A MODELL-LEÍRÁS MAGYAR VERZIÓJA MÉG NINCS TELJESEN KÉSZ!!!

Összefoglaló Az erdők szénkörforgalmáról Letöltés és
installálás
A modell futtatása.
Szenáriók
Köszönet-
nyilvánítás
Hivatkozás a
modellre

CASMOFOR

verzió: 5.0

A modellről
általában
Néhány példa a modell outputjára Részletes
modell leírás
Hasznos kapcsolók Felelősség-
elhárítás
Kapcsolat


AZ EREDMÉNYEK ELEMZÉSE ÉS ÉRTÉKELÉSE

A CASMOFOR modell futtatásának eredményeként sok táblázatot és grafikont kapunk. Az ezekben található minden számeredményt annak a kérdésnek a megválaszolásaként kell értelmezni, amelyet az erdőtelepítési szcenárió kifejlesztése során implicite vagy explicite megfogalmaztuk, és azoknak az adatoknak (paramétereknek) a függvényében, amelyeket a modellben felhasználunk.

Annak érdekében, hogy demonstráljuk a modell működésének lehetőségeit és kolátait, hogy hogyan működik a program, és hogy milyen outputok várhatók a programtól, az alábbiakban néhány példát mutatunk be azokból a fő kérdésekből,, amelyeket a szcenáriók definiálása részben megfogalmazunk.
 

  • Mennyi szén köthető le egy adott területen? Ez egyenértékű azzal, ha azt kérdezzük: Mekkora terület beerdősítésére van szükség adott mennyiségű szén lekötésére?

Ezt a kérdést úgy válaszolhatjuk meg, ha különböző egyszerű szcenáriókat futtatunk le, és az ezekre becsült összes lekötött szén mennyiségét hasonlítjuk össze. Az alábbi példán egy nemes nyárból, akácból és kocsányos tölgyből álló szcenáriót fogalmaztunk meg, melyben 20% jut a 2., és 40-40% jut a 3. és 4. fatermési osztályokba. A program futtatásához egyéb beállítások is szükségesek, pl. az, ha a telepítés 80%-át szántón végezzük. Ha azonban ezek a beállításosk mindig változatlanok, és csak a terület nagyságát változtatjuk, akkor a területnagyság függvényében kapunk összehasonlításra alkalmas adatokat.

Egymás utáni futtatásoknál tehát a telepítés méretét kell változtatni, és mindig a fenti szcenárió-jellemzőket kell alkalmazni. Ha egy I-el jelölt szenárió esetében 400 ezer ha-t telepítünk 50 év alatt, egy másik esetben (II-es szcenárió) 200-200 ezer ha-t, egy harmadik esetben (III) pedig 100 ezer ha-t, akkor a CASMOFOR által számított adatokból a lekötött szén mennyiségére nézve az alábbi grafikon rajzolható:

A grafikon jól szemlélteti azt a logikailag egyszerűen belátható tényt, hogy a megkötött szén mennyisége egyenes arányban áll az erdőtelepítési terület nagyságával. Így azt a területnagyságot, amelyet adott mennyiségű szén lekötése érdekében be kell telepítenik egyszerűen kiszámuthatjuk úgy, hogy a területen telepítésre alkalmas fafajokat kiválasztva a modellt lefuttatjuk egységnyi területre, pl. 1000 ha-ra, majd a kapott szénlekötési eredmények és a megkívánt szénlekötés arányában kiszámítjuk a szükséges területet.

Érdemes megfigyelni, hogy a szénlekötés az idővel nem lineáris, ezért egyedül a "lekötendő szén mennyiséget" meghatározni nem elegendő, azt is meg kell határozni, hogy milyen időszak alatt kívánjuk meg azt, hogy mennyi szenet akarunk lekötni.

 

  • Mennyi szén kötődik le a különböző ún. széntárolók?

Ehhez érdemes egyetlen szcenárió eredményeit értékelni. Az alábbi ábra erre mutat egy példát:


 

A grafikon jól szemlélteti, hogy:

  • az egyes széntárolók különböző mennyiségű szenet tárolnak,

  • az egyes tárolókban található szén mennyiségei közötti arányok időben változhatnak,

  • mind az egyes széntárolókban, mind a teljes rendszerben tárolt összes szén mennyisége szintén változik az időben,

  • de a legnagyobb csökkenések a biomassza széntárolókban következnek be.

