Advanced

A review of the effects of fire on carbon dynamics in boreal forests

Stangl, Natalie LU (2016) MVEK02 20161
Studies in Environmental Science
Abstract
Boreal forests are important for climate regulation since they store anthropogenic carbon emissions in vegetation as well as in soil. Forests fires might counterbalance this by releasing the stored carbon to the atmosphere. In this review the effect of forest fires on carbon dynamics in boreal forests was examined. More specifically, studies were reviewed estimating the combustion emissions of carbon and effect of fire on net ecosystem production. Average combustion emission was found to be 1.7 kg/m2 and fire induced effect was a source effect for two sites, no effect for one site and a sink effect for three sites, with variating strength in effect. Results suggest that it is the carbon emissions from combustion that primarily cause an... (More)
Boreal forests are important for climate regulation since they store anthropogenic carbon emissions in vegetation as well as in soil. Forests fires might counterbalance this by releasing the stored carbon to the atmosphere. In this review the effect of forest fires on carbon dynamics in boreal forests was examined. More specifically, studies were reviewed estimating the combustion emissions of carbon and effect of fire on net ecosystem production. Average combustion emission was found to be 1.7 kg/m2 and fire induced effect was a source effect for two sites, no effect for one site and a sink effect for three sites, with variating strength in effect. Results suggest that it is the carbon emissions from combustion that primarily cause an increase in atmospheric carbon and not the fire induced effect after fire.

Furthermore, combustion emissions increase as fire severity increase. The fire induced effect variates between sites and changes to the soil thermal regime and soil moisture can impact whether a site will have a fire induced source or sink effect. Moreover, studies demonstrate that fire has acted as a net carbon source in boreal forests in the recent decade. Simulations of past millennial carbon dynamics also suggests that a warmer climate could affect fire regimes in such way that there is a net carbon loss from boreal forests. However, for some time, such loss might be offset by a legacy sink effect of fire. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Effekter av skogsbränder på kolbalansen i boreala skogar

I boreala skogar lagras kol i vegetation och jord, däribland kol av antropogent ursprung. Därav är dessa skogar en viktig del av kolcykeln och regleringen av klimatet. Då skogsbränder uppstår påverkas denna lagring av kol då en del av kolet frigörs vid förbränningen av biomassa. Skogsbränder medför även indirekta effekter, detta då ekosystemets kolbalans påverkas efter brand på grund av exempelvis förändringar i jordtemperatur och näringstillgång. Ett mått på kolet i ett ekosystem är net ecosystem production vilket erhålls genom att ekosystemets gross primary production (mängden koldioxid som fixerats genom fotosyntes) subtraheras med ekosystemets autotrofa och heterotrofa... (More)
Effekter av skogsbränder på kolbalansen i boreala skogar

I boreala skogar lagras kol i vegetation och jord, däribland kol av antropogent ursprung. Därav är dessa skogar en viktig del av kolcykeln och regleringen av klimatet. Då skogsbränder uppstår påverkas denna lagring av kol då en del av kolet frigörs vid förbränningen av biomassa. Skogsbränder medför även indirekta effekter, detta då ekosystemets kolbalans påverkas efter brand på grund av exempelvis förändringar i jordtemperatur och näringstillgång. Ett mått på kolet i ett ekosystem är net ecosystem production vilket erhålls genom att ekosystemets gross primary production (mängden koldioxid som fixerats genom fotosyntes) subtraheras med ekosystemets autotrofa och heterotrofa respiration. Genom att mäta net ecosystem production kan man ta reda på om ett ekosystem är en kolkälla (ekosystemet släpper ut mer kol till atmosfären än vad det tar upp) eller en kolsänka (det motsatta, ekosystemet tar upp mer kol än vad det släpper ut till atmosfären). Syftet med denna litteraturöversikt var att närmare undersöka hur bränder påverkar kolbalansen i boreala skogar. Mer specifikt ville jag besvara följande frågor, hur mycket kol släpps ut vid förbränning under bränder i boreala skogar och hur påverkas net ecosystem production av bränder i boreala skogar?

Resultaten visar att medelvärdet för kolutsläpp vid förbränning i boreala skogar är 1.7 kg kol/m2. Generellt ökar kolutsläppen vid förbränning med grad av fire severity, vilket är ett mått på hur mycket organiskt material som förlorats i en brand. Med andra ord, bränder med hög fire severity, genererar störst kolutsläpp. Vidare är effekten på net ecosystem production efter skogsbrand på två siter en ökning av kolutsläpp från ekosystemet till atmosfären och på tre siter en ökning av kolupptag av ekosystemet från atmosfären. På en site kunde ingen effekt på kolbalansen konstateras. Slutligen diskuterades bland annat följande i översikten. Resultaten visar att det är främst under förbränningen som det största tillskottet sker av kol till atmosfären, vid jämförelse med den påverkan på net ecosystem production som uppstår efter en brand. En av de simulationsstudier som inkluderats i översikten visar att perioder med nettoutsläpp av kol i boreala skogar historiskt har korresponderat med höga temperaturer och en frekvens av skogsbränder som var över medel.Dessutom har perioder med nettoupptag av kol i dessa skogar korresponderat med låga temperaturer och en frekvens av skogsbränder som var under medel. Detta visar att klimatet påverkar förekomsten av skogsbränder och att dessa skogsbränder i sin tur påverkar kolbalansen i de boreala skogarna. Detta samband och det faktum att den globala uppvärmningen troligen kommer generera temperaturhöjningar i boreala skogar, talar för att de boreala skogarna kan komma att utgöra en kolkälla i framtiden, så som har skett förut. Metoden som har använts i denna litteraturöversikt är att en sökprofil konstruerats med vilken sökning har gjorts i sökmotorn Web of science.Från sökmotorn har peer reviewed artiklar hämtats och data ur dessa artiklar har sedan använts till resultatdelen.Data har i vissa fall presenterats som funnen i en artikel,i andra fall har den använts i uträkningar för att erhålla förbränningsutsläpp och påverkan på net ecosystem production. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Stangl, Natalie LU
supervisor
organization
course
MVEK02 20161
year
type
M2 - Bachelor Degree
subject
language
English
id
8880497
date added to LUP
2016-06-15 14:08:09
date last changed
2016-06-15 14:08:09
@misc{8880497,
  abstract     = {Boreal forests are important for climate regulation since they store anthropogenic carbon emissions in vegetation as well as in soil. Forests fires might counterbalance this by releasing the stored carbon to the atmosphere. In this review the effect of forest fires on carbon dynamics in boreal forests was examined. More specifically, studies were reviewed estimating the combustion emissions of carbon and effect of fire on net ecosystem production. Average combustion emission was found to be 1.7 kg/m2 and fire induced effect was a source effect for two sites, no effect for one site and a sink effect for three sites, with variating strength in effect. Results suggest that it is the carbon emissions from combustion that primarily cause an increase in atmospheric carbon and not the fire induced effect after fire.

Furthermore, combustion emissions increase as fire severity increase. The fire induced effect variates between sites and changes to the soil thermal regime and soil moisture can impact whether a site will have a fire induced source or sink effect. Moreover, studies demonstrate that fire has acted as a net carbon source in boreal forests in the recent decade. Simulations of past millennial carbon dynamics also suggests that a warmer climate could affect fire regimes in such way that there is a net carbon loss from boreal forests. However, for some time, such loss might be offset by a legacy sink effect of fire.},
  author       = {Stangl, Natalie},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {A review of the effects of fire on carbon dynamics in boreal forests},
  year         = {2016},
}