Det siste året har jeg tatt bilde hver uke av de samme trærne i en park i Oslo. Bildene viser hvordan trærne påvirker omgivelsene sine: om høsten viste bildene tilfeller der det var varmere under trærne enn lengre unna. Om vinteren viste de hvordan snøen legger seg på trærne og gradvis forsvinner. Men det rareste bildet er kanskje åpningsbildet i denne teksten, tatt om våren. Det viser tydelig at snøen rett under trærne smelter tidligere enn i åpent lende. Hvorfor er det så stor forskjell mellom snøsmelting i skogen og utenfor?

For å forstå skogens rolle i et endret klima, er det viktig å beskrive hvordan skogen påvirker lokalklimaet sitt gjennom blant annet snøsmelting. Forskere jobber med å beskrive disse effektene matematisk i sine modeller slik at de kan si noe om samspillet mellom skog og klimaendringer.

Variabelt snødyp i skogen

Bilde 2 er tatt etter et kraftig snøfall, i minusgrader. Her har det lagt seg snø på trekrona. Det gjør at det blir et tynnere snølag rett under treet. Et tynnere snølag smelter raskere enn en tykk snøpakke.

På de fine vinterdagene vi kjenner fra julefilmer, kan man se at det er kaldt fordi det ligger snø på greinene. Men når temperaturen varmes opp til null grader, drysser denne fine julesnøen ofte av, og kan skape en ring med snø rundt treet. Det bidrar til at det er stor variasjon i snødybden i en skog, Mye større enn i åpent lende. I skogen er det mye snø mellom trærne og lite snø rett inne ved trestammen. Det er også mindre vind i skogen, så snøen blåser ikke rundt eller jevnes ut av vinden.

Mindre snø i skogen fordi mer snø sublimerer

Neste effekt er at snøen på trekronene er mer utsatt for å omdannes til vanndamp og forsvinne til atmosfæren, sublimasjon. Feltforsøk fra Canada har vist at 30–40 prosent av årlig snøfall kan sublimere fra bartrær! (Hedstrom and Pomeroy, 1998). Jo høyere snøen ligger over bakken, jo mer utsatt er den for å gå over til vanndamp. Grunnen er at det er mer vind og turbulens lenger opp i høyden, og det gjør at det sublimerer lettere enn nede på bakken. Snø på greiner er altså mer utsatt for sublimering enn snø på bakken.

Denne siste effekten gjør at det totalt sett er mindre snø i skogen enn i åpent lende, ikke bare at snøen fordeles ujevnt. Hvis skogen gror igjen blir det et større areal hvor snøen kan sublimere. Vi kan ut i fra denne forståelsen anta at gjengroing vil gi noe mindre snø på landjorda fordi det sublimerer direkte fra trekronene (bilde 3).

Varmere i skogen: mer effektiv smelting

Skogen påvirker altså hvor mye vann det er tilgjengelig (både ved sublimasjon, og ved å påvirke om snøen smelter eller fortsetter å være kald), men også hvor mye energi det er tilgjengelig. Nå skal vi se litt nærmere på det siste.

Lufta i skogen er varmere enn lufta i åpent lende, særlig om vinteren og om natta. Så snart temperaturen bikker over 0 °C, smelter snøen, den legger seg ikke. Terskelen 0 °C er veldig viktig for om snøen blir liggende på bakken eller ikke.

Det fjerde bildet viser at det er minusgrader på gresset, men rett under treet er det plussgrader. Bildet er tatt om høsten etter en av sesongens første frostnetter. Frosten er fortsatt tydelig på gresset, men det er ikke lenger frost under trærne. Hvis det skulle begynne å snø rett etter at dette bildet er tatt ville det smelte nær trærne, men på gresset kunne det ha lagt seg snø.

Snø reflekterer sollys mer effektivt enn barmark, trekroner og trestammer (les mer om albedo i andre bloggposter på denne bloggen). Når en mørkere overflate absorberer mer solstråling og gjør det om til varmestråling, gjør det at snøen smelter lettere. Denne effekten blir viktig utover våren, når sola kommer tilbake. Da smelter det mer der hvor det er mørke overflater. Du kan teste dette ved å spre aske, sagflis eller lignende på snøen og se hvor mye raskere det smelter enn omgivelsene, som jeg gjorde på parsellen min våren 2018 (bilde 5).

Alle disse effektene virker sammen til å gi tidligere smelting rett under trærne. Likevel viser det seg at snøen ofte blir liggende på skogbunnen (ikke nødvendigvis rett under trærne) lengre utover våren.

