The effects of land-use changes on forest carbon storage - The case of new building scenario 2016-2050 for the Uusimaa region

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2023-06-12
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Water and Environmental Engineering (WAT)
Language
en
Pages
69+8
Series
Abstract
Climate change mitigation requires extensive measures that aim to prevent greenhouse gas emission from entering the atmosphere. The role of forests is significant as, for example, in EU they sequester 10 % of annual carbon dioxide (CO2) emissions and in Finland the corresponding share is 30-60 %. In Finland, efforts are being made to retain and increase the amount of carbon sinks. However, the effective implementation of the targets is hindered by forestry practices and population growth induced land use. This thesis aimed to study how the predicted new residential construction affects the aboveground carbon (AGC) storage of forest trees in the Uusimaa region in 2030 and 2050. Furthermore, the suitability of different types of regression was assessed. This study was conducted as qualitative research which utilizes regression analyses and computational approaches. To provide theoretical background for the study, a literature review was conducted. The review covered relevant topics, such as the global carbon cycle, carbon sequestration in forests and forest policy framework. In addition, previous research regarding urbanization induced changes in forest carbon stocks were reviewed. The forest growth forecast for years 2030 and 2050 was tested with linear (LM), generalized linear (GLM) and generalized additive models (GAM) with linear model producing the best results. The losses in forest biomass were assessed using two scenarios with one assuming the number of storeys for apartment buildings at 5 and the other at 8. In 2030, the AGC storage diminished from 47 to 45 tonnes/ha in both scenarios corresponding to 4.9 % (5 storeys) and 4.5 % (8 storeys) losses. In 2050, the AGC storage dimished from 45 to 38 tonnes/ha in 5-storeys-scenario and to 39 tonnes/ha in 8-storeys-scenario. These losses correspond to 14.6 % and 12.8 % losses, respectively. The total loss of AGC storage between 2030 and 2050 is around 8.5-9.6 % compared to the Status Quo. While this loss corresponds to 0.1 % of the AGC storage in the whole Uusimaa region, it is important to prioritize the preservation of forests to meet the ambitious carbon sink targets concerning land use sector. This becomes even more crucial when considering a similar analysis on a national scale.

Ilmastonmuutoksen hillitseminen vaatii valtioilta mittavia toimia, jotta ilmakehää lämmittävien haitallisten kasvuhuonekaasupäästöjen vapautumista voidaan vähentää. Metsien hiilensidonnalla on hillinnässä merkittävä rooli, sillä esimerkiksi EU:ssa metsät sitovat vuosittain 10 % ja Suomessa 30–60 % vuotuisista hiilidioksidipäästöistä (CO2). Suomessa hiilinielujen määrää pyritään lisäämään, mutta hiilinielutavoitteiden tehokasta toteutumista estää metsäteollisuuden hakkuut sekä väestönkasvusta johtuva maankäytön lisääntyminen. Tässä työssä tutkittiin, miten Uudenmaan ennustettu uudisrakentaminen vaikuttaa alueen metsien puuston hiilivarastoihin vuosina 2030 ja 2050. Lisäksi arvioitiin erilaisten regressiomallien toimivuutta metsänkasvun ennustamisessa. Työ toteutettiin kvantitaviisena tutkimuksena, jossa hyödynnettiin regressioanalyysia ja muita laskennallisia menetelmiä. Työtä taustoitettiin kirjallisuuskatsauksella, jossa perehdyttiin globaaliin hiilenkiertoon, metsien puuston ja maaperän hiilensidontaan sekä metsien käyttöä koskevaan poliittiseen ohjaukseen. Lisäksi kartoitettiin aiempaa tutkimusta väestönkasvun vaikutuksista metsien hiilivarastoihin. Metsien kasvua vuosille 2030 ja 2050 ennustettiin lineaarisilla (LM), yleistetyillä lineaarisilla (GLM) sekä yleistetyillä additiivisilla malleilla (GAM), joista parhaaksi osoittautui lineaarinen malli. Metsäpuuston hiilivaraston menetystä tutkittiin kahdella skenaariolla, joista toisessa kerrotalojen kerrosluvuksi valittiin 5 ja toisessa 8. Vuonna 2030 metsäpuuston hiilivarasto väheni peruskehitykseen verrattuna 47 tonnista 45 tonniin hehtaaria kohden kummassakin kerroslukuskenaariossa. Tämä vastaa 4,5 % (kerrosluku 5) ja 4,9 % (kerrosluku 8) menetyksiä. Vuonna 2050 metsäpuuston hiilivarasto pieneni 45 tonnista 38 tonniin hehtaaria kohden, kun kerrosluvuksi valittiin 5 ja 39 tonniin hehtaaria kohden kerrosluvuksi valittiin 8. Nämä vähennykset vastaavat 14,6 % ja 12,8 % menetyksiä vastaavasti. Vuosien 2030 ja 2050 yhteenlaskettu hiilivarastojen menetys vastaa 8.5–9.6 % osuutta perusskenaariosta. Vaikka Uudenmaan tasolla menetykset vastaavat vain noin 0.1 % osuutta koko alueen puuston hiilivarastoista, maankäyttösektorille asetettujen tiukkojen hiilinielutavoitteiden kannalta metsäpuuston säilyttäminen on tärkeää etenkin, jos vastaavanlaista tarkastelua hyödynnetään kansallisella tasolla.
Description
Supervisor
Keskinen, Marko
Thesis advisor
Kinnunen, Antti
Junnila, Seppo
Keywords
carbon sequestration, carbon storage, land use, forests
Other note
Citation