Climate change impacts on natural forest disturbances : bark beetle damage potential and management adaptations

Abstract

Across the world, forests offer essential resources for humans and many other species, but they are now threatened by increasing wind damages, wildfires, droughts, and insect outbreaks due to climate change. This thesis examines the impact of climate change on natural forest disturbances, focusing on damage due to the European spruce bark beetle (Ips typographus L.) and how forest management can adapt to it. To investigate these issues, three papers were produced. The first paper presented a review of the natural disturbances in European forests, while also assessing how climate change affects them. Additionally, 39 disturbance models were analyzed to determine their applicability for large scale forest management planning. The second paper applied and evaluated a model to estimate bark beetle damage in Norway under current and future climate. This proved to be a useful initial estimate for bark beetle damage in the country. Furthermore, it revealed that the most important spruce-growing regions in Norway currently face a low risk of experiencing severe bark beetle damage, but climate change could double the damage caused by the insects. The third paper explored how incorporating bark beetle damage into forest management can offer economic gains to forest owners. Old, low density stands with a high proportion of Norway spruce trees Picea abies (L.) H. Karst.), located in more productive sites, may economically benefit the most from shorter rotation lengths. Additionally, adopting more mixed stands can increase forest owners' benefits and support forest ecosystems' sustainability and resilience under climate change. This work represents a first effort in analyzing and estimating the impact of bark beetle damage under climate change in Norway, therefore there is still room for improvement. A systematic compilation of quantitative data on bark beetle damage in Norway could feed future models, also enabling the examination of wind damage, droughts, and soil composition that can influence tree’s vulnerability to bark beetles. Finally, embracing a holistic perspective that considers other natural disturbances is crucial for developing effective measures to maintain the health, resilience, and productivity of forests in a changing climate.

I et globalt perspektiv sørger skog for helt essensielle ressurser for mennesker og mange andre arter. På grunn av klimaendringene er imidlertid skogene truet av økte skader på grunn av vind, brann, tørke og insekter. Denne avhandlingen tar for seg virkninger som klimaendringer har for ulike typer skogskader med et hovedfokus på skader fra stor granbarkbille (Ips typographus L.) og tilpasninger av skogbehandlingen til dette. Avhandlingen består av tre artikler. I den første ble det gjort en litteraturstudie for å kartlegge hvordan skogskader blir påvirket av klimaendringer i europeiske skoger. I tillegg ble 39 eksistrenende skogskademodeller vurdert med hensyn på egnethet for bruk i analyser av skogbehandling for større skogarealer. I den andre artikkelen ble det testet ut og evaluerte en modell for estimering av skader etter granbarkbiller i Norge under nåværende og framtidig klima. Modellen synes å gi tilfredsstillende estimater for omfanget av barkbilleskader som kan forventes i Norge, med en relativt lav risiko for alvorlige skader under dagens klima i regioner med mye gran, men med en mye større risiko med de forventede klimaendringene. Den tredje artikkelen utforsket hvordan en kan gi skogeiere økonomiske gevinster ved å inkludere informasjon om forventede barkbilleskader under planleggingen av skogbehandlingen. I eldre skogbestand, med stor andel gran og med lav tetthet, og spesielt på gode boniteter, vil det være særlig lønnsomt å operere med lavere omløpstider. Økt innblanding av andre treslag enn gran gjennom skogbehandlingen vil også kunne gi økonomiske gevinster, i tillegg til at skogøkosystemet generelt vil framstå som mer motstandsdyktig mot barkbilleskader under de forventede klimaendringene. Denne avhandlingen representerer et første forsøk på å analysere og estimere konsekvenser av barkbilleskader under klimaendringer i Norge. Det er derfor behov for ytterliggere forskning innenfor dette teamet. En systematisk innsamling av data for barkbilleskader i Norge vil kunne forbedre framtidige modeller, der også faktorer som vindskader, tørke og jordforhold inngår i grunnlaget når trærs sårbarhet for angrep fra barkbiller skal estimeres. Et slikt helhetlig perspektiv på skogskader er helt nødvendig for å komme fram til tiltak der helse, motstandsdyktighet og produktivitet for skogene blir ivaretatt under klimaendringene.