Forskare har beräknat kapaciteten hos nordamerikanska skogar att binda kol i en detaljerad analys som för första gången integrerar effekterna av två nyckelfaktorer:den naturliga processen för skogstillväxt och förnyelse, och klimatförändringar som sannolikt kommer att förändra tillväxtprocessen under de kommande 60 åren.

Resultatet är en övertygande bild som är av stort värde, eftersom skogar spelar en avgörande roll för att mildra effekterna av klimatförändringar. Träd absorberar koldioxid från atmosfären när de växer, lagra kolet i sitt trä.

"Det finns mycket hopp om att våra skogar kommer att suga upp koldioxiden vi producerar, men kapaciteten i våra skogar är begränsad, " sa huvudforskaren Kai Zhu, en biträdande professor i miljöstudier vid University of California, Santa Cruz.

Zhus team fann att nordamerikanska skogar har nått 78 procent av sin kapacitet att binda kol och kommer att få endast 22 procents kapacitet – som mest – under de kommande 60 åren. Det är ett varnande fynd som har konsekvenser för skogsförvaltare, klimatforskare, och beslutsfattare.

En bättre metod

Till skillnad från tidigare försök att kvantifiera skogens kapacitet att avskilja kol, som förlitade sig på simuleringsmodeller eller satellitdata, Zhus fynd är baserade på uttömmande, markbaserade mätningar av skogar över de kontinentala USA och Kanada.

Han analyserade data från 140, 000 tomter i U.S. Forest Inventory and Analysis-programmet och Canada Permanent Sample Plots-programmet för att dokumentera den historiska tillväxten av skogar och projicera deras tillväxt in i framtiden. Men han visste att han inte kunde ta fram en korrekt prognos utan att också ta hänsyn till klimatförändringarna.

"Att göra ett bra jobb med att förutsäga framtiden, vi måste ta hänsyn till båda faktorerna – naturlig återhämtning och klimatförändringar som modifierar tillväxten – eftersom båda är viktiga biologiskt, " han sa.

Zhus förutsägelser är baserade på en komplex tillväxtmodell som inkluderar samtida data från 2000-2016 och "hindcast"-observationer från 1990-1999. Han använde sedan modellen för att förutsäga skogsförhållanden under klimatförändringsscenarier på 2020-talet, 2050-talet, och 2080-talet, innan man kvantifierar i vilken utsträckning nuvarande skogsbiomassa närmar sig framtida biomassapotential.

"Vi fann att klimatförändringar effektivt modifierar skogens återhämtningsbana, men den större faktorn är att den totala skogstillväxten är begränsad, " sa Zhu.

Ett bästa scenario

Zhus fynd representerar "bästa fallet, " eftersom de återspeglar idealiserade antaganden baserade på tidigare skogsprestanda och klimatförändringsprognoser från den mellanstatliga panelen för klimatförändringar.

"Antagandet var att befintliga skogar med glädje kommer att växa utan framtida störningar, men i verkligheten, det kommer sannolikt att bli störningar, " förklarade Zhu.

Sådana störningar kan innefatta sjukdomsutbrott, och skogsbränder och vindeffekter, såväl som mänskligt orsakade effekter såsom förlust av skogar till utveckling. Varje gång störningar uppstår, det kommer att minska skogsbiomassan, så den faktiska skogskapaciteten kommer sannolikt att vara lägre än det bästa scenariot från denna analys.

"Det här är första gången vägg-till-vägg, markbaserad data över Nordamerika användes, "sa Zhu." Vi har inte haft detaljerad kunskap om denna kolsänka förrän nu, så det här är en utgångspunkt för att tänka på framtiden. "

Resultaten pekar på behovet av att skydda nordamerikanska skogar och minska avskogningen på andra håll, sa Zhu. "Att minska avskogningen i tropikerna är mycket lättare än att expandera skogar i Nordamerika, ", tillade han. "Det alternativet är mycket begränsat."

Skogens återhämtning genom århundradena

För Zhu, det förflutna gav ledtrådar till framtiden. Bakgrunden till hans arbete är baserad på den dramatiska återhämtningen av nordamerikanska skogar sedan början av 1900-talet efter avlägsnandet av enorma strängar för att ge plats åt jordbruk, speciellt i nordöstra USA. Bättre jordar i Mellanvästern ledde till att mycket av den röjda marken övergavs, skapar förutsättningar för återhämtning av skog.

"Skogarna i nordost har återhämtat sig på ett ganska dramatiskt sätt:under 1700- och 1800-talen, mer än halva skogsmarken röjdes, men under 1900-talet, skogar återvände. Idag är cirka 80 procent av nordost skogbevuxen, " han sa, noterar också det höga värdet av de stora träden i Pacific Northwest.

I dag, dock, Nordamerikanska skogar närmar sig mättnadspunkten när äldre trädplatåer; framtida tillväxt är främst begränsad till tallskogarna i öst och sydost. "Den framtida potentialen är ganska begränsad, " sade Zhu. "Om begränsning beror på skogar, detta har konsekvenser för bevarandet som vi måste tänka på."