Az is megfigyelhető, hogy szemben azzal, hogy a növekedés meglehetősen lassú a biomasszában és az egész rendszerben is, a széntartalom csökkenése úgy a biomasszában, mind az egész rendszerben esetenként meglehetősen hirtelen következhet be, mégpedig - kisebb mértékben - a faállománynevelési eljárások (ún. tisztítások és gyérítések) során, és - nagyobb mértékben - a véghasználatok során. Az említett erdészeti beavatkozásoknak az az egyik eredménye, hogy a szén az élőkből a nem élő széntárolókba kerül át, majd onnan - különböző sebességgel - a szén visszakerül a levegőbe. Egyetlen állomány telepítése esetén az egész rendszer széntartalmának a növekedése egyedül a fanövekedésen keresztül valósul meg. Ha azonban növeljük az erdőterületet, akkor egyre több erdő tud növekedni, ezért az egész rendszer széntartalma e területnövekedésből is adódik. A szénkészlet-változás sebessége a holt fa, erdei alom, holt gyökerek és a talaj széntárolókban szintén lehet gyors (a fakitermelések hatására), de általában lassú (különböző lebontó folyamatok eredményeként). A fakitermelések általában nem minden évben történnek egy-egy állományban. Ilyenkor mindig keletkezik tüzifa, de erről feltételezzük, hogy a következő évben el is égetjük (és ilyenkor az egész rendszer széntartalma viszonylag hirtelen csökkenhet). Ennél még nagyobb széncsökkenés következik be akkor, ha a fatermékekről is feltételezzük, hogy széntartalmuk még a fakitermelés évében kibocsátódik a levegőbe (a Kyotoi Jegyzőkönyv, ill. az azzal kapcsolatos bizonyos dokumentumok gyakran ezzel a feltételezéssel élnek).
 

  • Mi a hatása az erdőtelepítési programok lehetséges időzítésének?

Az erdőtelepítési programokat általában nem lehet megvalósítani egy évben. Az alábbi példákban feltételezzük, hogy a teljes erdőtelepítési programot 25 év alatt fejezzük be, de az első esetben az elején 10,000 ha-t telepítünk, a többi évben mindig egy kevéssel többet úgy, hogy az utolsó évben 15,000 ha telepítése történjen meg. A másik példában éppen ellenkezőleg, 10,000 ha-ra kezdünk, de utána minden évben egy kicsivel kevesebbet telepítünk úgy, hogy az utolsó évi telepítés nagysága már csak 5,000 ha. A két program eredményét szemléltető alábbi ábrákról az látható, hogy az egyes programok által összesen megkötött szén mennyisége között jelentős különbség adódik, de azok időbeli lefutása között nagy különbség nincs. Az egyes görbék időbeli "hullámzása" jelentős, de hasonló időpontokban következik be, mert az erdei folyamatok meglehetősen lassúak a 25 éves telepítési időszak hosszúságához képest. A teljes rendszer széntartalmának csökkenése mindig a fakitermelésekből adódik.

 

  • Mi a hatása a fafajválasztásnak?

Az egyes fafajok különböző sebességgel nőnek, és a növekedésük mértéke időben változó. Az akác és a nyarak pl. gyorsan növő fafajok, ezzel szemben a tölgy és a bükk lassan növők. A fafajok kiválasztásával módosíthatjuk a terület szénlekötésének intenzitását és időbeli lefutását. Az egyes faállomány-nevelési eljárások (a tisztítások és gyérítések), valamint a véghasználat időpontja szintén fafaj-specifikus. Meg kell azonban jegyezni, hogy nem lehet akármilyen fafajokat választani erdősítésekhez, hanem mindig csak olyanokat, amelyek az adott terület termőhelyi viszonyainak megfelelő. A fafajválasztás meglehetősen nagy szakértelmet követelő feladat. Gyakran, de nem mindig fordul elő az, hogy ugyanazon a helyen gyorsan növő és lassan növő fafaj is termeszthető. Erre mutat példát az alábbi grafikon (egy hipotetikus erdőtelepítési szcenárióban), melyen érdemes megfigyelni a két fafaj eltérő korfüggő növekedési sebességét, és azt, hogy mikor milyen fakitermelési munkáknak (melyeket a görbék törései mutatnak) milyen hatása van az egész erdészeti rendszer összes széntartalmára.


