DOI: https://doi.org/10.1038/s41558-024-02068-1
تاريخ النشر: 2024-07-24
المؤلف: Jonah Busch وآخرون
الموضوع الرئيسي: الحفاظ على البيئة، التنوع البيولوجي، وإدارة الموارد
الطرق
في هذه الدراسة، قمنا بتطوير إطار شامل لتقييم التكلفة الفعالة لاستراتيجيات إعادة التحريج لتخفيف آثار تغير المناخ عبر 138 دولة ذات دخل منخفض ومتوسط (LMICs). قمنا بإنشاء ست طبقات بيانات مكانية بدقة 1 كم، والتي شملت: (1) تكاليف تنفيذ التجديد الطبيعي (بالدولار الأمريكي لكل هكتار)، (2) تكاليف تنفيذ المزارع (بالدولار الأمريكي لكل هكتار)، (3) تكاليف الفرصة لإعادة التحريج (بالدولار الأمريكي لكل هكتار)، (4) الجنس المحتمل للمزارع، (5) تراكم الكربون من خلال التجديد الطبيعي (بالطن من الكربون لكل هكتار)، و(6) تراكم الكربون من خلال المزارع (بالطن من الكربون لكل هكتار). بالإضافة إلى ذلك، قمنا بإدراج مقاييس للكربون المخزن في منتجات الخشب والإيرادات الصافية من مبيعات منتجات الخشب.
لتحديد التكلفة الفعالة لطرق إعادة التحريج، قمنا بحساب منحنيات تكلفة التخفيض الهامشية، محددين تكلفة التخفيض لكل طريقة (بالدولار الأمريكي لكل طن من CO₂) وتحديد النهج الأكثر فعالية من حيث التكلفة في كل موقع. يمكن العثور على منهجيات مفصلة لبناء طبقات البيانات المكانية والمعادلات المستخدمة في تحليلنا في المعلومات التكميلية.
النتائج
في هذا القسم، يتم تقديم نتائج الدراسة حول فرص إعادة التحريج في 138 دولة ذات دخل منخفض ومتوسط، مع التركيز على التكاليف وتراكم الكربون على مدى فترة 30 عامًا، مع خصم بنسبة 5% سنويًا. تُقدّر تكلفة التنفيذ المتوسطة للتجديد الطبيعي بـ 140 دولارًا لكل هكتار (ها) (نطاق العشرية (IR): 47-183 ها)، بينما تكاليف إعادة التحريج بالمزارع أعلى بكثير عند 3,729 ها (IR: 1,530-11,675 ها). تكاليف الفرصة، التي تكون عمومًا أعلى وأكثر تقلبًا، لها وسطي قدره 4,807 ها (IR: 516-13,980 ها)، مع قيم محددة قدرها 4,770 ها (IR: 462-13,947 ها) لمناطق التجديد الطبيعي و5,054 ها (IR: 695-14,376 ها) لمناطق المزارع.
تحدد الدراسة جنس الأوكاليبتوس كأكثر جنس شجري احتمالاً للمزارع، حيث يغطي 45.5% من المساحة الممكنة للمزارع، يليه جنس كونينغامي (14.5%) وآخرون. تشير نماذج تراكم الكربون إلى أن التجديد الطبيعي يحقق قيمة حالية متوسطة قدرها 60.2 طن من الكربون (tC) لكل هكتار (IR: 26.4-77.7 tC)، مع 36.5 tC (IR: 10.3-50.4 tC) في الكتلة الحيوية فوق الأرض. في المقابل، تؤدي إعادة التحريج بالمزارع إلى تراكم كربون متوسط أقل قدره 44.6 tC ها (IR: 3.7-115.8 tC)، مع 15.2 tC (IR: 1.1-35.7 tC) في الكتلة الحيوية فوق الأرض و23.5 tC مخزنة في منتجات الخشب (IR: 0.7-71.2 tC)، مما يبرز الفروق في إمكانيات احتجاز الكربون بين النهجين.
المناقشة
في هذه الدراسة، نقوم بتحليل التكلفة الفعالة لاستراتيجيات إعادة التحريج، مع التركيز بشكل خاص على مقارنة التجديد الطبيعي والغابات المزروعة عبر الدول ذات الدخل المنخفض والمتوسط. تشير نتائجنا إلى أن كلا الطريقتين تقدمان تكاليف تخفيض متوسطة قابلة للمقارنة—23.80 دولارًا لكل طن من CO2 للتجديد الطبيعي و23.00 دولارًا لكل طن للمزارع—عبر المناطق الأرضية المناسبة. من الجدير بالذكر أن التجديد الطبيعي يُعتبر الخيار الأكثر فعالية من حيث التكلفة في 46% من 593 مليون هكتار تم تقييمها، خاصة في مناطق مثل غرب المكسيك وأجزاء من إفريقيا وآسيا. على النقيض، فإن المزارع أكثر فائدة في مناطق مثل الكاريبي وجنوب شرق آسيا. من خلال اختيار الطريقة الأكثر فعالية من حيث التكلفة لكل موقع، يمكن تقليل تكلفة التخفيض المتوسطة إلى 12.50 دولارًا لكل طن من CO2، مما يظهر الإمكانية لتحقيق تخفيض كبير في آثار المناخ.
