| Název projektu: | Osud a budoucnost uhlíku v lesích |
|---|---|
| Trvání projektu | říjen 2020 – duben 2024 |
| Realizace projektu: | Česká geologická služba |
| Partneři projektu: | Norwegian Institute for Water Research (NIVA), Biologické centrum AV ČR, v. v. i. (HBU), IVL Swedish Environmental Research Institute Ltd |
| Zdroj financování: | Technologická agentura ČR, Norway Grants |
Projekt "Osud a budoucnost uhlíku v lesích" (CatchCaN) je aplikovaný výzkum, který přinese nové poznatky o sekvestraci (vázání) uhlíku v lesích České republiky s přihlédnutím k budoucím změnám klimatu, znečištění ovzduší a druhového složení lesů.
Jedná se o mezinárodní spolupráci institucí věnujících se aplikovanému výzkumu v České republice, Norsku a Švédsku.
Projekt "Osud a budoucnost uhlíku v lesích" je financován z grantu v hodnotě € 1 500 000 poskytnutým z Norway Grants a Technologickou agenturou České republiky v rámci programu KAPPA.
Lesy v Česku se mění. Jehličnaté lesy, které byly oslabeny dlouhými suchy, možná důsledkem změny klimatu, trpí útokem kůrovců. Zároveň se lesy stále zotavují z účinků znečištění ovzduší v 70. a 80. letech. Změna klimatu může zvýšit frekvenci a závažnost sucha, povodní, požárů a větrů. Tyto změny ovlivňují schopnost lesů zachycovat a ukládat atmosférický uhlík (C) a cíl uhlíkové neutrality do roku 2050. Mohou být ovlivněny toky, nádrže i zásoby pitné vody, ochrana národních parků a jiných přírodních stanovišť se může stát velmi obtížnou.
Přesné předpovědi budoucnosti uhlíku v lesích České republiky vyžadují soustředěné úsilí na shromáždění nejnovějších poznatků a údajů o procesech lesních ekosystémů a jejich uvedení do soudržného rámce. Navrhujeme využít modelovací platformu MOBIUS, upravit biogeochemické modely a kalibrovat a otestovat je pomocí vysoce intenzivních datových souborů z lesních lokalit v ČR, Norsku a Švédsku. Modely budou použity k simulaci budoucích změn v lesích, půdách a vodách pro různé alternativní scénáře změny klimatu, lesního porostu a znečištění ovzduší. Výsledky modelování budou aplikovány a zvětšeny na území České republiky. Výstupy budou zahrnovat mapy a dokumentace týkající se citlivosti lesů, rezervoárů C a jejich změn, a správy národních parků a jiných stanovišť.
I přes komplikace způsobené omezením kvůli Covidu19, proběhla většina prací podle plánu.
Data ze 14 povodí GEOMON (ČGS, CZ), norských povodí (NIVA), šumavských jezer (BC-HI, CZ) a experimentálního povodí Gardsjon NITREX (IVL, Švédsko) byly shromážděny v databázích měřeného chemismu srážek, chemismu potoků a jezer a odtoku (hydrologie). Dále probíhal vývoj modelovací platformy MOBIUS (hydrologický model a model růstu lesa byly přidány k centrálnímu biogeochemickému modelu MAGIC) a nově byly zahrnuty procesy cyklu dusíku a fosforu. MOBIUS byl částečně testován a validován na dlouhodobých datech z Plešného jezera.
Odběr vzorků půd v Norsku se pro nás stal náročnou výzvou. Déšť a mnoho kilometrů chůze s těžkým náčiním potřebným pro odběr vzorků. Ale to vše v nádherné norské přírodě.
A proč jsme to vlastně dělali? Pro porovnání se vzorky ze střední Evropy a pro modelování zásobníků uhlíku v budoucnosti v kontextu různých klimatických scénářů. Budeme mít méně či více půdního uhlíku? A jsme schopni nalézt odpověď na tak složitou otázku? Uděláme pro to vše :-).
V rámci projektu byly odebrány půdní vzorky na malých povodích v Norsku stejnou metodikou jako na povodích v ČR a Švédsku. Odběry poslouží ke kvantifikaci zásob uhlíku a dalších prvků a sloučenin v půdách. Pokračoval monitoring malých lesních povodí v ČR, Norsku a Švédsku (kde je 30 let experimentálně přidáván do povodí dusík). Byl dokončen vývoj modelovací platformy MOBIUS, která integruje do jednoho funkčního celku model hydrologický, biogeochemický, a model růstu lesa. Pomocí této platformy bude v dalších letech modelován budoucí vývoj obsahu uhlíku v lesních půdách pod různými scénáři vývoje klimatu, lesnického managementu a depozice dusíku.
Pokračoval monitoring 14 povodí GEOMON (ČGS, CZ), norských povodí (NIVA, NO), šumavských jezer (BC-HI, CZ) a experimentálního povodí Gardsjon NITREX (IVL, Švédsko). Byly dokončeny chemické analýzy půd norských povodí v laboratořích ČGS. Byla vyhotovena mapa obsahu uhlíku v lesních půdách ČR a probíhaly práce na scénářích budoucího vývoje této zásoby. Bylo sepsáno 5 IF článků (2xNIVA, 1x CGS, 1x IVL, 1x BC-HI), které jsou v recenzích. Na kůrovcovou gradací čerstvě odlesněném povodí Polomka bylo zahájeno kontinuální měření NO3, DOC a pH s cílem zachytit krátkodobou dynamiku vyplavování NO3 z poškozených půd.
