Skogar är engagerade i en delikat, dödlig dans med klimatförändringar, suger koldioxid ur luften med miljarder lummiga strån och är värd för riklig biologisk mångfald, så länge som klimatförändringarna, med dess torka, skogsbränder och ekosystemförändringar, inte dödar dem först.

I en studie publicerad i Science , William Anderegg, konstituerande chef för University of Utahs Wilkes Center for Climate Science and Policy, och kollegor kvantifierar risken för skogar från klimatförändringar längs tre dimensioner:kollagring, biologisk mångfald och skogförlust från störningar, såsom brand eller torka. Resultaten visar att skogar i vissa regioner upplever tydliga och konsekventa risker. I andra regioner är riskprofilen mindre tydlig, eftersom olika tillvägagångssätt som tar hänsyn till olika aspekter av klimatrisker ger olika svar.

"Stor osäkerhet i de flesta regioner visar att det finns mycket mer vetenskapliga studier som är brådskande," säger Anderegg.

Ett internationellt team

Anderegg samlade ett team med forskare från Storbritannien, Tyskland, Portugal och Sverige.

"Jag hade träffat några av de här människorna tidigare," säger han, "och hade läst många av deras tidningar. När jag genomförde en stor, syntetisk analys som denna, kontaktade jag dem för att fråga om de ville vara involverade i en global analys och tillhandahålla deras expertis och data."

Deras uppgift var formidabel – bedöma klimatrisker för världens skogar, som sträcker sig över kontinenter och klimat och är värd för en enorm biologisk mångfald samtidigt som de lagrar en enorm mängd kol. Forskare hade tidigare försökt kvantifiera risker för skogar med hjälp av vegetationsmodeller, samband mellan klimat och skogsattribut och klimateffekter på skogsförlust.

"Dessa tillvägagångssätt har olika inneboende styrkor och svagheter", skriver teamet, "men en syntes av tillvägagångssätt i global skala saknas." Var och en av de tidigare tillvägagångssätten undersökte en dimension av klimatrisk:kollagring, biologisk mångfald och risk för skogsförlust. För sin nya analys gick teamet efter alla tre.

Tre dimensioner av risk

"Dessa riskdimensioner är alla viktiga och i många fall kompletterande. De fångar olika aspekter av skogarnas motståndskraft eller sårbarhet", säger Anderegg.

Kollagring: Skogar absorberar ungefär en fjärdedel av koldioxiden som släpps ut i atmosfären, så de spelar en avgörande roll för att buffra planeten från effekterna av stigande atmosfärisk koldioxid. Teamet utnyttjade resultatet från dussintals olika klimatmodeller och vegetationsmodeller som simulerade hur olika växt- och trädtyper reagerar på olika klimat. De jämförde sedan det senaste klimatet (1995–2014) med slutet av 2000-talet (2081–2100) i scenarier med både höga och låga koldioxidutsläpp.

I genomsnitt visade modellerna globala vinster i kollagring i slutet av seklet, men med stora oenigheter och osäkerhet mellan de olika klimat-vegetationsmodellerna. Men genom att zooma in på regionala skogar och ta hänsyn till modeller som förutsäger kolförlust och förändringar i vegetationen, fann forskarna högre risk för kolförlust i södra boreala (strax söder om Arktis) skogar och de torrare regionerna i Amazonas och afrikanska tropikerna.

Biologisk mångfald: Föga överraskande fann forskarna att den högsta risken för att ekosystem flyttar från en "livszon" till en annan på grund av klimatförändringar kunde hittas vid de nuvarande gränserna för biomer - vid den nuvarande övergången mellan tempererade och boreala skogar, till exempel. Modellerna som forskarna arbetade utifrån beskrev förändringar i ekosystemen som helhet och inte arter individuellt, men resultaten antydde att skogarna i de boreala regionerna och västra Nordamerika stod inför den största risken för förlust av biologisk mångfald.

Störning: Slutligen tittade författarna på risken för "störningar som ersätter stativ" eller händelser som torka, brand eller insektsskador som kan utplåna skog. Med hjälp av satellitdata och observationer av störningar som ersätter stativ mellan 2002 och 2014, prognostiserar forskarna sedan in i framtiden med hjälp av prognostiserade framtida temperaturer och nederbörd för att se hur mycket oftare dessa händelser kan bli. De boreala skogarna, återigen, står inför hög risk under dessa förhållanden, såväl som tropikerna.

"Skogar lagrar en enorm mängd kol och bromsar klimatförändringarnas takt", säger Anderegg. "De hyser den stora majoriteten av jordens biologiska mångfald. Och de kan vara ganska sårbara för störningar som allvarlig brand eller torka. Därför är det viktigt att ta hänsyn till var och en av dessa aspekter och dimensioner när man tänker på framtiden för jordens skogar i ett snabbt föränderligt klimat. "

Framtida behov

Anderegg var förvånad över att de rumsliga mönstren med hög risk inte överlappade mer över de olika dimensionerna. "De fångar olika aspekter av skogarnas svar", säger han, "så de skulle förmodligen inte vara identiska, men jag förväntade mig några liknande mönster och samband."

Modeller kan bara vara så bra som grunden för vetenskaplig förståelse och data som de är byggda på och denna studie, skriver forskarna, avslöjar betydande förståelse och dataluckor som kan bidra till de inkonsekventa resultaten. Globala modeller för biologisk mångfald, till exempel, inkluderar inte dynamiken i tillväxt och dödlighet, eller inkluderar effekterna av stigande CO₂ direkt på arter. Och modeller av skogsstörningar inkluderar inte återväxt eller artomsättning.

"Om skogar utnyttjas för att spela en viktig roll för att minska klimatet", skriver författarna, "behövs en enorm vetenskaplig insats för att bättre belysa när och var skogar kommer att vara motståndskraftiga mot klimatförändringar under 2000-talet."

De viktigaste nästa stegen, säger Anderegg, är att förbättra modeller för skogsstörningar, att studera skogarnas motståndskraft efter störningar och att förbättra storskaliga ekosystemmodeller.

Det nyligen lanserade Wilkes Center for Climate Science and Policy vid University of Utah syftar till att tillhandahålla avancerad vetenskap och verktyg för beslutsfattare i USA och över hela världen. För denna studie byggde författarna ett visualiseringsverktyg av resultaten för intressenter och beslutsfattare.

Trots osäkerhet i resultaten verkar västra Nordamerika ha en genomgående hög risk för skogar. Att bevara dessa skogar, säger han, kräver åtgärder.

"Först måste vi inse att ju snabbare vi tar itu med klimatförändringarna, desto lägre blir riskerna i väst," säger Anderegg. "För det andra kan vi börja planera för att öka risken och hantera skogar för att minska risken, som bränder." + Utforska vidare

Klimatförändringar ökar riskerna för träddöd