Hiilinielujen vertailutason asettamiseen liittyy merkittäviä riskejä

Eri puolilla maailmaa vaaditaan yhä voimakkaammin nopeita toimia ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi. Yhteiskunnilla on hyvin rajallisesti aikaa päästä uralle, joka johtaa Pariisin ilmastosopimuksen tavoitteeseen lämpenemisen rajoittamisessa 1.5°C tai edes 2°C:een. Fossiilisten päästöjen vähentäminen lähes nollaan on tapahduttava seuraavan 30 vuoden aikana. Päästövähennysten kanssa yhtä aikaa tulee maankäyttösektorin muuttua päästölähteestä merkittäväksi nieluksi.

Metsien ja maan käyttö vaikuttaa oleellisesti Suomen ilmastopäästöjen kehittymiseen ja tarjoaa myös nopeita keinoja ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden nousun hillitsemiseksi. Suomen ilmastopaneelin mukaan Suomen päästöjen ja nielujen  tulisi olla yhtä suuret mahdollisimman pian vuoden 2030 jälkeen ja tästä eteenpäin nielujen tulisi olla merkittävästi päästöjä suuremmat1.

Metsien ja maan käyttö ovat erityisen tärkeitä, koska niiden avulla on löydettävissä toimia, jotka edistävät yhtä aikaa sekä ilmastotavoitteita että muita ekologisia ja YK:n kestävän kehityksen ohjelman mukaisia päämääriä (SDG). IPCC:n syksyn 2018 raportti Global Warming of 1,5 nostaa luvussa 5 esiin, kuinka huonosti toteutetut ilmastotoimet voivat johtaa maankäyttösektorin kestävyyden heikentymiseen. Tutkimuksissa “luonnolliset ilmastoratkaisut” kuten metsittäminen ja kestävä, hiiltä sitova maatalous nähdään tärkeänä osana ratkaisua2.

Suomen Ilmastopaneelin helmikuussa julkaistu selvitys3 toi esiin metsien hakkuutason muutoksen vaikutuksia kuvaavien mallien epävarmuuden. Eri mallien tuottamien hiilinieluarvioiden vaihteluväli oli suurimmillaan jopa Suomen tämän hetkisten päästöjen suuruinen, n. 60 MtnCO2/vuosi.

Keskeinen kysymys on, miten päästöjen vähentäminen ja hiilinielujen kasvattaminen nopeassa aikataulussa saadaan sovitettua yhteen. Kun metsät muodostavat nielun, joka sitoo vuosittain 30-60% Suomen päästöistä, tulisi nielukysymyksiin liittyviin epävarmuuksiin suhtautua vakavasti. Epävarmuuksien merkitys kasvaa sitä suuremmaksi, mitä pidemmälle tulevaisuuteen skenaariolaskelmat ulotetaan.

Maankäyttösektorin osalta EU-sääntelyn keskeinen elementti on maakohtainen vertailutaso, jonka pohjalta tarkastellaan hiilinielujen kehitystä. Suomi lähetti joulukuussa 2018 oman esityksensä vertailutasosta, joka on parhaillaan EU-komission tarkistettavana. Suomen esitys sai asiantuntija-arviossa kritiikkiä, jonka mukaan se ei vastaisi LULUCF-asetuksen tekstiä. Lopullisen arvion vertailutasoesityksestä tekee komissio.  Vertailutasoesityksestä on myös löytynyt epäjohdonmukaisuutta laskennassa käytetyissä pinta-aloissa, minkä vaikutuksen laskennan tulokseen Luonnonvarakeskus kertoi selvittävänsä toukokuun aikana4. Lopullinen, tarkennukset sisältävä esitys on toimitettava komissiolle vuoden 2019 loppuun mennessä.