V závěru projektu pokračovala pravidelná měření na 14 povodích GEOMON, stejně jako na Čertově a Plešném jezeře. Zároveň byly dokončeny analýzy vzorků z předchozího roku. Všechna nová data z Plešného jezera byla připravena pro platformu MOBIUS. Pro zjištění krátkodobé dynamiky výluhu NO3 v souvislosti s průtokem, byla na povodí Polomka, lokalitě zamořené kůrovcem, provedena měření výluhu NO3 pomocí sondy s velmi vysokým rozlišením. Data ukázala, že vyluhování NO3 je ovlivněno spíše sezónními vlivy než průtokem.
Na švédských a norských lokalitách bylo dokončeno vzorkování a monitorování dle plánu. Všechna získaná data byla připravena pro model MAGIC a platformu MOBIUS. Vizualizace intenzivního monitoringu parametrů citlivých na změny klimatu na lokalitě Langtjern je dostupná on-line.
Část výsledků získaná za dobu trvání projektu byla publikována v odborných časopisech, další vědecké články jsou momentálně připravované, nebo prochází recenzním řízením.
Kopáček J., Čapek P., Choma M., Cudlín P., Kaňka J., Kopáček M., Porcal P., Šantrůčková H., Tahovská K., Turek J. 2023. Long-term changes in soil composition in unmanaged central European mountain spruce forests after decreased acidic deposition and a bark beetle outbreak. Catena 222: 106839. https://doi.org/10.1016/j.catena.2022.106839
Kopáček J., Bače R., Choma M., Hejzlar J., Kaňa J., Oulehle F., Porcal P., Svoboda M., Tahovská K.
2023. Carbon and nutrient pools and fluxes in unmanaged mountain Norway spruce forests, and
losses after natural tree dieback. Science of the Total Environment 903: 166233.
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.166233
Norling, M.N., Kaste, Ø., Wright, R.F. 2024. A biogeochemical model of acidification: MAGIC is alive
and well. Ecological Research. DOI: 10.1111/1440‐1703.12487
De Wit, H.A., F. Clayer, Ø. Kaste and M.N. Norling, in review at Ecological Research. Transitioning from
anthropogenic to natural acidification in a humic catchment in Norway: projections of deposition and
climate change effects. The submitted paper is openly available:
https://essopenarchive.org/doi/full/10.22541/au.169646946.60813386
Hruška, J., Krám, P. 2024. An Increase in Stream Water DOC Concentrations May Not Necessarily Imply an Increase in DOC Fluxes in Areas Affected by Acid Deposition and Climate Change—An Example from Central European Catchments. Water, 16(16), 2220; https://doi.org/10.3390/w16162220
Mapy současného obsahu uhlíku v lesních půdách v České republice
Mapy v měřítku 1 : 100 000 zobrazují současný (2015) obsah uhlíku v lesních půdách ČR (v % C a v kg C/m2) do hloubky 50 cm. Mapy byly vytvořeny na základě vztahu mezi existujícími daty o zásobách uhlíku v půdě a proměnlivosti podnebí.
Mapy obsahu uhlíku v lesních půdách v České republice podle různých klimatických scénářů
Mapy v měřítku 1:100 000 ukazují vypočítáné množství zásob uhlíku v lesních půdách v České republice v roce 2050. Jednotlivé mapy ukazují různé scénáře vývoje klimatu a různý pokles atmosférické depozice S a N.
1. Obsah uhlíku v lesních půdách v roce 2050 na základě scénáře RCP 4,5 (střední emise)
Mapa v měřítku 1:100 000 ukazuje situaci pro rok 2050. Je založena na klimatických parametrech podle scénáře RCP 4,5 (střední emise - přechodný scénář budoucího vývoje, kdy emise nebudou striktně omezeny, ale zároveň bude regulován jejich růst). Výpočet v mapě předpokládá snížení emisí S (na 50% vzhledem k roku 2018) a N (snížení o 25% vzhledem k roku 2018). Nebude se měnit typ lesního porostu.
2. Obsah uhlíku v lesních půdách v roce 2050 na základě scénáře RCP 8,5 (vysoké emise)
Mapa v měřítku 1:100 000 ukazuje situaci pro rok 2050. Je založena na klimatických parametrech podle scénáře RCP 8,5 (vysoké emise - scénář s velmi vysokými emisemi oxidu uhličitého v budoucích letech, které nebudou nijak omezeny). Výpočet v mapě předpokládá snížení emisí S (na 50% vzhledem k roku 2018) a N (snížení o 25% vzhledem k roku 2018). Nebude se měnit typ lesního porostu.
3. Obsah uhlíku v lesních půdách v roce 2050 na základě scénáře RCP 4,5 (střední emise) a při změně lesního porostu
Mapa v měřítku 1:100 000 ukazuje situaci pro rok 2050. Je založena na klimatických parametrech podle scénáře RCP 4,5 (střední emise - přechodný scénář budoucího vývoje, kdy emise nebudou striktně omezeny, ale zároveň bude regulován jejich růst). Výpočet v mapě předpokládá snížení emisí S (na 50% vzhledem k roku 2018) a N (snížení o 25% vzhledem k roku 2018). Mění se typ lesního porostu. Jehličnaté lesy se mění na lesy smíšené a smíšené lesy na lesy listnaté.
4. Obsah uhlíku v lesních půdách v roce 2050 na základě scénáře RCP 8,5 (vysoké emise) a při změně lesního porostu
Mapa v měřítku 1:100 000 ukazuje situaci pro rok 2050. Je založena na klimatických parametrech podle scénáře RCP 8,5 (vysoké emise - scénář s velmi vysokými emisemi oxidu uhličitého v budoucích letech, které nebudou nijak omezeny). Výpočet v mapě předpokládá snížení emisí S (na 50% vzhledem k roku 2018) a N (snížení o 25% vzhledem k roku 2018). Mění se typ lesního porostu. Jehličnaté lesy se mění na lesy smíšené a smíšené lesy na lesy listnaté.
