Las jako czynnik ochrony klimatu. Wpływ ekstremalnych zjawisk
advertisement
Instytut Badawczy Leśnictwa VIII Zimowa Szkoła Leśna „Las jako czynnik ochrony klimatu” „Wpływ ekstremalnych zjawisk meteorologicznych na stan lasów w Polsce”. Halina Lorenc Dla przypomnienia KLIMAT nie istnieje jako samodzielna struktura fizyczna. Wchodzi w skład systemu klimatycznego definiowanego, jako pozostający w równowadze dynamicznej układ strukturalny ukształtowany w długim okresie czasu, składający się z: atmosfery, hydrosfery, kriosfery, biosfery i litosfery. Jest otwarty na przestrzeń pozaziemską, która jest stałym źródłem energii słonecznej, a równocześnie zamknięty, bowiem w jego obrębie odbywa się wymiana energii i obieg materii pomiędzy lądami, oceanami i atmosferą. Wszystkie składowe systemu wzajemnie na siebie oddziaływają tworząc bardzo skomplikowane i nie w pełni jeszcze poznane sprzężenia zwrotne. Zaburzenie stanu jednego z elementów systemu oddziałuje na inne elementy, co może prowadzić do zmian klimatu. STRUMIEŃ ENERGII DOPŁYWAJĄCEJ Z ZEWNĄTRZ PRAKTYCZNIE SIĘ NIE ZMIENIŁ ! NATOMIAST w ostatnich 150-200 latach obserwujemy wzrost zawartości energii wewnętrznej w układzie Ziemia – Atmosfera na skutek procesu który zachodzi WEWNĄTRZ tego układu. Znakomita większość energii gromadzonej w układzie magazynowana jest głównie w oceanach, atmosferze i gruncie. Ponieważ pojemność cieplna warstwy oceanu jest znacznie większa niż w odpowiedniej warstwie gruntu, temperatura powietrza wzrasta szybciej nad lądami niż nad oceanami. Rosnąca w układzie Ziemia-Atmosfera zawartość energii wewnętrznej jest bezpośrednim skutkiem wzrostu natężenia efektu cieplarnianego ocieplania klimatu Pierwotna przyczyna wzrost koncentracji gazów cieplarnianych, głównie CO2 spowodowany działalnością człowieka poprzez spalanie paliw kopalnych. Badania składu izotopowego węgla w atmosferycznym CO2 i bilans węgla, jednoznacznie dokumentują pochodzenie tego gazu. . Jakie procesy zachodzące wewnątrz atmosfery i na powierzchni Ziemi wpływają na dopływ energii ? Wymuszenie radiacyjne będące skutkiem zmiany składu atmosfery oraz zmian innych czynników fizycznych . Jest ono miarą wpływu czynnika radiacji na zmiany w bilansie energetycznym systemu Ziemia – Atmosfera oraz wykładnikiem wartości tego czynnika, jako potencjalnego mechanizmu zmian klimatu (ocieplania) Składowe wymuszenia radiacyjnego ( według V Raportu IPCC) Postępujący wzrost stężenia CO2 Globalne zmiany temperatury powietrza SCENARIO IPCC Variable Global Mean Surface Temperature Change oC Global Mean Sea Level Rise (m) Scenerio RCP 2.6 2046-2065 Mean likely 1.0 RCP 4.6 1.4 RCP 6.0 1.3 RCP 8.5 2.0 2081-2100 Mean likely 0.4 to 1.6 1.0 0.3 to 1.7 0.9 to 2.0 1.8 1.1 to 2.6 2.2 1.4 to 3.1 3.7 2.6 to 4.8 0.8 to 1.8 1.4 to 2.6 RCP 2.6 0.24 0.17 to 0.32 0.40 0.26 to 0.55 RCP 4.6 0.26 0.19 to 0.33 0.47 0.32 to 0.63 RCP 6.0 0.25 0.18 to 0.32 0.48 0.33 to 0.63 RCP 8.5 0.30 0.22 to 0.38 0.63 0.45 to 0.82 Scenariusze zmian klimatu (oryginalny schemat za V Raportem IPCC) Obraz Ziemi pod koniec XXI wieku: CIEPŁO I raczej SUCHO. Rozkład przestrzenny przewidywanych zmian temperatury powietrza