Vertailutaso on laskettu Luonnonvarakeskuksen tuottamalla MELA-mallilla, jonka metsien kasvuennuste sovitettiin vastaamaan VMI11-mittausta. Ennusteen osuvuus pidemmällä aikavälillä on kuitenkin epävarma, koska MELA-mallin logiikkaa/rakennetta on muutettu ottamalla käyttöön ilmastokerroin, jota aikaisemmissa mallinnuksissa ei ole ollut mukana5. Toteutus tuottaa pituusboniteetin muutoksen (=kasvupaikkojen rehevyyden muutoksen) läpi kaikkien metsiköiden, myös turvemaiden. Kasvupaikkojen rehevyyden kasvu siis selittää pitkälti mallin ennustamaa kasvun kiihtymistä.

Näin malliin syntyy voimakas oletus kasvun muutoksen jatkumisesta ilman, että on huomioitu esimerkiksi maaperän ravinnerajoitteita. Ongelmallinen on ennen kaikkea ennustettu kuusikoiden kasvun lisäys, koska MELA-mallin kasvumalli mahdollisesti yliarvioi varttuneiden kuusikoiden kasvua, sekä aliarvioi kuusikoiden kuolleisuutta metsikön tiheyden kasvaessa.

MELA-mallissa ilmastotekijöistä huomioidaan vain CO2 -pitoisuuden muutos ja lämpötilan muutos. Mallista puuttuu siis keskeisiä kasvuun vaikuttavia tekijöitä, kuten maaperän ravinteet, sadanta, säteily ja maaveden määrä. Muuttuvat kasvuolosuhteet realisoituvat puiden kasvuksi kaikkien näiden eri tekijöiden yhteisvaikutuksesta. Malliin lisätty ilmastokerroin ei sellaisenaan pysty erottelemaan näiden tekijöiden vaikutusten muutoksia, joita kuitenkin on odotettavissa.

Metsien käyttöä koskevissa strategioissa ja päätöksenteossa on perinteisesti tukeuduttu kapea-alaisesti kunkin sektorin kuvaukseen yksittäisillä työkaluilla, tai rajallisilla oletuksilla. Näin on myös nykyisessä Energia- ja Ilmastostrategiassa tai Kansallisen metsäohjelman laskelmissa, joissa metsien kehitystä ennakoidaan pelkästään MELA-mallilla.

Valtioneuvoston kanslian helmikuussa julkaisemissa arvioissa pitkän aikavälin kokonaispäästökehityksestä6 (PITKO) sekä maatalous- ja LULUCF-sektorien päästö- ja nielukehityksestä vuoteen 20507 (MALULU) hyödynnetään niissäkin vain MELA-mallia. Myös EU-komissiolle toimitetussa maankäyttösektorin vertailutason laskennassa käytettiin pelkästään MELA-mallia.

Politiikkatoimia tarkasteltaessa on perusteltua kysyä, onko toimien perustana riittävä ymmärrys maankäyttösektorin skenaariomallinnuksiin liittyvistä epävarmuuksista? Lisäksi on syytä tehdä kriittistä analyysiä käytetyistä lähestymistavoista. Hyödynnetäänkö päätöksenteossa tällä hetkellä laajaa tietopohjaa ja parasta tieteellistä osaamista?

 

Millaisen riskin olemme valmiit ottamaan?

Kun summaa yhteen VNK:n MALULU- ja PITKO-hankkeiden pääsisällöt, tulee tulokseksi, että vuoteen 2050 mennessä skenaariosta riippumatta yksityinen kulutus kasvaa >70%, talous kasvaa >120% ja metsien hiilinielut kasvavat, vaikka hakkuut nousevat >80 milj.m3/vuosi (hiilinielu pienenee vain MALULU-selvityksen Suurin puuntuotannollisesti kestävä-skenaariossa, kun hakkuut nousevat >90 milj.m3/vuosi). Myös ilmastotavoitteet saavutetaan.

Hankkeiden loppupäätelmät heijastavat voimakkaasti niiden laatimisessa hyödynnettyjen menetelmien rajoitteita. Voimakas talouden ja kulutuksen kasvu ilmasto- ja monimuotoisuustavoitteiden puitteissa vaatisi sellaisen talouskasvun ja ympäristövaikutusten irtikytkennän, josta ei ole olemassa historiallisia esimerkkejä.8 Selvityksissä ei ole esitetty keinoja, joilla irtikytkentä voitaisiin tuottaa. Onkin syytä arvioida kriittisesti, sisältävätkö MALULU ja PITKO uskottavan polun todellisiin päästövähennyksiin.

