KNAW

Research

Carbon sequestration Europe: Nitrogen-deposition, forest management & climate

Pagina-navigatie:


Update content


Title Carbon sequestration Europe: Nitrogen-deposition, forest management & climate
Period 01 / 2006 - unknown
Status Completed
Research number OND1313240

Abstract

[Aim ands activities]:
The major aim of this project is to assess and predict changes in forest growth and carbon sequestration in forests and forest soils in response to various scenarios with respect to climate change (changes in precipitation and temperature), atmospheric deposition (changes in N and S deposition) and forest management (different forest management scenarios), using empirical and process oriented models, respectively . In 2005 and 2006, research was carried out with respect to the further development of (i) empirical models evaluating increment increase measurements in relation to climatic parameters and atmospheric deposition and (ii) various process oriented dynamic models in an integration chain (SMART2-WATBAL2-SUMO2). The integrated model includes a coupling of the hydrological cycle, nitrogen cycle, acidity cycle, carbon cycle and forest management with growth and carbon sequestration. Both type of models were applied on approximately 450 intensively monitored forests and results of the SMART2-WATBAL2-SUMO2 model chain were up scaled to Europe with the large scale European forest resource model (EFISCEN).
[Results]:
Results of empirical model assessments on tree level and stand level show that nitrogen deposition have a significant impact on the increment (growth) of forests (Solberg et al., in prep; Laubhahn et al., in prep).
A preliminary assessment of the impact of nitrogen (N) deposition on carbon ( carbon dioxide, CO2) sequestration shows that the effect of an increased N deposition since a given reference year (1960) explains approximately 10-15% of the increase in carbon in measured standing biomass since that period. The largest effect is due to forest management: European forests are relatively young and the harvesting of forests is not yet in equilibrium with the growth (De Vries et al., 2006a).
Furthermore a preliminary assessment was made of the effect on the emission of the greenhouse gases nitrous oxide (N2O) and methane (CH4) by forests in Europe as compared to CO2. Results show that the average reduction in terms of global warming potential (GWP) due to CO2 sequestration by European forest is set off by N2O emission for approximately 10-15% only, whereas the effect of the net uptake of CH4 is negligible compared to CO2 sequestration. The positive effect on increasing the vegetation CO2 sink is thus much larger than the effect on increasing the N2O emission. The effect of N deposition on reduced CH4 uptake is very small and highly uncertain (De Vries et al., 2006b).
Model predictions of soil solution chemistry compare reasonably with measurements in part of the Intensive Monitoring plots (approximately 180) for which those data were available (Reinds et al., in prep). Scenario analysis with the calibrated SMART2-WATBAL2-SUMO2 model chain shows that changes in carbon sequestration by forest growth and soil accumulation in the coming 100 years in the mentioned 450 Intensive Monitoring plots are mainly due to climate change and less N deposition. This is because of the predicted large changes in temperature and CO2 in the coming decades and the small chnage in N deposition. In the past 40 years, the effects were exactly opposite (Wamelink et al. in prep).
Based on the model system, decision support needed for the International Climate Change Convention can be made, related to the question: What are the combined, long-term effects of climate change, air pollution and forest management on carbon sequestration by forests in Europe ?

Abstract (NL)

