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Carbon balance of the taiga forest within Alaska: present and future

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Forest biomass, rates of production, and carbon dynamics are a function of climate, plant species present, and the structure of the soil organic and mineral layers. Inventory data from the U.S. Forest Service (USFS) Inventory Analysis Unit was used to develop estimates of the land area represented by the major overstory species at various age-classes. The CENTURY model was then used to develop an estimate of carbon dynamics throughout the age sequence of forest development for the major ecosystem types. The estimated boreal forest area in Alaska, based on USFS inventory data is 17 244 098 ha. The total aboveground biomass within the Alaska boreal forest was estimated to be 815 330 000 Mg. The CENTURY model estimated maximum net ecosystem production (NEP) at 137, 88, 152, 99, and 65 g·m–2·year–1 for quaking aspen (Populus tremuloides Michx.), paper birch (Betula papyrifera Marsh.), balsam poplar (Populus balsamifera L.), white spruce (Picea glauca (Moench) Voss), and black spruce (Picea mariana (Mill.) BSP) forest stands, respectively. These values were predicted at stand ages of 80, 60, 41, 68, and 100 years, respectively. The minimum values of NEP for aspen, paper birch, balsam poplar, white spruce, and black spruce were –171, –166, –240, –300, and –61 g·m–2·year–1 at the ages of 1, 1, 1, 1, and 12, respectively. NEP became positive at the ages of 14, 19, 16, 13, and 34 for aspen, birch, balsam poplar, white spruce, and black spruce ecosystems, respectively. A 5°C increase in mean annual temperature resulted in a higher amount of predicted production and decomposition in all ecosystems, resulting in an increase of NEP. We estimate that the current vegetation absorbs approximately 9.65 Tg of carbon per year within the boreal forest of the state. If there is a 5°C increase in the mean annual temperature with no change in precipitation we estimated that NEP for the boreal forest in Alaska would increase to 16.95 Tg of carbon per year.

La biomasse forestière, les taux de production et la dynamique du carbone sont fonction du climat, des espèces de plantes présentes et de la structure des couches organiques et minérales du sol. Les données d'inventaire de l'unité d'analyse d'inventaire du Service forestier des États-Unis ont été utilisées pour fournir des estimés de la superficie du territoire occupée par les diverses classes d'âge des principales essences dominantes. Le modèle CENTURY a ensuite été utilisé pour fournir un estimé de la dynamique du carbone ventilée par classes d'âge pour les principaux types d'écosystèmes. Sur la base des données d'inventaire, la superficie de forêt boréale de l'Alaska est estimée à 17 244 098 ha. La biomasse aérienne totale de la forêt boréale de l'Alaska a été estimée à 815 330 000 Mg. Le modèle CENTURY a estimé la production maximale nette de l'écosystème (NEP) à 137, 88, 152, 99 et 65 g·m–2·an–1 respectivement pour des peuplements forestiers de tremble (Populus tremuloides Michx.), de bouleau blanc (Betula papyrifera Marsh.), de peuplier baumier (Populus balsamifera L.), d'épinette blanche (Picea glauca (Moench) Voss) et d'épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP). Ces valeurs ont été prédites respectivement pour des âges de peuplement de 80, 60, 41, 68 et 100 ans. Les valeurs minimales de NEP pour le tremble, le bouleau à papier, le peuplier baumier, l'épinette blanche et l'épinette noire étaient de –171, –166, –240, –300 et –61 g·m–2·an–1 aux âges respectifs de 1, 1, 1, 1 et 12 ans. La NEP devenait positive aux âges de 14, 19, 16, 13 et 34 ans respectivement pour les écosystèmes de tremble, de bouleau à papier, de peuplier baumier, d'épinette blanche et d'épinette noire. Une augmentation de 5°C de la température moyenne annuelle aboutit à une production et une décomposition prédites plus élevées dans tous les écosystèmes, ce qui entraîne une augmentation de la NEP. Nous estimons que la végétation actuelle absorbe approximativement 9,65 Tg de carbone par année dans la forêt boréale de l'état. S'il y a une augmentation de 5°C dans la température moyenne annuelle sans changements dans les précipitations, nous estimons que la NEP des forê

Document Type: Research Article

Publication date: May 1, 2002

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