

Með því að meta mynstur sólargeislunar og endurskins er hægt að áætla þá aukningu eða minnkun á varma sem nær til lofthjúpsins,“ segja þau. Barrskógar séu dökkir yfirlitum, mun dekkri en laufskógar, og að auki haldi barrtrén nálum sínum yfir veturinn meðan lauftrén verði lauflaus.

„Snjór hefur hátt endurskins- hlutfall (gjarnan um 0,8) og þar sem snjór stendur fram eftir vori getur orðið umtalsverð aukning á ísogi sólarljóss við að planta barrskógi á svæðið. Ísogað sólarljós breytist að mestu leyti í varmaorku sem fer til hlýnunar lofthjúpsins.“ Þóra Ellen og Ólafur segja þessi áhrif líkleg til að vera mest norðanlands og austan en minni á Suðurlandi, og geti vegið upp kælingarávinning af kolefnisbindingu.

Þau benda á umfjöllun Ólafs á vefnum náttúruvinir.is um tvær greinar sem birtust í Nature og Science, sem fjalli báðar um hvernig endurskinsáhrif kunni að vega upp að hluta eða gera að engu jákvæð loftslagsáhrif aukinnar kolefnisbindingar með skógrækt.

Ekki lægra endurskin á meginþorra landsins

Um áhrif endurskins eftir svæðum segja Aðalsteinn, Arnór, Bjarni, Brynhildur og Pétur:

„Sum svæði jarðar, s.s. gresjur og þurrkaeyðimerkur sunnar á hnettinum, endurkasta vel sólarljósi því sandurinn (t.d. í Sahara eða Gobi) er gulur. Á öðrum svæðum (norðar eða uppi í fjöllum) getur legið snjór stóran hluta ársins og þar sem er snjór er endurskin hátt – og hærra en í snjólausum skógi.

Á láglendi Íslands er loftslagið hafrænt og því er landið ekki hulið samfelldum snjó nema hluta vetrar. Skv. rannsókn Brynhildar og Bjarna er inngeislun sólar auk þess lítil yfir vetrartímann, vegna norðlægrar hnattstöðu landsins (65-66°N) og endurskinið þar með lítið líka. Gögnin í þeirri rannsókn sýna breytileika í endurskini yfir vaxtartímann (vor, sumar og haust) en breytileiki yfir vetrartímann er óverulegur. Fyrri hugmyndir vísindamanna (t.d. Bala o.fl., 2007) gerðu ráð fyrir að snjóþekja yfir vetrartímann réði mestu um að hámarka endurskin frá landi. Þær hugmyndir hafa breyst í seinni tíð og er nú tekið tillit til inngeislunar og endurskins allt árið, með eða án snjóþekju.

Þar að auki ber að hafa í huga að stór hluti Íslands er ógróið eða illa gróið eldfjallaland og því dökkleitt. Því eru hvorki líkur á því að aukin gróðurþekja dragi úr endurskini, né að skógrækt eða landgræðsla leiði til lægra endurskins á meginþorra landsins. Aðgerðir í þá veru gætu hins vegar aukið verulega bindingu kolefnis í skógi, öðrum gróðri og jarðvegi,“ segir hópurinn.

Lauftré eða barrtré?

Spurt er hvort betra sé að rækta lauftré fremur en barrtré með tilliti til kolefnisbindingar. Um það segja þau Aðalsteinn, Brynhildur, Bjarni, Arnór og Pétur að svo sé ekki endilega. „Lerki, sem er það barrtré sem mest hefur verið ræktað á Íslandi, fellir barrið á veturna eins og lauftrén og hefur þá ljósara yfirbragð en t.d. lauflaust birki. Allur gróður, sígrænn eða lauffellandi, veldur hærra endurskini en dökkleit basalthraun, sandar og annað lítt gróið land.

Rannsóknir Brynhildar og Bjarna sem kynntar voru á nýafstaðinni Fagráðstefnu skógræktar (rannsóknarverkefni/vöktun á endurskini mismunandi gróðurlenda í Þjórsárdal frá árinu 2012) sýna að birkiskógur í Þjórsárdal hafði ívið hærri endurskinshæfni en sígrænn barrskógur í næsta nágrenni. Sandauðnir á sömu slóðum gleypa í sig meiri varma og þar á sér stað lítil sem engin kolefnisbinding. Kolefnisbinding og hraði kolefnisuppsöfnunar var mun hærri í barrskóginum (sitkagreni og stafafuru) en hjá birkinu. Þetta verður því allt að vega og meta í samhengi,“ segja þau.

Draga úr neikvæðum áhrifum nytjaskógræktar

„Sé aðeins horft til kolefnisbindingar er sennilega ekki betra að rækta lauftré frekar en barrtré,“ segir Ingibjörg og heldur áfram: „Ef tekið er tillit til annarra þátta eins og endurvarps inngeislunar er svarið væntanlega já, því sumargrænn trjágróður endurvarpar mun meiri inngeislun en sígrænn barrviður. En spurningin er að mestu leyti ómerk því skógrækt er ekki góð loftslagsaðgerð eins og hún er stunduð hér á landi í dag.

