Troposfäriskt ozon - Effekter på vegetation och kollagring Håkan Pleijel Växt- och miljövetenskaper Göteborgs universitet
Innehåll - översikt Effekter av ozon på vegetation Jordbruksgrödor Skogsträd Ozonhalt och ozonupptag Interaktion med klimatförändringar Effekter på kollagring i ekosystem Slutsatser och kommentarer
Effekter av ozon på vegetation Upptäckes i Kalifornien i slutet av 1940-talet Effekter mest synliga skador på vissa växter uppmärksammades i Europa på 1970-talet Många av effekterna är osynliga Skott:rot-förhållandet ökar Kvaliteten hos grödor förändras (+/-) Numera effekter påvisade i stora delar av världen, t ex Mexico, Kina, Indien
Synliga ozonskador Vissa växter får synliga skador efter perioder mer höga ozonhalter ozonepisoder Vissa typer av klöver mycket känsliga Observerades först i USA: t ex på spenat, tobak och ponderosa-tall
Ozon ger gula blad
som vissnar tidigare
Upptaget av ozon till växten avgör Upptaget sker genom klyvöppningarna, små reglerbara porer på bladen. Klyvöppningarnas öppningsgrad styrs av ljus, temperatur, fuktighet i mark och luft mm. Upptaget är alltså känsligt för klimatzon och klimatförändringar. Nordiskt klimat gynnsamt för ozonupptag.
Jämförelse av ozonindex Risk baserad på koncentration Risk baserad på ozonupptag
Ozondynamik i norr 60 50 Nikkaluokta Palovare Myrberg Esrange Råö Ozone (nmol mol -1 ) 40 30 20 10 2004-2008 0 2 4 6 8 10 12 Month Klingberg et al. 2009 Ambio
Ozonexponering i fältkammare
Filtrering av luften tar bort ozon har i de flesta fall lett till ökad skörd hos vete Number of experiments 12 10 8 6 4 medelvärde 9% median 7% 30 experiment 9 länder 3 kontinenter 19 vetesorter 2 0 <0.95 0.95-1.00 1.00-1.05 1.05-1.10 1.10-1.15 1.15-1.20 1.20-1.25 1.25-1.30 > 1.30 CF-to-NF ratio for grain yield Pleijel 2011 Env Poll
Uppskattat bortfall av ozon: 7-12% för vete Van Dingenen et al 2009
Dos-responssamband för vete POD = Phytotoxic Ozone Dose 1.2 1.2 1.0 1.0 Relative yield 0.8 0.6 0.4 Relative protein yield 0.8 0.6 0.4 0.2 0 y = 1.01 0.049 * POD6 r 2 = 83.0% p < 0.001 BE FI IT SE 0 1 2 3 4 5 6 0.2 0 y = 1.01 0.033 * POD6 r 2 = 60.3% p < 0.001 BE FI SE 0 1 2 3 4 5 6 POD6, mmol m -2 POD6, mmol m -2 Pleijel et al. 2007 Atm Env Piikki et al. 2008 Eur J Agr
Skogsträd Två viktiga storskaliga långtidsförsök i världen Aspen Face, USA - lövträd Krantzberg Forest, Tyskland - bok Båda visar uthållig negativ effekt på ekosystemens biomassa Effekt på kollagring gäller både levande biomassa och dött organiskt material i mark
Klingberg et al. 2011, Tellus A
Modellering av risk för framtida ozonskador på vegetation MATCH Ozonkoncentration RCA3 temperatur luftfuktighet markfuktighet solstrålning vindhastighet Emissioner konstanta representerar år 2000 IPCC A2 (& B2 )scenarion Tre 30-årsperioder 1961-1990 2021-2050 2071-2100 Samarbete med Magnuz Engardt, SMHI
Generic crop O 3 risk AF st 3 gen (mmol m -2 PLA) 50 40 30 20 10 1961-1990 2021-2050 A2 2071-2100 A2 Ökad [O 3 ] viktig 50 40 30 20 10 Ozone concentration (ppb) 0 Ökad temperatur viktig FI22 FI37 SE32 SE11 DE02 DE03 FR10 FR13 ES09 ES07 Site Luftfuktighet begränsande 0 - motverkar ökad [O 3 ] Klingberg et al. 2011, Tellus A
Generic deciduous tree O 3 risk AF st 1.6 gen (mmol m -2 PLA) 40 35 30 25 20 15 10 5 1961-1990 2021-2050 A2 2071-2100 A2 50 40 30 20 10 Ozone concentration (ppb) 0 FI22 FI37 SE32 SE11 DE02 DE03 FR10 FR13 ES09 ES07 Site Klingberg et al. 2011, Tellus A 0
Betydelse av markfuktighet AF st 1.6 gen (mmol m -2 PLA) with SWP response 30 25 20 15 10 5 0 1961-1990 2021-2050 A2 2071-2100 A2 FI22 FI37 SE32 SE11 DE02 DE03 FR10 FR13 ES09 ES07 Site Klingberg et al. 2011, Tellus A
Framtida ozon och kollagring Sitch et al 2007, Nature
Direkt och indirekt bidrag från ozon till radiative forcing Ozon påverkar fotosyntes Mindre koldioxid tas upp från atmosfären Mer koldioxid kvar i atmosfären Starkare växthuseffekt Effekten ungefär lika stor som av ozon som växthusgas i sig den tredje viktigaste enligt IPCCs senaste rapport Sitch et al 2007, Nature
Ny analys: ozonbildande ämnens bidrag till växthuseffekten Collins et al 2010, JGR
Slutsatser och kommentarer Ozon påverkar grödor (även kvalitet), skogsträd och andra växter negativt Växternas ozonupptag är viktigare än koncentrationen av ozon i luften risker förknippade med ozon är därför känsliga för klimat och klimatförändringar Risk:koncentration - förhållandevis hög i tempererat klimat; kan öka i Norden om temperaturen stiger Ozon kan ha en betydande effekt på ekosystemens kollagring och därmed bidra till klimatpåverkan kvantifiering osäker Forskning och utveckling om ozon och kollagring kommer at ske bland annat inom BECC- och MERGE-programmen samt inom ICP Vegetation (LRTAP-konventionen)