i opadów na kuli ziemskiej w wyróżnionych okresach i przyjętych scenariuszach Źródło: V Raport IPCC. Opracowanie rysunku w języku polskim- „Ziemia na rozdrożu” Ludzkość nie może dopuścić do zrealizowania się tak katastrofalnych prognoz. Zapadły ważne ustalenia na Szczycie Klimatycznym (COP 21) w Paryżu - grudzień 2015 - Zobowiązanie wszystkich krajów do utrzymania wzrostu temperatury do poniżej 2°C . ( Ludzkość obecnie emituje ok. 36 mld. ton CO2 rocznie). By globalne ocieplenie utrzymało się w granicy 2oC, roczna emisja nie może przekroczyć 40 mld. ton rocznie. -Przekroczenie 2 o C oznaczać będzie masową zagładę gatunków, wzrost intensywności i częstości występowania ekstremalnych zjawisk pogodowych (meterorologicznych i hydrologicznych) i wiele innych niekorzystnych i niebezpiecznych zdarzeń Łagodzenie zmian klimatycznych wg, ustaleń i zobowiązań krajów, uczestników COP 21 - znaczne i trwałe ograniczenia emisji gazów cieplarnianych o około 40% do roku 2030 na całym świecie zarówno w krajach rozwiniętych, jak i rozwijających się, - przechodzenie na energię niekonwencjonalną - 27% oraz poprawę efektywności energetycznej o 27%, - ochrona naturalnych „pochłaniaczy” emitowanych gazów cieplarnianych do których należą oceany i lasy W XX wieku lasy i oceany pochłonęły 50-60% wyemitowanego przez człowieka CO2, co częściowo „odciążało” stężenie tego gazu w atmosferze. Oceany w XXI wieku będą się wciąż ocieplać. Ciepło przeniknie w głębie oceanów wpływając na wzrost temperatury wody i być może nawet na zmianę kierunków prądów oceanicznych. Absorpcja CO2 przez oceany podniosła natomiast poziom ich zakwaszenia o 30% powodując spadek pH wody utrudniona egzystencja organizmów takich jak np. koralowce. Ewolucja zmian Źródło: V Raport IPCC,2013 portal „Ziemia na rozdrożu” - „Nowy Raport IPCC” Lasy – to płuca Świata. Duże kompleksy leśne mają globalne znaczenie klimatotwórcze. To główny „pochłaniacz” dwutlenku węgla i największa „wytwórnia” tlenu. Lasy deszczowe (równikowe) pełnią taką rolę w światowym bilansie tlenowym. Do największych kompleksów leśnych na Świecie należy Puszcza Amazońska. Amazonia - zajmuje obszar siedmiu milionów kilometrów kwadratowych na terenie dziewięciu państw: Brazylii (60 procent lasu deszczowego), Peru (13 procent), Kolumbii, Wenezueli, Ekwadoru, Boliwii, Gujany, Surinamu i Gujany Francuskiej. Sam las zwany selwą, obejmuje około 5,5 miliona kilometrów kwadratowych. Na jednym hektarze egzystuje prawie 100 różnych gatunków drzew. Panuje tam wilgotny klimat równikowy ze średnimi rocznymi wartościami temperatury od 24 do 27 °C. Dr Roel Brienen z Uniwersytetu Leeds szacuje, że ”lasy Amazonii odpowiadają za 1/5 do 1/4 absorpcji CO₂ na lądzie. Stąd też „awaria” tego systemu pochłaniania będzie miała poważne skutki dla całego „budżetu węglowego”. A co robi ludzkość? W ostatnich dziesięcioleciach dwudziestego wieku nasiliła się rabunkowa gospodarka lasów równikowych przez wyrąb i wypalanie (wzrost populacji ludzkiej, plantacje kauczuku, plantacje koki i uprawy rolne). Obliczono, że w ciągu roku ubywało w ten sposób aż 310 tysięcy km2 powierzchni leśnych, czyli prawie tyle ile