Maankäyttösektorin kehitystä arvioivassa VNK:n MALULU-hankkeessa metsien mallinnukseen käytettiin päivitettyä versiota MELA-mallista. Kaikissa hankeen skenaarioissa jo kaudella 2015-2024 puuston kasvuennusteet nousevat VMI12 kasvua suuremmiksi, vaikka hakkuita kasvatettaisiinkin nykyisestä. Jopa Suurin puuntuotannollisesti kestävä-skenaariossa kasvu nousee nykytasosta, vaikka runkopuun kokonaispoistuma nousee ensimmäisellä kaudella 25 milj.m3 edellisestä kaudesta (2011-2014). Suurimmillaan kasvu nousee >150 milj.m3/vuosi kaudella 2045-2054, kun mallissa huomioidaan ilmastonmuutoksen vaikutus. Mallinnetun ennusteen mahdollisia ongelmia havainnollistaa selvä epäjatkuvuus hiilinielun kehityksessä kun siirrytään KHK-inventaarion hiilinielusta mallin ennusteeseen (esim. kuva 4 MALULU-selvityksessä). Kasvihuonekaasuinventaarion vuoden 2016 ja malliennusteen vuoden 2017 poikkeama hiilinieluennusteessa on lähes 10 MtnCO2. Vastaavia poikkeamia vuosien välillä esiintyy mitatussakin aineistossa9 (1990-2016), mutta tällöin muutos on ollut seurausta hakkuutason laskusta. Mittausjakson aineistossa ei esiinny perättäisinä vuosina tilannetta, jossa hakkuutaso nousisi selvästi ja samaan aikaan hiilinielu lisääntyisi useilla miljoonilla tonneilla. On perusteltua kysyä, voidaanko ennusteen luotettavuutta pitää riittävänä? Millaisen taloudellisen riskin olemme valmiita ottamaan?

Tällä hetkellä päästöoikeuden hinta on päästökaupassa10 25 €/CO2tn (14.5.2019). Jos nielu on ennusteessa lähtökohtaisesti pielessä n. 10 MtnCO2/vuosi, tarkoittaa tämä 250 M€/vuosi tulonsiirtoa veronmaksajilta yksittäisen teollisuudenalan tukemiseen. Näin, koska metsäteollisuus ei ole vastuussa Suomen ilmastositoumusten toteutumisesta, vaan laskun kuittaa valtio. Vertailutaso on kuitenkin tehty lähtökohtaisesti kaudelle 2020 – 2025, jolloin potentiaalinen riski nykyisellä päästöoikeuden hinnalla on > 1 mrd/€. Pidemmän aikavälin ennusteita arvioitaessa on syytä huomioida, että päästöoikeuden hinta tulee mitä todennäköisemmin nousemaan ilmastotoimien edetessä ja rajoittaessa fossiilisiin perustuvaa taloutta. Todennäköisesti EU:n ilmastopolitiikan LULUCF sektorin pelisääntöjen mukaisia nieluja olisi hyvin rajoitetusti saatavilla, jolloin hinta muodostuisi sen hetkistä päästöoikeuden hintaa huomattavasti korkeammaksi. On myös mahdollista, ettei pelisäännöstön mukaisia nieluja ole lainkaan saatavilla. Jos hinnaksi muodostuisi 100 €/CO2tn, tarkoittaisi 10 MtnCO2 virhearvio nielutasossa 1 mrd€ laskua vuosittain veronmaksajille. Raha menisi tueksi teollisuudelle, joka parhaillaan takoo taloudellisesti ennätyslukemia.