[Doel]:
De doelstelling van het project is het voorspellen van veranderingen in koolstofvastlegging door bosgroei in bossen in Europa in reactie op verschillende scenario s met betrekking tot atmosferische stikstofdepositie, klimaat verandering (veranderingen in neerlag en temperatuur) en bosmanagement. Dit gebeurt door calibratie /validatie van een modellentrein op data van honderden intensief doorgemeten bosmonitoring plots in Europa
Samenvattend kan worden gesteld dat stikstofdepositie gunstig is voor de netto vastlegging van broeikasgassen door bossen.
[Werkwijze]:
In 2006 is gewerkt aan:
- De ontwikkeling van empirische modellen op boom en standplaatsniveau (bijdragen vanuit Alterra aan de buitenlandse partners in dit project die dit onderdeel trekken). Doel daarvan is om op basis van metingen van de staande biomassa en omgevings-factoren vast te stellen wat de relatieve bijdrage is van atmosferische depositie en klimaatverandering aan de koolstofvastlegging door boomgroei.
- De afronding van de ontwikkeling van verschillende proces georiƫnteerde dynamische modellen (SMART2-WATBAL2-SUMO2) door het integreren van genoemde modelketen en het inbrengen van de effecten van o.a. stikstofbeschikbaarheid, temperatuur en CO2 concentratie op de koolstofvastlegging in bossen (groei) en bodem (verandering in afbraak).
- Het parametriseren en kalibreren van het SMART2-WATBAL2-SUMO2 model systeem op ca 450 Intensive Monitoring plots in Europa op basis van een zogenaamde Bayesian calibration .
- Voorspelling van de verandering in koolstofvastlegging door bosgroei en bodemaccumulatie voor de komende 100 jaar met het gekalibreerde SMART2-WATBAL2-SUMO2 model op de genoemde 450 Intensive Monitoring plots . Voorspelling zijn gemaakt voor verschillende scenario s met betrekking tot atmosferische stikstofdepositie, klimaat verandering (veranderingen in neerlag en temperatuur) en bosbeheer.
- Inbreng van de resultaten van de modelberekeningen in het model EFISCEN om hiermee de bijdrage van stikstof aan de vastlegging van koolstof door bossen in geheel Europa te kwantificeren in relatie tot de bijdrage van klimaatverandering en bosbeheer.
- Het schrijven van artikelen over de invloed van stikstofdepositie op koolstofvastlegging en de uitwisseling van alle broeikasgassen in bossen in Europa (zie publicaties).
[Resultaten]:
- Resultaten van empirische modellen op boomniveau (Sterba et al. in prep) en standplaatsniveau (Solberg et al. in prep) laten zien dat stikstofdepositie een significante bijdrage heeft aan de boomgroei.
- Uit de kwantificering van de invloed van stikstofdepositie op koolstof vastlegging met een empirisch model blijkt dat per kg verhoogde stikstofdepositie ca 20-30 kg koolstof in bossen en bosbodems wordt vastgelegd. Een toepassing op Europese schaal laat zien dat het effect van verhoogde stikstofdepositie sinds een gekozen referentie jaar (1960) ca 10-15% van de waargenomen verhoogde koolstof voorraad in bossen sinds die periode verklaart (De Vries et al., 2006a).
- Uit een analyse van het effect van stikstofdepositie op de uitwisseling van broeikasgassen blijkt dat de gemiddelde kooldioxide (CO2) vastlegging door Europese bossen voor slechts ca 10% wordt gecompenseerd door lachgas (N2O) emissie, terwijl de netto opname van methaan (CH4) verwaarloosbaar is ten opzichte van CO2 vastlegging (De Vries et al., 2006b; De Vries et al., submitted).
- Modelvoorspellingen van de bodemvochtkwaliteit komen redelijk overeen met metingen in ca 450 Intensive Monitoring plots Bayesian calibration blijkt darbij een succesvolle methode te zijn voor het verbeteren van de model parametrisatie (Reinds et al., in prep).
- Scenarioanalyse met het gekalibreerde SMART2-WATBAL2-SUMO2 model laat zien dat verandering in koolstofvastlegging door bosgroei en bodemaccumulatie in de komende 100 jaar op de genoemde 450 Intensive Monitoring plots voornamelijk een gevolg zijn van van klimaat verandering en niet zozeer atmosferische stikstofdepositie. Dit hangt samen met de grote verwachte klimaatveranderingen en de beperkte veranderingen in stikstopfdepositie. Dit resultaat is precies omgekeerd aan de invloed van die factoren in de afgelopen 40 jaar (Wamelink et al. in prep).

Publicaties bij dit project zijn beschikbaar via deze Link

Related organisations

Related people

Project leader Prof.dr.ir. W. de Vries

Related research (upper level)

Classification

A13000 Soil
A24000 Forestry
D12100 Metrology, scientific instrumentation

Go to page top
Go back to contents
Go back to site navigation