Untersuchungen zur Rolle des Waldes und der Forstwirtschaft im Kohlenstoffhaushalt des Landes Baden-Württemberg

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1 Untersuchungen zur Rolle des Waldes und der Forstwirtschaft im Kohlenstoffhaushalt des Landes Baden-Württemberg Dr. Till Pistorius Bonn, Symposium des Bundesamtes für Naturschutz Biodiversität und Klimawandel - Stand & Perspektiven der Forschung Block II: Die Rolle von Ökosystemen in klimarelevanten Stoffkreisläufen

2 Übersicht Einführung Wald im Klimawandel und in der Klimapolitik Wald im globalen Kohlenstoff-Kreislauf Bilanzierung / Modellierung der Kohlenstoff-Vorräte Unsicherheiten und Forschungsbedarf Diskussion / Fazit 2

3 Wald im Klimawandel und in der Klimapolitik Wälder: große terrestrische THG-Speicher wichtige Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf Helferrolle durch Abmilderung des Klimawandels: Senken Mitverursacher des Klimawandels: Quellen vom Klimawandel besonders betroffen Anpassung Wald in der Klimapolitik: UNFCCC und Kyoto Protokoll für Deutschland relevant Art. 3.3: Landnutzungsänderungen Art. 3.4: Management von versch. Landnutzungskategorien anrechenbare Senken ( ): 1,24 Mio. t C / a große wissenschaftliche Unsicherheiten Informationsbedarf Berichterstattungspflichten Integration des Waldes und der Forstwirtschaft in nationale Strategien zum Klimaschutz (Anpassung und Abmilderung) 3

4 Senke oder Quelle Waldbiomasse in Deutschland ist zur Zeit eine Senke Vorratszunahme der lebenden Biomasse um 2,3 t C / ha / a (UBA 2006) Basis: Bundeswaldinventuren (BWI 1987 und 2002) Vorratsaufbau ( Senke ) Vorratsabbau ( Quelle ) ungefähr im Jahr 2028 (modelliert mit WEHAM) wichtigste Einflussfaktoren: Altersklassenstruktur & Nutzungen planmäßig: Vor- und Endnutzungen zufällig: Kalamitäten Extremwetterereignisse: Trockenheit, Stürme, Feuer biotischen Folgekalamitäten & neue Schädlinge langfristig: standörtliche Veränderungen Fragen Vorratsaufbau vs. intensive Nutzung? Welche Bedeutung hat die Nutzung von Holz für die C-Bilanz? Defizite der Modellierungen und C-Bilanzen? Unsicherheiten? 4

5 Wald im Klimawandel und in der Klimapolitik Wälder: große terrestrische THG-Speicher wichtige Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf Helferrolle durch Abmilderung des Klimawandels: Senken Mitverursacher des Klimawandels: Quellen vom Klimawandel besonders betroffen Anpassung Wald in der Klimapolitik: UNFCCC und Kyoto Protokoll für Deutschland relevant Art. 3.3: Landnutzungsänderungen Art. 3.4: Management von versch. Landnutzungskategorien große wissenschaftliche Unsicherheiten Informationsbedarf Berichterstattungspflichten Integration des Waldes und der Forstwirtschaft in nationale Strategien zum Klimaschutz (Anpassung und Abmilderung) 5

6 Senke oder Quelle Waldbiomasse in Deutschland ist zur Zeit eine Senke Vorratszunahme der lebenden Biomasse um 2,3 t C / ha / a (UBA 2006) Basis: Bundeswaldinventuren (1987 und 2002) Vorratsaufbau ( Senke ) Vorratsabbau ( Quelle ) ungefähr im Jahr 2028 (modelliert mit WEHAM) wichtigste Einflussfaktoren: Altersklassenstruktur & Nutzungen planmäßig: Vor- und Endnutzungen zufällig: Kalamitäten Extremwetterereignisse: Trockenheit, Stürme, Feuer biotischen Folgekalamitäten & neue Schädlinge langfristig: standörtliche Veränderungen Fragen Welche Bedeutung hat die Nutzung von Holz für die C-Bilanz? Vorratsaufbau vs. konsequente Nutzung? Defizite der Modellierungen und C-Bilanzen? Unsicherheiten? 6

7 Waldbiomasse und Holzprodukte im C-Kreislauf Ökosystem lebende Biomasse (Bäume) Vorrat + Nettozuwachs Wurzeln Reisig Äste Derbholz Totholz Humus & Boden Produkte mit langer Lebensdauer Materialsubstitution Technosphäre Geerntetes Holz Produkte mit mittlerer Lebensdauer Deponie Energetische Nutzung Energiesubstitution Produkte mit kurzer Lebensdauer 7