 

  • Milyen hatása van a termőhelynek?

Fent említettük azt a jól ismert tényt, hogy a fanövekedés függ az ún. termőhelyi viszonyoktól. Azonban a legtöbb, vagy talán minden erdei folyamat termőhely-függő, vagyis függ a hőmérséklettől és más klimatikus viszonyoktól, a rendelkezésre álló víz és tápanyagok mennyiségétől, és hogy mindezek tér- és időbeli eloszlásától. Bár tudjuk, hogy léteznek ilyen függőségek, a CASMOFOR-ban ezek a függőségek többnyire a termőhely-fanövekedés kapcsolatokra korlátozódnak, legalábbis explicit formában. A fanövekedésnek a termőhelyi függőségére itt, az erdőnevelési rendszerre itt, a termőhelyre vonatkozóan pedig ide kattintva található részletesebb információ.

A termőhely hatását egyszerűen azzal modellezzük, hogy a különböző fafajú területeknek mi az eloszlása az ún. fatermési osztályok szerint. Az alábbi grafikon azt szemlélteti, hogy ugyanolyan nagyságú területek milyen mértékben kötnek meg különböző mennyiségű szenet, ha a területre ültetett fafaj ugyanaz, de a terület fatermési osztálya (a termőhely minősége) különböző. A felső görbe a 2., a középső a 4., a legalsó pedig a 6. fatermési osztály növekedési görbéjét mutatja egy hipotetikus szcenárióban. Az egyes görbék lefutása kicsit más, ami azért van, mert a termőhely a fanövekedésen kívül azt is befolyásolja, hogy mikor és mennyi faanyagot kell (lehet) kivágni a növekedő, vagy már megöregedett (ún. vágásérett) faállományból.


 

  • Keletkezhet-e szénveszteség a talajelőkészítés idején?

Erdőtelepítéskor a fák elültetése előtt a leggyakrabban szükséges valamilyen talajelőkészítés elvégzése. Ez egy olyan művelet, amelynek során a talajt megbolygatják, s ennek eredményeként a talajból szén távozik az oxidáció miatt. Ennek a szénvesztésnek a mértékére nézve nincsenek hazai adataink. Annak érdekében, hogy fel tudjuk mérni e szénvesztés mértékét, a felhasználható beállíthat egy becsült értéket a modell futtatása során. További részletek ide kattintva érhetők el. Az alábbi grafikon szemlélteti ennek az elvesztett szénnek a jelentőségét az egész rendszer széntartalmán belül. Először, a telepítés után (pirossal jelzett) szénvesztés keletkezik, amit kb. 2030 után egy nettó szénelnyelés követ (a legfelső barna folt), majd 2049 környékén (a véghasználatot követű felújításkor szükséges újabb talajelőkészítés miatt) újabb szénkibocsátás (alul, piros folt), majd azt követően újabb szénelnyelés (felül, egyre szélesedő, de keskeny barna sáv). Megjegyezzük, hogy ehhez a szimulációhoz a demonstráció kedvéért egy meglehetősen nagy, 5tC/ha szénveszteséggel számoltunk, amelynek kicsi a valószínűsége.


 

  • Mennyire fontos az erdőtelepítést megelőző földhasználat, másképpen megfogalmazva: befolyásolja-e a talaj szénveszteséget az, ha legelőt erdősítünk?

