Ur SLU:s kunskapsbank

Han följer koldioxidmolekylernas resor

Senast ändrad: 05 oktober 2021
Matthias Peichl, professor i skogslandskapets biogeokemi

Är skogsbruket en klimatbov eller en klimathjälte? För att räkna ut det krävs avancerade beräkningar av kolets resor genom landskapet, med hjälp av både små genomskinliga kammare och skyskrapshöga torn.

”Skogsbruket räddar klimatet!”, ”Nej, hyggena släpper ut massor av koldioxid!”…

Det är inte lätt att veta vad som stämmer i den heta diskussionen om Sveriges skogar. Allt handlar om osynliga gaser och hur de rör sig är inget man ser på en vanlig skogspromenad. Men en som kan konsten att följa de här gasernas flöden är Matthias Peichl, nyutnämnd professor i skogslandskapets biogeokemi vid Sveriges lantbruksuniversitet.

− Diskussionen blir komplicerad eftersom flödena av växthusgaser varierar väldigt mycket.

Olika skogar fungerar på olika sätt vid olika tidpunkter, förklarar han.

− Det går inte att säga att ”En hektar skog suger upp tio kilo koldioxid per dygn”, men vi jobbar på att få fram så exakta siffror som möjligt från olika sorters landskap.

Grunden i det hela är fotosyntesen, att växterna bygger upp sig själva med hjälp av solenergi. De andas in koldioxid och andas ut syre. Samtidigt som träd och växter håller på med detta jobbar mängder av pyttesmå djur, svampar och bakterier i marken med att bryta ner allt som är gammalt och dött. De här renhållningsarbetarna i miniformat andas in syre och ut koldioxid, tvärtom mot växterna, och detta kallas markandning.

Markandningen är alltså en källa till koldioxid medan de levande växterna och träden är en sänka. Detta är de två viktigaste kolflödena i skogslandskapet. Slår man ihop utflödet från marken och insuget från träden i en växande skog är insuget störst, det vill säga mer koldioxid sugs upp än vad som kommer ut.

Däremot om träden avverkas blir det en annan femma. Då kommer nedbrytarna i marken att få ännu mer jobb, de kommer att andas ut ännu mer koldioxid samtidigt som träden slutar att suga upp den. Det kalhuggna området blir istället en koldioxidkälla.

Så hur länge läcker hygget koldioxid?

− I de västerbottniska skogar som jag har tittat på handlar det om mellan fem och tio år i de flesta fall, säger Matthias Peichl.

Han betonar att variationen är väldigt stor. I fet, bördig jord jobbar marklivet på snabbt och andas ut massor av koldioxid, medan på de magra jordar som han har undersökt går marklivet ganska långsamt.

− Längre söderut släpper alltså hyggena ut betydligt större mängder koldioxid. Å andra sidan växer träden snabbare och kompenserar snabbare för utsläppen. Vad slutsumman blir varierar från plats till plats.

En faktor som har oväntat stor påverkan på utsläppen är ”hyggesväxter”, som exempelvis mjölkört och hallon.  Om de kommer snabbt och rikligt tar de upp stora mängder koldioxid.

Hur går det då till att undersöka hur de här osynliga flödena rör sig?

Matthias Peichls forskargrupp jobbar med olika verktyg, bland annat mätkammare som liknar små terrarier utställda mitt i skogen. De sitter fast ett par centimeter ner i marken och mäter hur mycket koldioxid som samlas i kammaren. På så sätt får forskarna veta exakt vad denna lilla ruta av marken ger ifrån sig och hur mycket markvegetationen tar upp just här. För att skilja på flödena från växternas fotosyntes och markorganismernas andning mörklägger de ibland kammaren med en plastduk. I mörkret tar fotosyntesen en paus medan markandningen fortsätter.

Drömmen hade kanske varit att sätta upp ett ”jätteterrarium”, en mätkammare som nådde upp över trädtopparna, för att få koll på hur gasflödena ser ut i den stora skogen. Men ett sådant bygge blir svårhanterligt, så istället använder forskarna ett högt mätningstorn för att fånga upp flöden mellan skogen och atmosfären. Genom att instrument på masten hela tiden läser av vindens riktning och hastighet kan forskarna rita ut en ellips över det område som masten läser av. Detta har provats ut under många år − genom att släppa ut spårämnen i luften på olika ställen kan man se hur mycket som når tornets mätinstrument. På så sätt skapar forskarna en jättelik mätkammare kring tornen, även om den är ”på låtsas”. Den är inte avgränsad av fysiska väggar, utan av tänkta, matematiskt uträknade gränser.

Sedan slutet av 1990-talet finns sådana så kallade Eddy flux-torn på flera forskningsstationer i Sverige. På myrar behöver de inte vara högre än 3-4 meter men i högvuxen skog kan tornen vara omkring 40 meter höga. 