Tämä on karkea laskelma, eikä perustu minkäänlaiseen formaaliin projektioon tulevasta kehityksestä. Lisäksi on syytä pitää erillään julkisessa keskustelussa esitetyt ajatukset markkinaehtoisesta nielujen vaihtopaikasta. Nykyinen EU pelisäännöstö ei sisällä tällaista järjestelmää ja nielujen hinnanmuodostusta ko. järjestelmässä ei ole tässä pyritty arvioimaan.

Hallitusten välisen ilmastopaneelin IPCC:n mukaan ihmiskunnan käytössä oleva hiilibudjetti on 420-570 GtCO2 lämpenemisen rajoittamiseksi 1,5°C:een. Hiilibudjettia riittää nykyisellä 42 GtCO2/vuosi päästötasolla 10-15 vuoden ajaksi. Koska päästöt eivät ole globaalilla tasolla kääntyneet laskuun, on selvää, että tiukoillakin päästövähennystoimilla päädytään todennäköisesti ainakin joksikin aikaa ns. overshoot -tilanteeseen, jossa ilmakehän hiilidioksidipitoisuus nousee yli ilmastosopimuksessa määriteltyjen turvarajojen. Tämä vaikuttaa oleellisesti kaikkien maapallon ekosysteemien, myös metsien, kehitykseen. Jotta overshoot-tilanne olisi väliaikainen, ja jos haluamme rajoittaa lämpenemisen alle 2°C, meidän täytyy varautua hiilidioksidin merkittävään poistoon ilmakehästä kuluvan vuosisadan aikana (määränä satoja miljardeja tonneja11).

Teknologiset hiilen talteenoton ja varastoinnin menetelmät (CCS) eivät ole kehittyneet toivotulla tavalla. Siinäkin tapauksessa, että CCS menetelmät saataisiin laajempaan käyttöön, on ilmeistä, että ekosysteemien nieluilla on keskeinen rooli nettopäästöjen nopeassa vähentämisessä ja negatiivisten päästöjen tuottamisessa.

Ilmastonmuutoksessa ratkaisevia ovat kumulatiiviset päästöt, mutta tämä ei tarkoita, että meillä on aikaa odottaa nielujen vahvistamista vuosisadan jälkipuoliskolle. Maankäyttösektorin toimet nielujen tehostamiseksi on aloitettava viipymättä. Ne ovat myös kustannustehokkuudeltaan ylivoimaisia vielä seuraavien vuosikymmenten aikana, CCS-teknologian puuttuessa.

Tätä ajattelua tukee lisäksi, ettei ole samantekevää, miten tiettyyn hiilineutraalisuus-tilanteeseen päädytään. Hiilineutraaliuden tavoittamisen lisäksi on ratkaisevaa, millä aikataululla ja mitä polkua pitkin hiilineutraaliuteen päästään. Näin siksi, että vaikka hiilineutraalisuus myöhemmin saavutettaisiin, päästöt ehtivät vaikuttaa ilmakehän pitoisuuksiin ennen neutraaliuden saavuttamista. Tämä vaikutus puolestaan voi johtaa keikahduspisteisiin, joista palautuminen voi olla vaikeaa tai mahdotonta. IPCC:n raportti korostaa, että emme ylipäätään tiedä, onko palautuminen kaikissa tapauksissa edes mahdollista.  Siksi on tärkeää, että nielujen kasvattaminen aloitetaan jo nyt, eikä vasta kymmenien vuosien päästä.

Maankäyttösektorin päästökehityksen arvioihin liittyvät epävarmuudet tulee tiedostaa. Riskeihinpitää varautua tulevalla vaalikaudella maankäyttösektorin nielupolitiikan luomisessa ja toimien mitoituksessa.

 

Vertailutason laskennan tarkempi kuvaus

Vertailutasolaskentaa on kritisoitu mm. MELA-mallissa käytetyn diskonttokoron valinnasta. Ylipäätään MELA-mallin tyyppisen mallin käyttöä on kritisoitu, koska lineaarisen optimoinnin sisältävän mallin tulokset ovat voimakkaasti riippuvaisia rajoitefunktion oletuksista. Käytettäessä tämän tyyppistä mallia, olisi erityistä huomiota kiinnitettävä mallinnustulosten loogisuuteen ja vastaavuuteen vertailu- ja sitoumuskauden välillä esimerkiksi pinta-alojen ja metsien rakennemuuttujien osalta. Vertailutasolaskelma olisi voitu tehdä kokonaan erityyppisellä mallilla. Kuinka erilaiset tulokset olisi saatu? Ja millaisia johtopäätöksiä mallien välisistä eroista olisi tehty politiikkatoimien osalta?