A tapasztalatok szerint ha szántót telepítünk be, nem kell szénveszteséggel számolni, ha viszont legelőt, akkor viszonylag jelentős szénveszteség léphet fel akár évtizedekig. A fenti kérdést, vagyis azt, hogy mekkora szénvesztéssel jár a legelők erdősítése, úgy lehet megválaszolni, hogy két ugyanolyan szcenáriót hasonlítunk össze úgy, hogy a futtatás során más szántó/legelő arányt állítunk be az erdőtelepítést megelőző földhasználat megadásakor. Ha pl. az első esetben azt feltételezzük, hogy a beerdősített terület 100%-a szántó volt a telepítés előtt, a második esetben pedig azt, hogy a terület 30%-a legelő volt, akkor a két eset abban fog különbözni, hogy mennyi szenet vesztünk amiatt, hogy a terület 30%-a legelő volt. A második esetre a CASMOFOR az alábbi grafikont adja eredményül egy hipotetikus szcenárióra:

A grafikon szerint 30%-nyi legelő beerdősítése viszonylag jelentős hatással van, de csak néhány évig. Ha viszont 50% vagy még nagyobb a legelők aránya, úgy még több szénveszteséggel kell számolni.
 

  • Mennyire tartós a szénlekötés az erdőtelepítési projektekben?

Ezt a kérdést legkönnyebben egy rövid (mximum 40 év) vágásfordulójú fafaj, az akác szimulációjának példájával lehet legjobban megvilágítani. Először egy egykorú állomány fejlődését szimuláljuk, azaz egy olyanét, amelynél az erdőtelepítési időszak egyetlen évre korlátozódik. Bármilyen is lehet a telepített terület eloszlása a termőhely (azaz a fatermési osztályok) szerint, ha az állomány fejlődését elegendően hosszú időre (több vágásfordulóra) követjük nyomon, akkor megfigyelhetjük - amint azt az alábbi grafikon is mutatja -, hogy a fakitermelések és felújítások ciklusai követik egymást, legalábbis, ha mindig ugyanúgy és ugyanazzal a fafajjal újítjuk fel a területet. Ezáltal - egy idő után - az egymást követő ciklusokban nagyjából ugyanazok a szénkészlet-értékek alakulnak ki. Itt érdemes megfigyelni, hogy míg a biomassza értékek egy maximum és a 0 között változnak, a legtöbb más széntároló széntartalma soha nem csökken nullára, mert ezek faj-specifikus élettartama eltér a fakitermelési ciklusok hosszától.

Amikor azonban egy olyan korosztály-eloszlást szimulálunk, melyben minden egyes évjáratban ugyanakkora erdőterület van (l. az alábbi ábrát), akkor azt kapjuk, hogy a legtöbb széntároló egy idő után (kb. 40 év alatt a biomassza esetében, de ennek több mint kétszerese a többi széntároló esetében) telítődik, és a telítődési idő után semmilyen szénveszteség nem lép fel. Ez a hipotetikus eset azonban csak akkor történne meg, ha soha nem volna semmilyen nagyobb bolygatás egyik korosztályban sem (l. később).

A CASMOFOR -ban lehetőség van a véletlenszerűnek tekinthető bolygatások modellezésére is, a véghasználatokat azonban - amelyek hatásukat tekintve hasonló következményekkel járnak - minden esetben figyelembe veszi a modell. Ezért nyugodtan le lehet vonni azt a következtetést, hogy minél diverzebb a korszerkezet, és minél nagyobb az erdőterület, annál kisebb a hatása akár a természetes bolygatásoknak, akár a véghasználatoknak vagy más fakitermeléseknek a szénkészletek tartamosságára. A tartamosságot illetően a természetes bolygatások és a véghasználatok között az egyetlen lényeges különbség azok időbeli előfordulása lehet. Mindkét esetben a bolygatás és a fakitermelés bizonyos mértékéig inkább az egyes széntárolók közötti szénforgalom az, amire a bolygatások vagy a fakitermelések hatnak, és nem a rendszer teljes széntartalma.
 

  • Fontos számolni a mortalitással, valamilyen véletlenszerű előfordulást feltételezve, még a kezelt erdőkben is?

A nem sűrűségfüggő, "véletlenszerűen" előforduló mortalitás egy olyan természetes jelenség, amelyik minden erdőben előfordul kisebb-nagyobb bolygatás - pl. széldöntés, erdőtűz, hó- és jégtörés - hatására. A CASMOFOR modellben ezért beillesztettünk egy olyan modult, ami ilyen mortalitásokat szimulál egy elméleti bolygatás-eloszlásból egy véletlen szám segítségével vett értékeke segítségével. Ez a véletlen szám minden futtatásnál más és más, ezért minden futtatásnál a modell különböző mortalitási eseményeket szimulál (hasonlóan ahhoz, ahogyan a valóságban is történhetnek a dolgok).

