Die Bedeutung der Waldwirtschaft für den
Kohlenstoffhaushalt
Univ.Prof.Dr. Hubert Hasenauer
Institut für Waldbau
Universität für Bodenkultur
Kohlenstoffspeicher Wald
Weltweit lagern (Pan et al. 2011)
861 PgC (1015g C oder Billionen t Kohlenstoff)
– 44 % im Boden
– 42 % in der Biomasse
– 8% Totholz
– 5 % Streu
Österreichs Wald: 800 Mio. t Kohlenstoff
Waldwirtschaft für den Kohlenstoffhaushalt
Rolle der Atmosphäre
• Bringt das tägliche Wetter
• verändert aber nicht das Klima
• Klima wird durch die Erdoberfläche vbeeinflußt
- Ozeane
- Vegetation – Wald
- Kryosphäre (Gletscher)
• Anthropogene Einflüsse
… all das begann mit einer einfachen Kurve…
Warum steigt der CO2
In der Atmosphäre ?
• Seit Beginn der Industrialisierung starke Zunahme von
Treibhausgasen – CO2
• Ursache sind fossile Brennstoffe (Kohle, Gas, Öl)
• 2008 bisher höchster Wert mit 7,7PgC (1015g C)
• Zusätzlich Freisetzung erfolgt durch den weltweiten
Verlust an Waldflächen
Verteilung des anthropogenen Kohlenstoff
Canadell et al. 2007, PNAS
45 % des CO2 Emission bleibt in der Atmosphäre
55 % des CO2 werden gespeichert
Weltmeere (ca. 25 %)
Vegetation (ca. 30 %)
Waldwirtschaft für den Kohlenstoffhaushalt
Kohlenstofflager
•
•
•
•
Wald bindet große Mengen Kohlenstoff
Ausnahmen sind Störungen (Windwurf, etc.)
Großes „Energielager“
Holzverbrennung - CO2 neutral
Bedarf an Holzbiomasse steigt
Kohlenstoffkreislauf im Urwald Rothwald
Verjüngung/Zerfall
(neutral)
Optimum
(C-Senke))
18 Fi-Bu Bestände Urwald Rothwald
Zerfall/Verjüngung
(C-Quelle)
Pietsch & Hasenauer 2009
Vergleich Urwaldzyklus (300 Jahre) mit Umtriebszeit im
Wirtschaftswald (2 mal 150 Jahre)
Urwald
Holz verrottet im Wald und setzt
damit CO2 frei
Wirtschaftswald
Holz wird geerntet, CO2 entsteht am
Ende der Wertschöpfung
C bzw. CO2 Bindung – ein Beispiel
Umrechnung C : CO2 = 12 : 44
Annahmen:
1. Urwald 300 Jahre ausgeglichenes Altersklassenverhältnis C bzw. CO2 wird
über die Verrottung freigesetzt Urwald ist damit CO2 neutral
2. Wirtschaftswald 150 Jahre Umtriebszeit dann geerntet
Die C Aufnahme ausgedrückt in CO2 äquivalenten ist ca. 1.603 t CO2 oder 5,34 t
CO2/ha per Jahr. Dieser Teil wird geerntet und substituiert fossile Energieträger.
Waldwirtschaft für den Kohlenstoffhaushalt
Was bewirkt Waldwirtschaft ?
• Nutzt Holz am Ende der Optimalphase
• „Kaskadisch“ verwendet und am Ende verbrannt
• Substituiert fossilen Kohlenstoff (Öl, Gas, Kohle)
• Photosynthese bindet Kohlenstoff wieder
• Ergibt einen natürlichen Kohlenstoffkreislauf
• Holz ist damit CO2 neutral
Pfemeter 2015
CO2 neutraler und CO2 anreichender Kreislauf
Kaskadische Verwendung von Holz
Pfemeter 2015
• Genutztes C (Holz) wird „zwischengelagert„
• CO2 wird der Atmosphäre entzogen
• Am Ende der Energieerzeugung zugeführt
Waldwirtschaft für den Kohlenstoffhaushalt
„Folgen“ der Waldwirtschaft
• Intensivierung der Waldwirtschaft bewirkt:
– Verringerung des stockenden Holzvorrates
– Erhöhung des laufenden Zuwachses
• Mehr im Wald gebundenes C geht in die Atmosphäre –
das sogenannte “carbon dept”
• Führt zur Diskussion – ist Biomasse CO2 neutral ?
