Quantifying the effectiveness of climate change mitigation through forest plantations and carbon sequestration with an integrated land-use model

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Carbon plantations are introduced in climate change policy as an option to slow the build-up of atmospheric carbon dioxide (CO₂) concentrations. Here we present a methodology to evaluate the potential effectiveness of carbon plantations. The methodology explicitly considers future long-term land-use change around the world and all relevant carbon (C) fluxes, including all natural fluxes. Both issues have generally been ignored in earlier studies.</p> <p>Results</p> <p>Two different baseline scenarios up to 2100 indicate that uncertainties in future land-use change lead to a near 100% difference in estimates of carbon sequestration potentials. Moreover, social, economic and institutional barriers preventing carbon plantations in natural vegetation areas decrease the physical potential by 75–80% or more.</p> <p>Nevertheless, carbon plantations can still considerably contribute to slowing the increase in the atmospheric CO₂concentration but only in the long term. The most conservative set of assumptions lowers the increase of the atmospheric CO₂concentration in 2100 by a 27 ppm and compensates for 5–7% of the total energy-related CO₂emissions. The net sequestration up to 2020 is limited, given the short-term increased need for agricultural land in most regions and the long period needed to compensate for emissions through the establishment of the plantations. The potential is highest in the tropics, despite projections that most of the agricultural expansion will be in these regions. Plantations in high latitudes as Northern Europe and Northern Russia should only be established if the objective to sequester carbon is combined with other activities.</p> <p>Conclusion</p> <p>Carbon sequestration in plantations can play an important role in mitigating the build-up of atmospheric CO₂. The actual magnitude depends on natural and management factors, social barriers, and the time frame considered. In addition, there are a number of ancillary benefits for local communities and the environment. Carbon plantations are, however, particularly effective in the long term. Furthermore, plantations do not offer the ultimate solution towards stabilizing CO₂concentrations but should be part of a broader package of options with clear energy emission reduction measures.</p

Normative productivity of the global vegetation

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>The biosphere models of terrestrial productivity are essential for projecting climate change and assessing mitigation and adaptation options. Many of them have been developed in connection to the International Geosphere-Biosphere Program (IGBP) that backs the work of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). In the end of 1990s, IGBP sponsored release of a data set summarizing the model outputs and setting certain norms for estimates of terrestrial productivity. Since a number of new models and new versions of old models were developed during the past decade, these normative data require updating.</p> <p>Results</p> <p>Here, we provide the series of updates that reflects evolution of biosphere models and demonstrates evolutional stability of the global and regional estimates of terrestrial productivity. Most of them fit well the long-living Miami model. At the same time we call attention to the emerging alternative: the global potential for net primary production of biomass may be as high as 70 PgC y^-1, the productivity of larch forest zone may be comparable to the productivity of taiga zone, and the productivity of rain-green forest zone may be comparable to the productivity of tropical rainforest zone.</p> <p>Conclusion</p> <p>The departure from Miami model's worldview mentioned above cannot be simply ignored. It requires thorough examination using modern observational tools and techniques for model-data fusion. Stability of normative knowledge is not its ultimate goal – the norms for estimates of terrestrial productivity must be evidence-based.</p

[FORSOL: bos-bodem model van het EXPECT model.]

Abstract niet beschikbaarThe FORSOL model is the forest-soil module of the EXPECT model. The expect model is a tool for scenario development of environmental policy plans. It covers the pathway of environmental pollutants from emissions, to effects on biotic and abiotic receptor systems. Effects of acidification, eutrophication and dessication on the forest-soil system are identified with the FORSOL model. Calculations of the model show a reasonable agreement with the results of other models. In the near future a sensitivity and uncertainty analysis of the model will be performed and the model will be expanded to allow calculations for more tree species and more soil typesDGM/S

[Modelling of the economic signification on national scale of effects from acidification, eutrophication and dessication at forests in the Netherlands ; a feasibility study.]