Senere smelting i skogen

I en ordentlig skog, ikke for de to parktrærne jeg fotograferte, kommer det mindre direkte sollys inn på snøen i skogen (bilde 6). Derfor blir snøen ofte liggende på skogbunnen lengre utover våren enn i åpent lende. Denne skyggingen gjør at smeltingen går saktere enn i det åpne området utenfor skogen. Mindre vind i skogbunnen gir også mindre sublimering direkte fra bakken.

Skogen påvirker både hvor mye vann det er tilgjengelig (vannbalansen) i området og hvor mye stråling det er tilgjengelig for eksempel for å smelte snø (energibalansen). Begge effektene er viktige.

Tidligere smelting på grunn av mindre snø eller mer effektiv smelting nær trærne?

Jeg viste bildene til flere kollegaer og spurte:

– Hvorfor smelter snøen tidligere rett under parktrærne? Avhengig av hvem jeg spurte, fikk jeg ulikt svar.

Spør du de som bryr seg mest om hvor mye stråling det er tilgjengelig, vil de nok svare at trærne tar opp mer solstråling og sender dette ut som varmestråling, og derfor smelter det raskere nær stammen. Spør du de som er mest opptatt av tilgjengelig vann, er de nok tilbøyelige til å svare at snøen under trærne smelter tidligere fordi det tynne snødekket under trekrona gjør at det skal mindre til før snøen smelter. Derfor sees forskjellen ekstra tydelig på bilder.

Begge fenomenene spiller inn ulikt på forskjellige tider av året, og man kan ikke fra bilder se hvor viktig den ene eller den andre effekten er. Da må det mer detaljerte studier til, hvis man er interessert i å studere prosessene på detaljert skala. Både vannbalansen og energibalansen spiller inn. Trærne med gressringene under kan være laboratorier for å forstå hvordan snøen legger seg om vinteren og smelter om våren.

Beskrive effektene i klimamodeller

Skog påvirker lokalklimaet sitt gjennom blant annet snøsmelting, fordampning og andre relevante prosesser. Først når disse prosessene er forstått og beskrevet matematisk kan forskerne ta hensyn skogens rolle i klimaframskrivningene. Snøakkumulasjon og snøsmelting er godt forstått og modellert i åpent lende, men mer komplekse prosesser virker inn der det er skog. NIBIO og NVE jobber med å forstå disse tingene, og lage landsdekkende kart over endringer i vegetasjons- og snøendringer.

Hydrologiske modeller utvikles nå til å inneholde en bedre beskrivelse av energibalanse og effekter av vegetasjon på snø, fordampning og sublimasjon (Huang, 2019). Når prosessene beskrives bedre, kan forskerne si mer om hvordan klimaendringene, inkludert endringer i skogen, påvirker endringer i hydrologi (snø, avrenning, flom, tørke) i fortid og framtid. Først når disse prosessene er forstått og beskrevet matematisk kan forskerne ta hensyn til skogens rolle i klimaframskrivningene.

Bildene i denne bloggen viser hvordan ett enkelt tre kan påvirke hvordan snøen legger seg og smelter. Klimaframskrivninger må derimot gjøres på større skala; de mest detaljerte klimaframskrivningene for Norge er regnet ut for ruter på én kvadratkilometer. I Oslo-sammenheng tilsvarer dette et område fra Blindern t-bane, til Ullevål sykehus og ned til Majorstua. Det er plass til mange trær innenfor 1x1 km! Hvis klimaendringene gir mye gjengroing, skulle vi også forvente mer sublimering og altså mindre snø på bakken, men til gjengjeld at den blir liggende lenger utover våren. Å forene variasjonen for ett enkelt tre på liten skala til en grovere modellskala er et tema det forskes mye på.

Litteratur

• Hedstrom N., Pomeroy, J. (1998) Accumulation of Intercepted Snow in the Boreal Forest: Measurements and Modelling, Hydrological Processes 12: 1611–1625
• Huang, S., S. Eisner, J. Magnusson, C. Lussana, X. Yang, S. Beldring. (2019) Improvements of the spatially distributed hydrological modelling using the HBV model at 1 km resolution for Norway. Journal of Hydrology, 557:123585, https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2019.03.051
• Lundberg, A., Halldin, S. (2001) Snow interception evaporation. Review of measurement techniques, processes, and models. Theor Appl Climatol 70, 117–133. https://doi.org/10.1007/s007040170010

Om forfatteren:

Irene Brox Nilsen er ansatt ved Norges vassdrags- og energidirektorat, og er tilknyttet Norsk klimaservicesenter. Nå jobber hun i grenseflaten mellom forskere, beslutningstakere og planleggere/konsulenter, ofte i en tverrfaglig kontekst. Hun ble ferdig med PhD i hydrologi i 2017 og har undervist ved Universitetet i Oslo i flere år.