Ugyanarra az erdőtelepítési szcenárióra, amelyre mortalitás nélkül a fenti grafikont produkálta, a CASMOFOR modell a mortalitás feltételezésével az alábbi grafikont adta eredményül:

A mortalitásnak a grafikon szerint két hatása van. Az egyik az, hogy mind a föld feletti, mind a föld alatti biomassza széntartalma megváltozik a mortalitási esemény után. (A tűlevelű fák esetében a levél mennyisége is megváltozna.) Ugyanakkor megváltozik a holt gyökerek és a holt fa tárolók széntartalma is, azonban éppen ellentétes előjellel. Emiatt viszont a teljes rendszer nem, vagy csak kis mennyiségű szenet veszít. Hosszú távon a bolygatott rendszer széntartalma mintegy 10%-al kisebb. Ez főleg azért van, mert bár a mortalitásról feltételezzük, hogy a fanövekedés mértékét nem befolyásolja (ez a nagyon nagy, és ritka bolygatások kivételével általában teljesül), a bolygatás miatt elpusztult biomassza széntartalma más tárolókba kerül, ahol viszont a szén rövidebb ideig tartózkodik, s onnan hamarabb jut vissza a légkörbe.

Itt azonban hangsúlyoznunk kell, hogy - megfelelő adatok és a bonyolult folyamatok kellő megértésének hiányában - a CASMOFOR-t nem arra terveztük, hogy "pontosan" modellezze a bolygatásoknak az erdő széntartalmára gyakorolt hatásait. Ezért a szimulált eredmények valószínűleg csak korlátozott mértékben írják le helyesen a valódi folyamatokat.

 

  • Mennyire költséges a szénlekötés erdőtelepítésekkel?

Amikor arra vonatkozóan akarunk döntéseket hozni, hogy milyen típusú mitigációs projekteket valósítsunk meg, tehát hogy pl. ipari, közlekedési, vagy éppen erdészeti projekteket, fontos tudnunk, hogy mennyibe kerül egységnyi CO2 lekötése. Ezt az erdőtelepítések esetében úgy lehet kiszámítani, hogy felmérjük a projekt teljes nettó költségét (vagyis a költségeket mínusz a bevételeket), valamint a projekt során megkötött széndioxid mennyiségét, és a kettőt elosztjuk egymással. Az erdőtelepítések során a költségek között szerepelhetnek a létrehozás és a fenntartás költségei. Akác esetében, 1 ha-on ezek a költségek és hozamok, amelyek a termőhelytől, a kortól és az állomány minőségétől függenek, de sok állomány esetében átlagosan becsülhetők, az alábbi módon jelentkeznek két vágásfordulóra:

Ha egymás utáni években sok ha-t telepítünk, akkor az összes költség és az összes bevétel halmozódok. Ugyanúgy halmozódik a területen lekötött szén mennyisége is. Az 1 tCO2 lekötésének nettó költségei jellegzetes görbék mentén jelentkeznek, melyeket az alábbi ábrán lehet látni:

Az ábrán két görbét tüntettünk fel. Az egyiknél a teljes erdészeti rendszerben megkötött szén mennyiségével, a másikon csak a (föld alatti + föld feletti) biomasszában megkötött szén mennyiségével számoltunk. Mindkét görbe magas értékkel indul, de gyorsan közelít a nullához az erdőtelepítési program elkezdése után. Jónéhány évig, ill. - termőhelytől és fafajtól függően - néhány évtizedig nettó költségekkel kell számolnunk - vagyis az erdőtelepítéssel történő szénlekötés pénzbe kerül. A nettó költségek azonban egy idő után erősen megközelítik a 0 szintet, sőt, a költségekből nettó hozamok válnak, ami azt jelenti, hogy hosszú távon nemcsak hogy nem kerül pénzbe a szénlekötés, hanem még hozamot is termel - amellett természetesen, hogy a szén lekötésével csökkenteni tudtuk a klímaváltozás hatásait. Ez bizonyítja, hogy az erdőtelepítések a leginkább költséghatékony mitigációs eljárások közé tartoznak, habár a szénlekötés nem feltétlenül a leggyorsabban valósul meg.