Abstract niet beschikbaarThe Directorate-General for the Environment of the Dutch government is interested in information about the economic impact of environmental protection policies. A first step in producing such information is to generate estimates of the macro-economic impact of policies in the area of acidification, eutrophication and dessication directed at forests in the Netherlands. The feasibility of producing reliable estimates is assessed in the present report. The conclusion of this study is that it is quite possible to generate a quantitative assessment of the macro-economic impact of environmental policies for forests in the Netherlands. The method described and evaluated in the report produces a partial estimate of the total benefits of environmental policies. Benefits in areas such as agriculture, monuments, health and other ecosystems than forests have not been addressed in this study.DGM/L

Dokumentatie van een geografisch expliciet dynamisch model van de koolstof cyclus

Dit rapport is ook verschenen als NOP-rapport onder nummer 410100045 in 1995De afgelopen decennia is de CO2 concentratie in de atmosfeer gestegen. De verwachting is, dat zonder een drastische beperking van de CO2 emissie de mondiale concentratie van dit broeikasgas medio volgende eeuw verdubbeld zal zijn. Om de gevolgen hiervan te kunnen bepalen, is een goed begrip van de mondiale koolstof (C) cyclus noodzakelijk. De terrestrische biosfeer is hier een belangrijk onderdeel van. De biosfeer bevat veel koolstof en is gevoelig voor klimaatverandering. Een modelmatige benadering is de meest bruikbare methode om goed inzicht te krijgen in de complexe interacties tussen klimaat, land en de C cyclus. Het terrestrische C model, beschreven in dit rapport, is onderdeel van het IMAGE 2 model (Integrated Model to Assess the Greenhouse Effect) maar kan ook als zelfstandig model opereren. Het C cyclus model simuleert zowel de uitwisseling tussen de diverse componenten van de biosfeer als de uitwisseling tussen de biosfeer en de atmosfeer. Alle berekeningen vinden plaats binnen een geografisch expliciet raster met een resolutie van 0.5 graad. Netto primaire produktie (NPP) is de sturende variabele in het model en is afhankelijk van het type vegetatie en van verschillende milieufactoren. Actuele NPP verandert als response op een verhoogde atmosferische CO2 concentraties en klimaat. Deze gesimuleerde terugkoppelingen zijn: stimulering van de plantengroei en verbeterde watergebruik-efficientie door verhoogde atmosferische CO2 concentraties, en het effect van temperatuur en vochtbeschikbaarheid op plantengroei en op decompositie. De actuele NPP waarden veranderen daarnaast als vervolg van verschuivingen in landbedekking door klimaatverandering. In tegenstelling tot vele andere modellen, houdt dit C model er rekening mee dat een verandering van landbedekking een langzaam proces is, waarin gedurende een zekere periode een instabiele situatie kan ontstaan. Toepassingen van het model worden gepresenteerd en het belang van de terrestrische biosfeer voor de C cyclus worden geevalueerd. Een van de belangrijkste conclusies is dat de rol van de biosfeer in de mondiale C cyclus niet mag worden onderschat en dat grote verschillen optreden in de regionale response patronen. Door deze aanpak en het opnemen van de specifieke terugkoppeling processen is het mogelijk om een beter inzicht te krijgen in de regionale verschillen van de C cyclus van de terrestrische biosfeer. Daarnaast heeft het model de mogelijkheid om de gevolgen van klimaatverandering en verschillende mitigatie-mogelijkheden te evalueren.The CO2 concentration in the atmosphere has increased considerably during the last century. Without strong reductions of greenhouse gas emissions, the concentration will double from the pre-industrial level in the middle of next century. For a better understanding of its consequences a thorough understanding of the global C cycle is important. The terrestrial biosphere is a crucial part of the C cycle, because of its large C exchange capacity and the sensitivity of its fluxes for changes in environmental conditions. The terrestrial C cycle model, described in this report, is a component of the Integrated Model to Assess the Greenhouse Effect (IMAGE 2) but can also be used in a stand-alone mode. The model simulates major C fluxes between the terrestrial biosphere and the atmosphere, and determines C storage in different compartments of the terrestrial biosphere on a 0.5 x 0.5 degree grid. The driving factor is the net primary production (NPP) of ecosystems. The actual value of NPP depends on the land cover characteristics in each grid cell and on different local environmental conditions. Actual NPP is altered by CO2 fertilization (again dependent on climate and several local conditions), the effects of a changing temperature and moisture availability on net plant photosynthesis and soil decomposition, and an increase of the water use efficiency of plants under increased atmospheric CO2 concentration. Shifting vegetation zones as a response to climatic change can also influence the actual land cover and therefore the global C cycle. Applications of the model are presented and the importance of the terrestrial C cycle for the global C cycle is evaluated. A major conclusion is that this role cannot be neglected and that large regional differences in response patterns exist. The model has the possibility to create a better regional understanding of the terrestrial C cycle and has the capability to evaluate the consequences of different impact and mitigation scenarios.DGM/L