8 Bilanzierung / Modellierung der C-Vorräte Daten Klimadaten Einzelbaumdaten der Bundeswaldinventuren TBN-Daten / Nutzungsstatistiken Modelle YASSO Streunachlieferung Modellierung mit WEHAM Waldentwicklung Holzaufkommen WPM Output: C-Vorräte Boden Auflage Totholz lebende Biomasse 87 bis 2002 lebende Biomasse 2003 bis 12 Produktspeicher 87 bis 2002 Produktspeicher 03 bis 2012 Substitutionseffekte 8

9 Ergebnisse Bilanzierung (1987 bis 2002) C-Speicher in Baden-Württemberg (in Mio. t C) absolut pro Jahr ( ) lebende Biomasse 163,3 171,7 8,4 0,55 Holzproduktspeicher 36,8 49,5 12,7 0,85 Entwicklung in Baden Württemberg (1987 bis 2002) Zuwachs wurde zu ca. 95% genutzt Wald & Holzprodukte haben ca. 6,6% der Emissionen kompensiert Substitutionseffekte: rd. 21 Mio. t vermiedene C-Emissionen ( ) Mögliche Anrechnung auf das deutsche Reduktionsziel: 1,24 Mio. t C / a zwischen 2008 und 2012 Fehlerschätzung: Waldbiomasse (Fehlerberechnung nach IPCC-Vorgaben): rd. 8% Holzprodukte: nicht möglich (Datenmangel, Schätzungen, Annahmen) 9

10 Veränderung der Produktspeicher ( ) C in 1000 t kumulierter Speicher Langlebige Produkte Prod. mit mittlerer Lebensdauer kurzlebige Holzprodukte Energieholz Jahr Erntestatistiken der LFV und TBN-Daten 10

11 Ergebnisse Modellierung Szenario I: vollständige Nutzung des Zuwachses Szenario II: Business-as-usual -Szenario Nutzung: Nadelholz zu 100%, Buche zu 50%, Eiche & slb zu 30% Szenario III: wie Szenario 2, aber ab 2007 vollständige Einstellung aller Nutzungen 11

12 Ergebnisse Modellierung I C-Vorrat in 1000 t Ja hr S 1: P otentielle Nutz ung S 2: Tats äc hlic he Nutz ung S 3: W ie S 2, ab 2007 k eine Nutz ung Entwicklung der C-Vorräte: Biomasse (BWI / WEHAM) 12

13 Ergebnisse Modellierung II Vorrat in 1000 t C Jahr S1: Potentielle Nutzung S2: Tatsächliche Nutzung S3: Wie S2, aber ab 2007 keine Nutzung Entwicklung der C-Vorräte: Produktspeicher (BWI / WEHAM) 13

14 Ergebnisse Modellierung III Substitution / Jahr n 1000 t C J a h r S 1 : P ote ntie lle N u tz u ng S 2 : Ta ts ä c h lic he N u tz u n g S 3 : W ie S 2, a b k eine N u tz u n g Entwicklung der Substitutionseffekte (BWI / WEHAM) 14

15 Unsicherheiten und Forschungsbedarf Biomasseberechnung für Deutschland sehr gute Datengrundlage BWI III notwendig Fehlerquantifizierung möglich Forschungsbedarf: insb. Verjüngung, Wurzeln Quantifizierung der Holzproduktspeicher große Bedeutung für Wirtschaftswälder, sehr unzureichende Daten großer Forschungsbedarf: tatsächliche Holzverwendung Veränderungen Produktlebenszyklen Modellierung mit WEHAM geeignetes Modell (BWI-Daten), ermöglicht waldbauliche Szenarien Forschungs- & Entwicklungsbedarf: Klimasensitivität der Wachstumsfunktionen Berücksichtigung von Risiken & veränderte Zuwachsverhältnissen Boden? Totholz? sehr großer Forschungsbedarf 15

16 wissenschaftliche Unsicherheiten erschweren die politische Diskussion Instrumentalisierung von wissenschaftlichen Ergebnissen führen in Kombination mit schlechter Kommunikation zu Missverständnissen und Falschaussagen Reaktion der BILD-Zeitung im Januar 2006 auf einen Artikel in Nature, in dem es um die Fähigkeit von Pflanzen geht, das Treibhausgas Methan zu produzieren. Rolle von Wissenschaft im Diskurs? Umgang mit Unsicherheiten? 16