wynosi terytorium Polski. Obecnie wartość ta zmniejszyła się do koło 170 tysięcy km2 na rok. Jeśli ubytek powierzchni wilgotnych lasów równikowych pozostanie na zbliżonym poziomie, to za około 50 lat ekosystem ten przestanie na ziemi istnieć. (Marta Śmigrowska, na podstawie: The Guardian, RTCC) Skutki wycinania lasów Amazonii, a także innych lasów równikowych spowoduje: zakłócenia w składzie powietrza w troposferze, zmiany w rozkładzie systemów wiatru , zmiany rozkładu opadów na Ziemi, zakłócenia w obiegu wody w przyrodzie , spotęgowanie wystąpienia susz i powodzi powodujących erozję gleb. Wycinanie lasów równikowych jest także przyczyną ginięcia wielu gatunków roślin i zwierząt mających duże znaczenie dla tego ekosystemu Szacuje się, że rocznie ginie około 50 tysięcy gatunków organizmów co oznacza, że każdego dnia znika ich 100137. Kwiat narodowy Brazylii – Heliconia, żyje w lasach amazońskich The Guardian, RTCC powołując się na Nature przytacza, że „obserwuje się także masowe umieranie drzew w rejonie Amazonii, a przyrost masy drzewnej stymulowany dodatkowym CO₂ w atmosferze – wyhamował”. Tak więc wzrost zawartości dwutlenku węgla w atmosferze może sprawiać, że drzewa „umierają młodziej”. Rozkładając się, uwalniają do atmosfery wbudowany wcześniej dwutlenek węgla. Przyczyną masowego umierania drzew może być stan „niestabilności” klimatu. „Stresem dla drzew są gwałtowne ekstrema pogodowe – sezon deszczowy jest bardziej mokry, a sezon suchy – bardziej suchy”. Wraz ze wzrostem stężenia CO₂ w atmosferze spadać będą możliwości absorpcyjne Amazonii, bowiem „istnieje maksymalny pułap pochłaniania dwutlenku węgla przez las”. Pomiędzy ostatnią dekadą ubiegłego wieku a pierwszą obecnego, pochłanianie CO₂ spadło w Amazonii o 30%. W tym samym okresie globalna emisja wzrosła o 21%. Paradoksalnie, lasy stanowią także inne poważne źródło emisji CO2. Są to w tej części świata pożary lasów na ogromnych przestrzeniach. Przykład - płonące lasy Indonezji od maja do października 2015 roku. Pożary te w głównej mierze powstały na skutek celowego wypalania lasu pod plantacje. Z powodu panującej jednocześnie potężnej suszy i wysokiej temperatury - pożary samoistnie. [R.Szczygieł ,2012 ] dowodzi, że każdego roku na świecie blisko 10 mln ha lasów w różnym stopniu niszczone jest przez ogień . Oprócz drzew płonęły też bogate w materię organiczną torfowiska, przez co emisje dwutlenku węgla i metanu z tych terenów są szczególnie wysokie. Jak oceniono, skala pożarów w 2015 roku na Sumatrze i Borneo była tak duża, że w ich wyniku do atmosfery dostało się średnio więcej gazów cieplarnianych niż emitowała je cała gospodarka USA tj. około 16 mln ton CO2 dziennie wg. (Światowej bazy danych emisji z pożarów). Według Narodowego Międzyagencyjnego Centrum Pożarowego USA spłonęło aż 4,55 mln ha lasów. [R.Szczygieł, 2012 ] dowodzi, że „każdego roku na świecie blisko 10 mln ha lasów w różnym stopniu niszczone jest przez ogień . Dymy z pożarów lasów tropikalnych na Borneo w Indonezji 14 października 2015 roku. Zdjęcie Terra, NASA JAK NA TYM TLE KSZTAŁTUJĄ SIĘ PARAMETRY KLIMATYCZNE POLSKI I CO WYKAZUJĄ NASZE BADANIA Ewolucję ocieplania się klimatu Polski umotywowano przykładową serią temperatury powietrza od XIX do XXI wieku dla Warszawy-Obserwatorium. Wyraźnie zaznacza się ostatnie 30-40 lecie z dodatnimi odchyleniami temperatury powietrza. Ocieplanie klimatu (niezależnie od przyczyn) wyrażone średnią roczną wartością temperatury oszacowano na 0,7°C/100 lat Ocena termiczna kolejnych lat okresu 1779 - 2012 Temp.