Eddy Flux mäts på ICOS-masten på Svartbergets forskningsstation.
EDDY FLUX-TORN. På ett så kallat Eddy flux-torn sitter mätutrustning som läser av koldioxidflödet mellan skogsekosystemet och atmosfären. Den avslöjar hur koldioxiden flödar från ett visst område i en elliptisk form. Foto: Andreas Palmén
Eddy Flux tower on a mire
Genom att mäta vindens riktning och hastighet kan forskarna avgöra hur den här ellipsen krymper och växer till. Ena dagen ger tornet en bild av flödena väster om tornet, och andra dagen, om vinden vänder, ger det en bild av området österut. Ligger vinden på från ett nyupptaget hygge kommer koldioxidhalten att öka, medan om vinden kommer enbart från växande skog kommer den att minska. Foto: Andreas Palmén
Eddy Flux torn
EDDY FLUX. Tornen behöver vara högre än den vegetation som gasflödena ska mätas ifrån. På mossmark behöver de inte vara högre än 3-4 meter men i skog är de normalt 30-40 meter höga. Foto: Andreas Palmén
Eddy Flux-torn
EDDY FLUX-TORN. Eddy flux-tekniken mäter hur mycket koldioxid som transporteras med luftströmmarna upp och ner mellan ekosystem och atmosfär. Om mer koldioxid rör sig neråt än uppåt så blir resultatet ett nettoupptag av kol av ekosystemet, och tvärtom. Foto: Andreas Palmén
En kammare för mätning av markandning.
KAMMARE. I de här PVC-kamrarna mäts förändringen i mängd koldioxid. Det är nettoresultatet av hur mycket koldioxid som kommer upp ur marken och hur mycket sugs upp av markvegetationen. All koldioxid sugs in i tratten i mitten och fortsätter genom slangar till ett mätinstrument som registrerar gaserna. Foto: Andreas Palmén
ICOS-masten SLU
ICOS-MASTEN. På stationen Svartberget finns ett särskilt högt torn där mätningar av koldioxidflöden utförs på 80 meters höjd, för att täcka ett helt skogslandskap med olika skogar, hyggen, myrar, sjöar och bäckar. Foto: Andreas Palmén

Runt Vindeln i Västerbotten finns tolv sådana här torn och ungefär dubbelt så många till finns utspridda i övriga landet. Omkring hela jorden finns omkring 1000 torn, och data från dem samlas i en global databas. Härifrån kan forskare ladda ner data och göra storskaliga beräkningar. Sedan fem år samlar Matthias Peichls forskargrupp också in data från ett mycket högre torn utanför Vindeln. Detta nya torn är 150 meter högt. Om de tidigare koldioxidtornen var som tiovåningshus är det här som ett fyrtiovåningshus.

Egentligen är detta ”skyskrapstorn” onödigt högt om man vill undersöka vad skogen andas in och ut, men det används också för meteorologiska och atmosfäriska mätningar. Kolflödesforskarna använder tornet upp till 80 meters höjd och därifrån kan de få en bild av flödena från cirka 70 kvadratkilometer. Fördelen med skyskrapstornet är att man kan fånga upp hela koldioxidflödet från ett stort område och få en mer ”hel bild” istället för att lägga ihop många små bilder från enskilda skogar, myrar och sjöar, förklarar Matthias Peichl.

− Nackdelen är att sådana här torn är dyra, både att bygga och underhålla. Vi får en väldigt bra flödeskarta över det här landskapet, men det är trots allt bara ett landskap.

Varje område har sina egna former och egenheter och därmed sina egna kolflöden. Myrar, sjöar och bäckar är viktiga faktorer för hur mycket koldioxid ett landskap tar upp eller släpper ut. En bäck blir som ett transportband där kolet flyter ut ur landskapet. Kol från marken följer med regnvattnet ner i bäckarna där det löses upp som kolsyra.

Dessutom påverkas koldioxidflödet av temperaturen. I kallt väder är ”de små under jorden”, mikroberna, mindre aktiva och andas ut mindre koldioxid. En sval, solig sommardag blir skogslandskapet en betydligt större kolsänka än under en varm, mulen dag – då tappar träden fart samtidigt som mikroberna får upp farten. Även tillgången på vatten spelar in. Under en lång torrperiod växer träden mindre och tar därför upp mindre koldioxid.

Den stora utmaningen som forskarna brottas med är att räkna in alla dessa olika faktorer från varierande landskap och skapa en bild av kolets vägar i hela Sveriges skogar. För att väga samman så mycket som möjligt slår de ihop data från höga torn, halvhöga torn och små mätkammare.

Från de höga tornen får de en överblick av kolflödena i ett stort landskap, en nettobild, alltså vad som blir slutresultatet om man slår ihop alla plus- och minusflöden. De halvhöga tornen och de små mätkamrarna mäter istället många små delflöden.

Fortfarande återstår mycket att utforska men en sak kan han säga säkert.

− Ett brukat nordligt barrskogslandskap tar upp mer koldioxid än det släpper ut. Det fungerar som en stabil kolsänka även om man räknar med kolet som försvinner från mätområdet genom bäckar och avverkade träd.

Tittar man på ett enskilt skogsbestånd finns det år när det läcker koldioxid, till exempel efter en avverkning, men på 80-100 års sikt, från en avverkning till nästa, kommer det att suga upp betydligt mer än det släpper ut.

Text: Anna Froster

Fakta:

Torn i Sverige

I Sverige finns drygt 30 forskningsstationer där man mäter koldioxidflöden med Eddy flux-tekniken. En av den första var i Flakaliden utanför Umeå som sattes igång 1996. Sju av mätstationerna ingår i ICOS, ett europeiskt nätverk av forskningsstationer som mäter flöden av växthusgaser. Tre av stationerna står på mossmark, tre på skogsmark och en står i strandkanten längs Gotlands kust.

Här finns en karta över de svenska ICOS-stationerna: https://www.icos-sweden.se/stations

Tornen behöver vara högre än den vegetation som gasflödena ska mätas ifrån. På mossmark behöver de inte vara högre än 3-4 meter men i skog är de normalt 30-40 meter höga. På stationen Svartberget finns ett särskilt högt torn där mätningar av koldioxidflöden utförs på 80 meters höjd, för att täcka ett helt skogslandskap med olika skogar, hyggen, myrar, sjöar och bäckar.

Karta över ICOS Sverige


Kontaktinformation

Matthias Peichl, Professor
Institutionen för skogens ekologi och skötsel
matthias.peichl@slu.se, 090-786 84 63

Sidansvarig: annika.mossing@slu.se