تُقدّر تحليلاتنا أن التجديد الطبيعي يمكن أن يحتجز ما يصل إلى 21.8 غيغا طن من CO2 والمزارع حتى 22.6 غيغا طن من CO2 بتكاليف تقل عن 50 دولارًا لكل طن من CO2. يمكن أن يؤدي تنفيذ الطريقة الأكثر فعالية من حيث التكلفة لإعادة التحريج في كل موقع إلى تحقيق إمكانيات أكبر تصل إلى 31.4 غيغا طن من CO2. تبرز الدراسة أن إعادة التحريج يمكن أن توفر فرص تخفيض كبيرة بتكاليف منخفضة، متجاوزة التقديرات السابقة وتؤكد على الحاجة إلى نهج متوازن يدمج بين التجديد الطبيعي والمزارع. ومع ذلك، تعترف التحليلات أيضًا بالقيود، مثل عدم احتساب التكاليف الخارجية أو التحيزات المحتملة في اختيار المواقع، والتي قد تؤثر على التقديرات العامة لإمكانات التخفيض. في النهاية، تدعو نتائجنا إلى استراتيجية متنوعة لإعادة التحريج تتماشى مع السياقات البيئية والاجتماعية والاقتصادية المحلية لتعظيم جهود تخفيف آثار المناخ.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41558-024-02068-1
Publication Date: 2024-07-24
Author(s): Jonah Busch et al.
Primary Topic: Conservation, Biodiversity, and Resource Management
Methods
In this study, we developed a comprehensive framework to assess the cost-effectiveness of reforestation strategies for climate change mitigation across 138 low- and middle-income countries (LMICs). We constructed six spatial data layers at a 1 km resolution, which included: (1) implementation costs of natural regeneration (in US$ per hectare), (2) implementation costs of plantations (in US$ per hectare), (3) opportunity costs of reforestation (in US$ per hectare), (4) likely plantation genus, (5) carbon accumulation through natural regeneration (in tC per hectare), and (6) carbon accumulation through plantations (in tC per hectare). Additionally, we incorporated metrics for carbon stored in wood products and net revenue from wood product sales.
To quantify the cost-effectiveness of reforestation methods, we calculated the marginal abatement cost curves, determining the abatement cost for each method (in US$ per ton of CO₂) and identifying the most cost-effective approach at each site. Detailed methodologies for constructing the spatial data layers and the equations used in our analysis can be found in the Supplementary Information.
Results
In this section, the results of the study on reforestation opportunities in 138 low- and middle-income countries are presented, focusing on costs and carbon accumulation over a 30-year period, discounted at 5% annually. The median implementation cost for natural regeneration is estimated at $140 per hectare (ha) (interdecile range (IR): $47-183 ha), while plantation reforestation costs significantly more at $3,729 ha (IR: $1,530-11,675 ha). Opportunity costs, which are generally higher and more variable, have a median of $4,807 ha (IR: $516-13,980 ha), with specific values of $4,770 ha (IR: $462-13,947 ha) for natural regeneration areas and $5,054 ha (IR: $695-14,376 ha) for plantation areas.
The study identifies Eucalyptus as the most likely tree genus for plantations, covering 45.5% of the plantation-feasible area, followed by Cunninghamia (14.5%) and others. Carbon accumulation models indicate that natural regeneration yields a median present value of 60.2 tons of carbon (tC) per hectare (IR: 26.4-77.7 tC), with 36.5 tC (IR: 10.3-50.4 tC) in aboveground biomass. In contrast, plantation reforestation results in a lower median carbon accumulation of 44.6 tC ha (IR: 3.7-115.8 tC), with 15.2 tC (IR: 1.1-35.7 tC) in aboveground biomass and 23.5 tC stored in wood products (IR: 0.7-71.2 tC), highlighting the differences in carbon sequestration potential between the two approaches.
Discussion
In this study, we analyze the cost-effectiveness of reforestation strategies, specifically comparing natural regeneration and plantation forestry across low- and middle-income countries. Our findings indicate that both methods present comparable median abatement costs—$23.80 per ton of CO2 for natural regeneration and $23.00 per ton for plantations—across suitable land areas. Notably, natural regeneration is identified as the more cost-effective option in 46% of the 593 million hectares assessed, particularly in regions such as Western Mexico and parts of Africa and Asia. Conversely, plantations are more advantageous in areas like the Caribbean and Southeast Asia. By selecting the most cost-effective method for each site, the median abatement cost could be reduced to $12.50 per ton of CO2, demonstrating the potential for significant climate mitigation.
Our analysis estimates that natural regeneration could sequester up to 21.8 GtCO2 and plantations up to 22.6 GtCO2 at costs below $50 per ton of CO2. Implementing the most cost-effective reforestation method at each site could yield an even greater potential of 31.4 GtCO2. The study highlights that reforestation could provide substantial low-cost abatement opportunities, exceeding previous estimates and emphasizing the need for a balanced approach that incorporates both natural regeneration and plantations. However, the analysis also acknowledges limitations, such as not accounting for offsite costs or potential biases in site selection, which could affect the overall estimates of abatement potential. Ultimately, our findings advocate for a diversified reforestation strategy that aligns with local ecological and socio-economic contexts to maximize climate mitigation efforts.