śr. 7,8°C WARSZAWA - OBSERWATORIUM Okres odniesienia 1779-2012 Odch.stand. 1,0°C 2,5 2000 2008 ANOMALNIE CIEPŁY Standaryzowane odchylenie od średniej wieloletniej 1779-2012 2,0 1,5 1,0 2011 BARDZO CIEPŁY CIEPŁY LEKKO CIEPŁY 0,5 NORMA 0,0 1996 NORMA -0,5 LEKKO CHŁODNY 1980 1987 -1,0 CHŁODNY -1,5 1956 -2,0 BARDZO CHŁODNY 1940 ANOMALNIE CHŁODNY -2,5 1871 EKSTREMALNIE CHŁODNY -3,0 1829 1779 1784 1789 1794 1799 1804 1809 1814 1819 1824 1829 1834 1839 1844 1849 1854 1859 1864 1869 1874 1879 1884 1889 1894 1899 1904 1909 1914 1919 1924 1929 1934 1939 1944 1949 1954 1959 1964 1969 1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004 2009 2014 -3,5 źródło: dane IMGW-PIB opracowanie: H.Lorenc Lata Ocena termiczna kolejnych lat okresu 1779-2012 – standaryzowane odchylenie od średniej wieloletniej 1779-2012 Do gwałtownego przyrostu temperatury w ostatnim 30-leciu przyczyniły się wszystkie sezony roku, przy czym najbardziej ciepłe zimy i upalne lata, najmniej jesienie. Nastąpiła widoczna zmiana dotychczasowej struktury typowych dla Polski czterech pór roku. Od roku 1992 ciepłym zimowym sezonom wtórują bowiem upalne sezony letnie i „wybuchające” nagle po ciepłej zimie, ciepłe i krótko trwające wiosny. Jest to zapowiadająca się nowa cecha, którą zaczyna charakteryzować się klimat Polski. Jednocześnie oznacza to szybie tempo ocieplania się klimatu w naszym kraju. Jak zniosą to lasy? Tendencja ocieplania się klimatu i jego tempo oraz zmienność opadów w okresie ostatnich 45 lat 1966-2015) - Warszawa- Okęcie Opady nie wykazują zdecydowanych tendencji. Charakteryzuje je raczej pewna quasiokresowość, przejawiająca się występowaniem cykli lat bardziej suchych lub bardziej wilgotnych. Nastąpiła natomiast wyraźna zmiana struktury opadów w Polsce polegająca na braku występowania opadów ciągłych, jednostajnych, natomiast pojawianiu się głównie na wiosnę i w lecie opadów o dużym natężeniu, opadów ulewnych lub nawet nawalnych ( w tym powyżej 50 i 70 mm na dobę) powodujących powodzie typu flash flood. Między kolejnymi pojawieniami się tego typu opadów występują wydłużające się okresy bezopadowe, posuszne. Oczywiście jest to zjawisko stresujące dla ekosystemów leśnych. STRESEM DLA LASÓW JEST TAKŻE: -wzrost częstości i intensywności występowania zjawisk ekstremalnych , GŁÓWNIE SUSZ I SILNEGO WIATRU, - gwałtowna dynamika następujących po sobie typów pogód. Przykład dynamiki pogodowej w roku 2015: zima 2014/1015 - ciepła i bezśnieżna, w marcu średnia temperatura powietrza osiągała 18o C, przełom marca/kwietnia - spadki temperatury do - 7o C, 31 marca do 2 kwietnia huragan NIKOLAS, prędkości wiatru w kraju osiągały 30, a w górach i na wybrzeżu 35m/s, najbardziej ucierpiały lasy – duże zniszczenia, - 27 kwietnia –lokalne opady ulewne