Megjegyezzük, hogy a hozamok közé opcionálisan bevehetjük azokat a bevételeket, amelyeket a lekötött CO2-nak az ún. emisszió-kereskedelemben történő eladásából származnak.

Végül megjegyezzük azt is, hogy a gazdasági adatok természetesen nagyon piacfüggőek, vagyis időről-időre gyorsan változhatnak, amit egy-egy konkrét projekt tervezésénél a pontos becslés érdekében figyelembe kell venni.

 

  • Mennyire érzékeny a modell a paraméterek pontatlanságára?

A modellnek az egyes paraméterek pontatlanságára vonatkozó érzékenységét a modell bonyolultsága miatt nem lehet egyszerű képletekkel kiszámítani. Ezért ezt az érzékenységet (tehát hogy a paraméter értékének egységnyi változtatása milyen hatást gyakorol a végeredményekre) egy ún. Monte Carlo elemzéssel lehet tanulmányozni. Az elemzés során a modellt sok alkalommal lefuttatjuk úgy, hogy minden alkalommal véletlenszerűen változtatjuk egy-egy paraméter értékét, melyet egy előre definiált értéktartományból, ill. eloszlásból veszünk. A sok futás a végeredményeknek egy eloszlását fogja eredményezni, és az ebből számítható hibaeloszlás használható fel az érzékenység jellemzésére.

A CASMOFOR futtatása során lehetőség van futtatni egy olyan modult, amelyikkel az érzékenységet lehet elemezni. A modul futtatásakor a felhasználónak az alábbi két adatot kell konkrétan meghatározni: (1) hányszor szeretnénk a szimulációt különböző paraméterekkel futtatni; (2) mekkora a választott paraméter(ek) szórása. Az (1) kérdésre adandó válasz helyét az alábbi ábrán a piros nyíl mutatja, a (2)-re pedig példaként egy piros kör mutatja a lehetséges válasz helyét és módját.

Miután beállítottuk a fentieket, a vizsgálandó forgatókönyvet is meg kell adni a szokásos módon. Ezután a CASMOFOR annyiszor fut le, ahány futást a fentiekben megadtunk (pl. 100-szor). Fontos megjegyezni, hogy ez sok időt, esetenként órákat vehet igénybe még egy jobb gépen is.

Az eredményeket egy "results_XXX".xls nevű fájlba menti a program, ahol az XXX a futtatás során a felhasználó által megadható név. A fájlban különféle statisztiák, valamint az ezek alapján rajzolt grafikonok találhatók. Az alábbiakban először két táblázatot mutatunk példaként.

A fenti táblázat a beállított szcenárió egyik fafajára mutatja a szimuláció statisztikai eredményeit: az összegeket, átlagot, minimumot, maximumot, szórást, valamint a futtatás számát a szimuláció minden évére vonatkozóan. Ezek az egyszerű statisztikák általában megfelelőek a rendszer érzékenységének érzékeltetésére, amikor arra vagyunk kíváncsiak, hogy az az adat, hogy az adott fafajjal létesített erdőtelepítés mennyi szenet is köt le, milyen pontosságú becslés lehet.

Az alábbi táblázat, melynek itt is csak egy részét láthatjuk (ti. a szimulált időszak elejének néhány évét), azt szemlélteti, hogy hasonló statisztikákat produkál a program az erdészeti rendszer valamennyi főbb széntárolójára, és összességére nézve.

Végezetül a program különböző grafikonon ábrázolja a minimum, átlagos és maximális értékeket. Az alábbi ábra példaként a teljes erdészeti rendszerre nézve mutatja a rendszer érzékenységét a naptári évek függvényében. Az érzékenység nyilvánvalóan függ a vizsgált paraméter szórásának (hibájának) a nagyságától; az ábrán látható terjedelem csak az adott szcenárióra és a választott paraméterre vonatkozik, és a megadott szórásnak az eredménye. Az ábra ezenkívül a statisztikai terjedelmet, és nem az azon belüli hibaeloszlást mutatja.


A weblapot utoljára Somogyi Zoltán módosította 2016. március 4-én.

Vissza a lap tetejére