Vähemmälle huomiolle kritiikissä on jäänyt MELA-malliin tehty päivitys. Päivityksen perustelu nousee komission asetuksesta, jossa vaaditaan, että laskelmassa käytetty malli pystyy tuottamaan havaitun/mitatun metsien hiilinielun. Viitejakso, johon vertailukauden metsien käyttöä verrataan on 2000-2009. Sekä aiemmassa versiossa että laskelmassa käytetyssä MELA-mallissa puun pohjapinta-alan kasvumalli on kalibroitu VMI11 läpimitan kasvunmittausten perusteella, jotka ennen kalibrointia oli indeksikorjattu vuosien 1984–2013 keskimääräiseen kasvun tasoon. Näin kalibroitu tilavuuskasvun arvio oli selvästi VMI11:ssa mitattua kasvua pienempi. Mitattua pienempi kasvuennuste oli myös pääasiallinen syy siihen, että vanhan MELA -version hiilinieluennuste oli pienempi kuin KHK-inventaarion arvio.

EU -asetuksen täyttääkseen MELA-mallin hiilinieluennustetta tuli siis korjata. Mallin tilavuuskasvuennuste oli VMI -mittauksiin kalibroinnin jälkeen aliarvio. Kalibrointi tehdään mallissa 30 vuoden jaksolle, mikä ymmärrettävästi madaltaa ympäristönmuutoksen vaikutusta. Tämän korjaamiseksi malliin lisättiin ilmastokerroin, joka vahvisti ilman lämpötilan nousun ja lisääntyneen CO2-pitoisuuden vaikutusta mallin kasvuennusteeseen. Tämä toteutettiin laskemalla kahden kauden (1970-1999 vs 1988-2017) keskiarvojen välinen erotus ilman lämpötilassa ja CO2-pitoisuudessa. Kausien välinen keskiarvojen erotus ilman lämpötilassa oli vajaa 1°C ja CO2-pitoisuudessa 41 ppm. Näiden ilmastomuuttujien vaikutus MELA-mallin kasvuennusteeseen tuodaan mukaan siirtofunktioilla, jotka perustuvat FinnFor prosessipohjaiseen malliin. Siirtofunktioissa metsikön pohjapinta-alan kasvu lisääntyy ilman lämpötilan ja CO2 pitoisuuden kasvaessa.

Näin toteutettua mallin päivitystä on vaikea tulkita muuksi kuin metsien kasvupaikkojen kertaluontoiseksi parantamiseksi, josta seuraa kasvun tason nousu. Jos kuivat, hitaasti kasvavat männiköt muuttuisivat tuoreiden kankaiden männiköiksi, olisi kasvunlisäys useita m3/ha/vuosi. Toteutettu muutos ei ole tätä suuruusluokka, mutta toteutus vastaa logiikaltaan tätä ideaa. Kasvun ja poistuman suhteen muuttuessa suurempi puustopääoma alkaa generoida kiihtyvää kasvua jonkun aikaa. Olennaista on myös kysyä, tuottaako päivitys jonkin takaisinkytkentämekanismin, joka selittää kiihtyvää kasvua erityisesti pidemmän aikavälin ennusteissa?