i nawalne powodujące powodzie typu flash flood, - od czerwca do końca sierpnia utrzymujące się długotrwałe fale upałów (>32o C) , przede wszystkim w sierpniu, który został sklasyfikowany jako ekstremalnie ciepły w całej Polsce ( najwyższa klasa), - temperatura średnia dobowa sierpnia w całej Polsce (oprócz gór) przekraczała 21 oC przy średniej wieloletniej 17-19oC, - najwyższą temperaturę maksymalną 38,4oC odnotowano w Legnicy w dniu 8 sierpnia 2015r - lipiec - sierpień: narastająca, najgroźniejsza po roku 1992 i 2006 susza, która osiągnęła wszystkie trzy stadia: atmosferyczną, glebową i hydrologiczną; najniższe poziomy stanów wody w rzekach przekraczające dotychczas obserwowane minima - wysychanie rzek, wysychanie lasów . - - Prof. Kundzewicz [2013] tak komentuje współczesne relacje klimat-lasy: „ wzrost częstości stresu wodnego i długotrwałe susze klimatyczne powodujące przesuszenie siedlisk należą do najważniejszych zagrożeń dla stabilności funkcjonowania ekosystemów leśnych. Niedobory wody powodują osłabienie drzew, posusz i defoliację, a także wzrost podatności na rozwój chorób grzybowych i gradacje szkodników, co zagraża masowym obumieraniem drzewostanów. Nasilenie się susz szczególnie zaszkodzi wrażliwym gatunkom drzew. Badania nad wpływem klimatu na stabilność drzewostanów górskich w Beskidzie Śląskim gdzie przeważają drzewostany świerkowe, które mają duże potrzeby wodne i płytkie systemy korzeniowe potrzebują do wyprodukowania kilograma suchej masy więcej wody niż inne drzewa iglaste. W lasach suchych wystąpi ograniczenie przyrostu świerka, defoliacja i posusz. W wyniku pojawiających się susz klimatycznych i glebowych, świerki będą masowo wypadały z drzewostanów”. WYBRANE , EKSTREMALNE ZJAWISKA POGODOWE POWODUJĄCE SZKODY W POLSKICH LASACH Szkody spowodowane silnym wiatrem Huraganowe, niszczycielskie prędkości wiatru w Polsce ( powyżej 30 m/s) związane są z trzema genetycznie różnymi sytuacjami meteorologicznymi: działalnością cyklonalną nad Atlantykiem, Skandynawią i Europą środkową, w tym nad Polską – huragany występowaniem wiatru halnego (fenu) o zasięgu regionalnym – obszary górskie, małoskalowymi wirami powietrznymi - trąby powietrzne i szkwały. Rozmiar szkód od wiatru [ha] nadleśnictw w latach 2000 – 2009 Według: T.Zachara, W,Gil, A, Kaliszewski, Szkody od wiatru w lasach Polski, Projekt Klimat, IMGW,2012 Obszary wystąpienia trąb powietrznych wg w Polsce Według: H.Lorenc Maksymalne prędkości wiatru w Polsce Projekt Klimat, IMGW,2012 HURAGANY – to prędkości wiatru związane z cyklonami, które tworzą się na „dalekich wodach” Oceanu Atlantyckiego, a nawet w rejonie wschodnich wybrzeży Ameryki Północnej (rejon Nowej Funlandii). Tak aktywne ośrodki są często wspomagane prędkościami wiatru prądu strumieniowego. W podobnych sytuacjach meteorologicznych nad Europą i Polską prędkości wiatru przekraczają 33 m/s, co według przyjętej klasyfikacji jest autentycznym huraganem. We wszystkich przypadkach miały miejsce zniszczenia dużych powierzchni leśnych. Po roku 2005 wystąpiło ich na terenie Polski 10. Największe zniszczenia : huragan CYRYL i XAVER SKUTKI HURAGANU CYRYL : 17-19.01.2007 