Een rekenmethode voor het bepalen van het globale potentieel van Joint-implementation

Joint Implementation (JI) is een instrument om op goedkopere wijze de mondiale CO2 uitstoot te verminderen. Het mondiale potentieel voor JI is gedefinieerd als de fractie van de noodzakelijke vermindering van regionale CO2 uitstoot om de uitstootdoelstelling in een bepaald zichtjaar te bereiken, die kosten-effectiever in andere regio's kan worden uitgevoerd. De doelstellingen worden in multilaterale onderhandelingen geformuleerd en kunnen het uitgangspunt vormen voor bilaterale JI overeenkomsten. Hoe meer de multilaterale doelstellingen zijn gebaseerd op overwegingen van kosten-effectiviteit, hoe minder ruimte er overblijft voor aanvullende JI overeenkomsten. Des te strikter de CO2 uitstootdoelstellingen, des te groter de noodzakelijke mondiale uitstootvermindering en des te hoger het potentieel voor uitstootverminderende maatregelen in andere regio's. (Echter, vergeleken met minder strikte doelstellingen zal het potentieel voor JI lager zijn, omdat het potentieel is gedefinieerd als de fractie van de noodzakelijke uitstootvermindering.) JI zou de totale kosten van CO2 uitstootvermindering met 75 procent kunnen verlagen vergeleken met een situatie zonder JI, afhankelijk van de oorspronkelijke verdeling van CO2 doelstellingen, het zichtjaar en scenario veronderstellingen. De kostenbesparing voor "donor" landen zou meer dan 50 procent kunnen bedragen, zelfs als zou worden verondersteld dat subsidies voor maatregelen in "gast" landen 50 procent meer zouden bedragen dan de werkelijke kosten. Met JI zou de noodzakelijke binnenlandse uitstootvermindering in "donor" landen met de helft af kunnen nemen. In vergelijking met andere OESO regio's (Japan, Oceanie, Verenigde Staten) zijn de voordelen van JI voor West-Europa gering. Met andere woorden, in een wereldmarkt van JI projecten zou West- Europa stevige concurrentie kunnen ontmoeten.Joint Implementation (JI) is a means for reaching cheaper solutions to CO2 emission reductions. The global potential for JI is defined as the portion of the necessary regional CO2 emission reductions to meet the goals defined for a target year that can be more cost-effectively implemented in other regions. The goals will come from multilateral negotiations and may be the starting point of any bilateral negotiation process concerning JI-agreements. The more the goals will take cost-effectiveness criteria into account the less scope there will be for additional JI-agreements. In cases where the goals are stricter, the globally required emission reductions will be larger and consequently larger emission reductions could be be achieved in other regions. (However, as compared to the other cases presented in the report the potential for JI will be lower, since the potential is defined as a fraction of the necessary global emission reduction). JI could reduce the total costs of CO2 emission reduction by more than 75 percent compared to the situation without JI, depending on the initial distribution of CO2 targets, the target year and the scenario-assumptions. For donor countries the cost reductions could be more than 50 percent, even when it is assumed that the subsidies for emission-reduction measures in receptor countries are 50 percent higher than the actual costs. In donor countries the resulting domestic CO2 emission reductions after JI could be more than 50 percent less than the original goals before JI. In comparison to other OECD regions (Japan, Oceania, and the United States), Western Europe's gains from JI are less. In other words, in a world market for JI projects, Western Europe could face strong competition.DGM/L

Van Kyoto tot aan Den Haag - Europese perspectieven om het Kyoto Protocol te doen slagen

Summary of the 2nd Climate policy workshop in the framework of EFIEA, held in Amsterdam, April 18-19, 2000. Some of the most important issues to be resolved at COP6 were discussed among scientists, policy makers and stakeholders: EU leadership, Kyoto Mechanisms,domestic implementation issues and sinks. The workshop as well as this report serve as a preparation for COP6 in November 2000.Verslag van de 2e Klimaatbeleid workshop in het kader van EFIEA, gehouden in Amsterdam van 18-19 april 2000. Over een aantal van de belangrijkste onderwerpen voor COP6 (Den Haag) werd hier gediscussieerd met wetenschappers, beleidsmakers en belanghebbenden: EU leiderschap, Kyoto Mechanismen, binnenlandse implementatie maatregelen en putten (sinks). De workshop en het rapport dienen ter voorbereiding voor COP6 in november 2000