17 Diskussion immer noch sehr große Unsicherheiten und viele Unbekannte Standortbedingungen, Holznachfrage, Extremwetterereignisse, notwendig: interdisziplinäre Forschung, bessere Daten & Modelle Komplexität Tendenz zu Vereinfachung Kommunikation wissenschaftlicher Erkenntnisse Bundesregierung wählt 2006 forest management als 3.4-Aktivität Paradigmenwechsel in der deutschen Senkenpolitik unveränderte Positionen der Forstwirtschaft und der ENGO zunehmend Konsensbildung bei anderen Akteuren in Wissenschaft & Politik Konsequenzen aus der Anerkennung von Art. 3.4 Notwendigkeit, Vorräte im Wald aufzubauen, bzw. zu stabilisieren Vorratsaufbau impliziert jedoch steigende Risiken Absinken der Vorräte Zukauf von Zertifikaten Verteilungsfrage (Haftung, Gerechtigkeit, Transaktionskosten) Unsicherheiten reduzieren 17

18 Fazit nachhaltig bewirtschaftete und unbewirtschaftete Wälder leisten unterschiedliche Beiträge zum Klimaschutz Grad der Nutzung steuert die Entwicklung der verschiedenen Speicher Vorratsabbau Verlagerung in Produktspeicher Integration des Waldes in die Klimapolitik ist wichtig, birgt großes Konfliktpotential notwendige Schritte: regionale & lokale Anpassung der waldbaulichen Konzepte, Berücksichtigung des jeweiligen Standortes der prognostizierten Veränderungen der Multifunktionalität konsequenten Waldumbau Stabilisierung von Vorräten eine Diskussion über den Umgang mit Unsicherheiten wissenschaftliche Untersuchungen können dazu Beiträge leisten, aber den Konflikt um den richtigen Umgang mit Wald im Klimawandel nicht auflösen 18

19 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit

20 Altersklassenstruktur in D 20 Quelle:

21 Quantifizierung der Biomassevorräte Input: Einzelbaumdaten d. Bundeswaldinventuren I & II Stichjahre 1987 und 2002 Methode: erstmalig beschrieben in AFJZ (Pistorius & Zell 2005) Oberirdische Biomasse Volumenexpansion der Einzelbaumdaten der BWI (Tafeln von Grundner & Schwappach 1952) Derbholzvolumina Baumholzvolumina Faktoren: Holzdichten nach Kollmann 1982 Astdichten nach Hakkila 1972 Konversionsfaktor 0,5 (Umrechnung Trockenmasse C) Unterirdische Biomasse Berechnung auf Bestandesebene Wurzelfunktionen (Dieter & Elsasser 2002), abhängig von der Hauptbaumart des jeweiligen Stichprobenpunktes 21

22 Modellierung der Holzproduktspeicher I Entwicklung des Holzproduktmodells (Wood Product Modell, WPM) Theoretische Grundlage: Production Approach (Lim et al. 1999) Daten-Input Erntestatistiken der Landesforstverwaltung & Testbetriebsnetzergebnisse Nutzung nach den Auswertungen der Bundeswaldinventuren (BWI) Rechenschritte Schätzung der Anfangszustände der Speicher nach Frühwald et al. (2001) Aufteilung der Erntemengen mit Hilfe eines Holzverwendungsschlüssels, abgeleitet aus Daten von Mantau (2004) Anwendung mittlerer Abbauraten: Metastudie von Wirth et al. (2004) Berechnung der Trockenmasse: Holzdichten nach Kollmann (1982) Umrechnung in C: Konversionsfaktor 0,5 (IPCC 2003) Output: Entwicklung der C-Vorräte der verschiedenen Produktspeicher Substitutionseffekte (Materialsubstitution, Energiesubstitution) 22

23 Production Appraoch Zuwachs Erntereste ausscheidende Produkte Technosphäre Export Holzernte Import Ökosystem (Wald) Landesgrenze Systemgrenze 23 nach Lim et. al (1999)

24 Modellierung der Holzproduktspeicher II verbleibende Produkte 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% Halbwertszeiten von Produkten mit langer Lebensdauer (t 50 = 36 Jahre) mittlerer Lebensdauer (t 50 = 18 Jahre) kurzer Lebensdauer (t 50 = 2 Jahre) Energieholz (t 50 = 1 Jahr) lange Lebendsauer (z.b. Bauholz ) mittlere Lebensdauer (z.b. Möbel) kurze lebensdauer (z.b. Papier) 10% 0% Zeit in Jahren nach Wirth et al