Nadleśnictwo Kamienna Góra Leśnictwo Klatka Źródło: M.Kuczyński PAP, www.kamienna.wrocław.lasy.gov.pl WIATR HALNY SKUTKI DZIAŁANIA - Kalamita – Tatry Słowackie WIATROŁOM PO PRZEJŚCIU HALNEGO W DNIU 19 LISTOPADA 2004 r Źródło: http://www.tanap.org/kalamita.php TRĄBY POWIETRZNE I SZKWAŁY Trąby powietrzne w Polsce 1979 - 2013 Rys.15 NUMBER OF TORNADS OBSERWUJE SIĘ WZROST CZĘSTOŚCI WYSTĘPOWANIA TRĄB POWIETRZNYCH OD ROKU 1999 25 20 15 10 Wzrost aktywności od roku 1999 1013 2011 2009 2007 2005 2003 2001 1999 1997 1995 1993 1991 1989 1987 1985 1983 1981 0 1979 5 Źródło: zbiory autorki Puszcza Piska po przejściu nawałnicy w dniu 4 lipca 2002 r Wielokrotnie szkwały mylnie identyfikowane są, jako trąby powietrzne. Bo tak naprawdę trudno te dwa zjawiska podczas ich występowania w czasie rzeczywistym odróżnić. Tylko bieżący monitoring synoptyka. Skutki działania szkwału można ocenić dopiero po jego przejściu. Wskazuje na to jednakowy kierunek padania połamanych lub powyrywanych drzew na obszarze działania tej nawałnicy oraz duża powierzchnia zniszczeń. Przykładem może być Puszcza Piska nad którą wystąpił i wiatr szkwałowy i trąba powietrzna w dniu 4.07.2002 r. Puszcza ta została kompletnie zdewastowana na powierzchni lasu około 45 tys. ha. Puszcza Piska po przejściu nawałnicy w dniu 4.07.2002r Foto: Roman Skąpski Foto: R. Skąpski KATALOG WYSTĘPOWANIA SUSZ W POLSCE POŻARY LASÓW 18 50 14 Liczba pożarów [tys.] 45 y = 0.7832e0.0404x R2 = 0.6206 40 y = 0.0883x + 2.2314 R2 = 0.0691 12 35 30 10 25 8 20 6 15 4 Powierzchnia spalona [tys. ha] . 16 10 2008 2005 2002 1999 1996 1993 1990 1987 1984 1981 1978 1975 1972 1969 1966 1963 1960 1957 0 1954 0 1951 5 1948 2 Lata Liczba pożarów Powierzchnia spalona (ha) Liniowy (Powierzchnia spalona (ha)) Wykł. (Liczba pożarów ) Liczba pożarów lasów i powierzchnia spalona w Polsce w latach 1948-2009 Źródło: [Ryszard Szczygieł „Pożary w lasach”,2012] Przyczyny pożarów w lasach: • • • • • • podpalenia - 29,28%, nieostrożność osób dorosłych – 29,21%, przerzuty ognia – 6,68%, transport drogowy – 0,46%, wyładowania atmosferyczne – 0,85%, inne przyczyny – 2,72%, przyczyny nieustalone – 26,07%. A więc główną przyczyną pożarów lasu w Polsce jest działalność człowieka, a dokładniej - jego bezmyślność, brak wyobraźni i odpowiedzialności. Pożary lasów – to oprócz ich spustoszenia i strat ekonomicznych, powodują wzrost udziału dwutlenku węgla w atmosferze w naszej regionalnej skali. „Tereny leśne są głównym regulatorem stanu środowiska przyrodniczego kraju”. . Twierdzą: Edward Pierzgalski, Jan Tyszka, Andrzej Stolarek w swym znakomitym opracowaniu „Powodzie i susze w lasach” [Projekt KLIMAT, IMGW,2012] Pokazane przykłady dały możliwość poznania tendencji klimatu i zjawisk zagrażających ekosystemom leśnym. Wybrane groźne zjawiska pogodowe wskazują , że ich częstość i nasilenie będzie stopniowo wzrastać doprowadzając do dewastacji i defoliacji lasów. Przyczyną jest postępujący wzrost wskaźnika określającego wielkość wymuszenia radiacyjnego uznanego przez IPCC, jako potencjalny mechanizm zmian klimatu. DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ THANK YOU FOR YOUR ATTENTION
