Modeling climate change effects}{on forest ecosystems of Turkey

Abstract

Yeryüzünün karasal evrimi, orman ekosistemlerini etkileyecek gelecek stresleri tahmin edebilmek açısından incelenmesi gereken bir konudur. Ormanlardaki farklı topluluk kompozisyonları ve tür dağılımları farklı uzamsal sıcaklık örüntülerine neden olur ve insanlar dahil karasal canlılara farklı hizmetler sağlar. Bu nedenle bitki örtüsü davranışlarının geleceğe yönelik simulasyonlarının gerçekleştirilmesi gereklidir. Bu amaçla, bu çalışmada iyi dokumante edilmiş, test edilmiş ve sıkça kullanılan LPJ-GUESS (Lund-Potsdam-Jena General Ecosystem Simulator) modeli kullanılmıştır. LPJ-GUESS, simule edilen birimleri bitki işlevsel tipleri (Plant Functional Type -PFT) ya da türler olan bir ekosistem modelidir. LPJ-GUESS modelinde iklimdekideğişimler, bitki büyümesini sıcaklığın solunumun sürdürülebilmesi ve fotosentez kinematiği üzerine etki etmesi, toprak suyu miktarının stomasal iletim ve fotosentezüzerine etkisi ve fenolojideki değişimler bağllamında değişmektedir. Model, Türkiye üzerindeki bir kara parçasını kapsayan bir pencerede 0:5 enlem ve boylam çözünürlüğünde uygulandı. Türkiye0nin en önemli ağaç türleri belirlendi ve herbirinin fizyolojileri ve yaşam öykülerine karşılık gelen bitki işlevsel tipi parametreleri ifade edildi. Girdi verileri olarak FAO toprak verisi ile (1961-1999) NCEP/NCAR Reanaliz Projesi küresel aylık sıcaklık, yağış, bulutluluk verisetleri kullanıldı. Gelecek iklim bilgisi (2010-2100) ECHAM5 küresel iklim modeli sonuçlarının RegCM3 yerel iklim modelinin A2 salınım senaryosu için kullanılmasıyla üretildi. çıktılar biyokütle ve ekosistemin yıllık net üretiminin gridlenmiş değerleri şeklinde incelendi. Ekosistem modeli, 1961-1999 atmosferik CO2 durumuna göre güncel ekosistem dağılımını düzgün bir şekilde oluşturdu. Yapılan simulasyonlara göre Türkiye'nin ulusal ormanlarındaki başlıca ağaç türlerinin dağılımında ve topluluk kompozisyonunda değişim olacağı öngörüldü. Simulasyonlar sonucunda artan sıcaklık ve uzayan büyüme sezonunun akdenizel iğne yapraklı herdem yeşil bitki tipleri ile sıcağa ve kuraklığa dayanılı çalı türlerinin kuzeye ilerlemesine imkan tanıdığı gözlemlendi. Bu çalışmada, toprak kullanımı ve ormancılık gibi insan etkileri hesaba katılmadan doğal bitki örtüsü potansiyeli simule edilmiştir.

In order to predict future stresses on forest ecosystems, the terrestrial evolution of Earthis needed to be studied. Different tree compositions and distributions of forests, providedifferent temperature patterns and different services to terrestrial animals, includinghumans. Therefore, it is imperative to understand the responses of vegetation underchanging climate by simulations.For this purpose, well documented, well tested and widely used LPJ-GUESS(Lund-Potsdam-Jena General Ecosystem Simulator) framework is used in this study.In LPJ-GUESS the simulation units can be either PFTs (Plant Functional Types) orspecies. In the model, the changes in climate affect growth of the trees through changesin phenology, photosynthesis kinematics and soil water amount.The model is applied over a window covering the entire landmass of Turkey at aresolution 0.5 longitude and latitude. The most important tree species (and a shrub)of Turkey are determined and their PFT parameterizations are done according tophysiology, phenology and life-history of each. FAO Soil soil types, (1961-1999)NCEP/NCAR Reanalysis Project global temperature, precipitation and insolationdatasets and (2010-2100) ECHAM5 global circulation model A2 scenario datasetsdownscaled by RegCM3 regional circulation model are given as input. The results areevaluated as gridded values of biomass and annual net primary production.LPJ-GUESS successfully generated the modern distribution of vegetation. Accordingto the results of future simulations, it is seen that there are going to be changesin the distribution and community composition of main trees in Turkey. Increasingtemperatures and prolonging growth season enables the movement of mediterraneanneedle-leaved species northwards whereas cold and moisture loving species shrink intotal biomass and area. Anthropogenic effects are not taken into consideration in thisstudy.