– Studie Joanneum Research (Zanchi et al. 2010)
– Studie Joint Research Centre (Agostini et al. 2013)
Wirkung intensivierter Waldwirtschaft
• Gleichgewicht (mittlerer Vorrat) verändert sich
• Führt kurzfristig zu einer zusätzlichen Kohlenstofffreisetzung
• Neues Gleichgewicht stellt sich ein
Wichtig zu betonen ist:
• Holz substituiert fossile Brennstoffe (Öl, Gas, Kohle)
• Zeithorizont für die Bindung von CO2 aus Biomasse vs. CO2
aus fossilen Brennstoffen?
Waldwirtschaft für den Kohlenstoffhaushalt
Einige Begriffe
• Volume – V (fm)
• Biomasse (t): Kohlenstoff plus die anderen
Elemente ca. Volumen /2
• Kohlenstoff – C (t) ca. die Hälfte der Biomasse
• Kohlendioxid – CO2 (t) 3,6 fache von C (12:44)
• Stammbiomasse ca. 20 bis 30% der gesamten
Biomasse (Stamm, Ast, Blatt und Wurzelmasse)
Wie wird Kohlenstoff ermittelt:
1. Statistisch – empirischer Ansatz
• Expansions Faktoren: aus Volumen wird
Biomasse ermittelt
• Biomasse Funktionen: aus Baumparametern wird
Biomassse ermittelt
• Typische Ansatz für Waldinventurdaten und in
Waldwachstums- und Sukzessionsmodellen
Vergleich von Biomasseschätzungen in
Österreich
Stammkohlenstoff für Buche
Source: Thurnher et al. 2013
Wie wird Kohlenstoff ermittelt:
2. Photosynthesezyklus
• Photosyntheseroutine schätzt in Abhängigkeit von
Baumart, Boden und Klimaparametern die CO2Bindung von Waldgebieten
• Validierung erfolgt mittels Expansionsfaktoren
• Typischer Ansatz in Prozess bzw. Carbon Cycle
Modellen
Waldwirtschaft für den Kohlenstoffhaushalt
Woher kommen Kohlenstoffdaten ?
• Waldinventuren – messen Baumvolumina (V m3/ha)
• Flux tower – messen Stoffflüsse
• MODIS Satellitendaten – schätzen NPP (C t/ha)
Berechnung von “Biomassepotentialen” für
Europas Wälder (EU Projekt FORMIT)
Kohlenstoffdaten für Europa
Daten und Methoden
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1 x 1 km Tageswetterdaten
1 x 1 km Bodendaten
Waldinventurdaten von 13 Europäischen Ländern
> 200.000 Inventurpunkte
Moreno and Hasenauer 2014
Hasenauer et al. 2014
MODIS NPP Schätzungen für
Europas Wälder
Waldwirtschaft und Kohlenstoffhaushalt
Zusammenfassung
• Photosynthese fixiert atmosphärischen Kohlenstoff
• Wälder speichern große Mengen an Kohlenstoff
• Störungen bzw. Mortalität setzen Kohlenstoff frei
• Holz gilt als “erneuerbare Energie”
• Wälder sind “kohlenstoffneutral”
• Intensivierung der Waldwirtschaft ist zu erwarten
Herausforderungen für Waldwirtschaft
• Erhaltung der Waldfunktionen (Nutz, Schutz-,
Wohlfahrts- und Erholungsfunktion)
• Gegensatz von „Bioökonmie“ und „Biodiversität“
• Umwelteinflüsse nehmen zu
• Nachhaltige Waldwirtschaft schützt das Klima