Hvað varðar skógrækt sem loftslagsaðgerð er mikilvægt að huga að öllum þeim þáttum sem skógræktin mun hafa áhrif á. Setja ber skýr markmið um endurheimt náttúruskóga, velja staðsetningu vel og huga vel að öllum þáttum sem aðgerðirnar kunna að hafa áhrif á.

Önnur skógrækt, eins og t.d. nytjaskógrækt, getur einnig átt rétt á sér út frá samfélagslegum og efnahagslegum þáttum en alls ekki sem loftslagsaðgerð eða aðgerð til verndunar líffræðilegs fjölbreytileika. Nytjaskógrækt þarf þá að finna réttan stað og huga að því hvernig megi draga úr þeim neikvæðu áhrifum sem slík skógrækt hefur á líffræðilega fjölbreytni, minnkandi endurvarp.“

Ingibjörg segir mikilvægast að hafa í huga að fara ekki af stað með umfangsmiklar breytingar á landi í nafni loftslagsaðgerða með plöntun framandi trjátegunda sem sumar hverjar séu ágengar, oft á landi sem þegar geymi mikinn kolefnisforða, án þess að huga að öðrum og oft óafturkræfum afleiðingum eins og neikvæðum áhrifum á líffræðilega fjölbreytni og minnkandi endurvarpi inngeislunar.

„Allra árangursríkast er engu að síður að hverfa frá notkun jarðefnaeldsneytis,“ segir hún.

Álitamál tengd endurskinshæfni og skógrækt

„Okkur er kunnugt um mikilvæga samanburðarrannsókn Brynhildar Bjarnadóttur og Bjarna Diðriks Sigurðssonar á endurskinshæfni ólíkra gróðurlenda, þ.m.t. barrskóga á Suðurlandi og það verður spennandi að sjá niðurstöðurnar þegar þær birtast,“ segja Þóra Ellen og Ólafur. „Lauftré endurkasta stærri hluta sólarljóss en barrtré, og endurkast laufskóga að vetri og fram eftir vori er mun minna en hjá barrskógum. Lerki, sem er sumargrænt barrtré, svipar til lauftrjáa hvað þetta varðar,“ segja þau jafnframt og bæta við að líkt og hjá barrskógum, sé lítið endurkast af dökkum, gróðursnauðum auðnum.

„Stundum hefur nytjaskógrækt hérlendis verið lýst þannig að verið sé að skipta berangri út fyrir barrskóg. Staðreyndin er hins vegar sú að skógrækt hérlendis (að birki undanskildu) hefst næstum alltaf á grónu landi.

Við höfum ekki fundið nýlegar tölur frá Skógræktinni en fram til ársins 2008 hafði ríflega helmingur allrar skógræktar byrjað í mólendi, um 20% skiptust jafnt á milli graslendis og birkilendis en 11% voru í hálfgrónu eða lítt grónu landi (Björn Traustason og Fanney Ósk Gísladóttir, 2008). Í drögum að Landsáætlun í skógrækt var gert ráð fyrir að nota birki í rýrt land, sitkagreni og stafafuru í vel gróið land, rússalerki í rýrt land og alaskaösp í frjósamt land,“ segja Þóra Ellen og Ólafur. Þessi sundurliðun hafi þó verið tekin út í lokaútgáfu landsáætlunarinnar.

Skiptir máli fyrir loftslagsbókhaldið

„Ísland hefur hlutfallslega hvað minnsta skógarþekju allra þjóðríkja jarðar. Skógar á Íslandi – þar með talið lágvaxið birkikjarr – þekja í heildina um 2% landsins og áform eru uppi um að rækta skóga til viðbótar á 0,6% landsins fyrir árið 2040. Á sama tíma er áformað að hefja vinnu við aukna útbreiðslu birkiskóga þannig að þeir þeki um 5% landsins á næstu áratugum. Þó þetta sé lítið hlutfall af heildarflatarmáli landsins, getur það skipt töluverðu máli fyrir loftslagsbókhald Íslands. En skógarnir þjóna auðvitað mun fleiri hlutverkum en bara að binda kolefni. Skógarnir skapa verðmæti (þ.m.t. útivistargildi), skapa störf í dreifbýli, auka skjól, bæta vatnsbúskap, hreinsa loft, minnka hávaða og draga úr jarðvegseyðingu,“ segja þau Aðalsteinn, Arnór, Bjarni Diðrik, Brynhildur og Pétur að endingu.

Ljóst er að enn eru ekki öll kurl komin til grafar í umræðunni um skógrækt og áhrif á endurkast af inngeislun sólar.