Ilmastonmuutoksen aikaansaamaa kasvuympäristön muutosta pohdittaessa on myös tärkeää tunnistaa, ettei MELA-mallissa oteta huomioon muutoksia maaperän ravinteissa tai vesitaloudessa, sadannassa ja lukuisissa muissa ilmasto- ja ympäristötekijöissä. Osa näistä tekijöistä on toki MELA-mallin siirtofunktioiden taustalla olevassa FinnFor-mallissa, mutta ko. tekijöiden mallinnus FinnFor-mallilla on tehty 1990-luvulla. Ymmärrys eri ilmastotekijöiden roolista ja niiden yhteisvaikutuksista puiden kasvuun on lisääntynyt merkittävästi viime vuosikymmeninä. Nykyisin tunnetaan aiempaa paremmin maaperän typpirajoituksen vaikutus puuston kasvuun. Mallinnuksissa, joissa on huomioitu maaperän typpirajoite, on puuston kasvun lisääntyminen ilmastonmuutoksen seurauksena selvästi maltillisempaa kuin silloin kun typpirajoitetta ei ole huomioitu12. Vertailutasolaskelman, tai MALULU-hankkeen selvityksen MELA-mallin ennusteet sisältävät näin ollen mahdollisuuden kasvun yliarvioimisesta ja liian positiivisesta metsien hiilinielun kehityksestä. Tosin mallin rakenteessa on edelleen mukana 1970-luvulta peräisin oleva lämpösumman kertyminen, mikä todennäköisesti osittain kompensoi nyt tehdyn päivityksen aikaansaamaa kasvunlisäystä. Joka tapauksessa on selvää, että ilmastokertoimella päivitetyn MELA -mallin luotettavuuteen sisältyy toistaiseksi testaamattomia riskejä ja että yhteen ainoaan malliin nojaaminen on jo sinällään riskialtista.

Vertailutasolaskelman toteuttaminen päivitetyllä malliversiolla tuo laskelmaan epävarmuuksia, joiden arviointi ei ole ollut mahdollista tiedeyhteisön toimesta. Tämä on ehkä ymmärrettävää prosessin näkökulmasta; EU-tason ilmastopolitiikan sitoumuksiin on kyettävä reagoimaan sovitussa aikataulussa. Loppujen lopuksi kyse on kuitenkin resursoinnista. Miljardiluokan kansantaloudellisissa kysymyksissä olisi syytä nojata laajempaan ja koetellumpaan tietopohjaan. Olisi toivottavaa, että asialle osoitettaisiin jatkossa asianmukaiset resurssit, jotta epävarmuudet tulisivat täysimääräisesti analysoiduksi.

 

Tuomo Kalliokoski, Helsingin yliopisto, Ilmakehätieteiden keskus/INAR & Kestävyystieteen instituutti/HELSUS

Antti Majava, BIOS-tutkimusyksikkö

Tere Vadén, BIOS-tutkimusyksikkö

 

Viitteet

1Ollikainen ym. 2018, https://helda.helsinki.fi/handle/10138/299430

2Griscom ym. 2017, Natural climate solutions. PNAS 114: 11645-11650, https://doi.org/10.1073/pnas.1710465114

3Kalliokoski ym. 2019, https://www.ilmastopaneeli.fi/tiedotteet/maankayton-nielujen-ja-paastojen-tietopohjaa-on-vahvistettava-nykyiset-mallit-tuottavat-hyvin-erilaisia-ennusteita/

4https://www.luke.fi/uutiset/luonnonvarakeskus-tarkentaa-suomen-metsien-vertailutasolaskennassa-kaytettyja-tietoja/

5https://www.luke.fi/tietoa-luonnonvaroista/metsa/metsat-ja-ilmastonmuutos/vertailutaso/

6https://tietokayttoon.fi/julkaisut/raportti?pubid=URN:ISBN:978-952-287-656-0

7https://tietokayttoon.fi/julkaisut/raportti?pubid=URN:ISBN:978-952-287-650-8

8https://www.versuslehti.fi/kriittinen-tila/onko-irtikytkenta-realistinen-tavoite-suomelle/

9https://www.stat.fi/tup/khkinv/khkaasut_raportointi_en.html

10https://markets.businessinsider.com/commodities/co2-emissionsrechte

11https://www.sciencedaily.com/releases/2018/03/180328204126.htm

12https://www.bayjournal.com/article/depletion_of_nitrogen_in_forest_soil_could_reduce_trees_ability_to_offset_c