Optimal carbon storage and the choice between continuous cover forestry and clearcuts

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201509213643
Title: Optimal carbon storage and the choice between continuous cover forestry and clearcuts
Author: Assmuth, Aino
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Economics and Management
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2015
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201509213643
http://hdl.handle.net/10138/156598
Thesis level: master's thesis
Discipline: Miljöekonomi
Environmental Economics
Ympäristöekonomia
Abstract: Tässä pro gradu -työssä tutkitaan kahdella uudenlaisella metsäekonomisella mallilla optimaalisen hiilensidonnan vaikutusta siihen, kannattaako metsää päätehakata vai hoitaa jatkuvapeitteisenä. Aiemmista tutkimuksista poiketen taloudellisesti optimaalinen valinta näiden vaihtoehtojen välillä tehdään endogeenisesti optimoimalla. Tutkimuksessa yhteiskunta maksaa metsänomistajalle Pigou-tukea metsän kasvun myötä sitoutuvasta hiilestä. Analyysi keskittyy tukipolitiikkaan, joka huomioi myös puutuotteisiin sitoutuvan ja niistä vapautuvan hiilen. Työn ensimmäisessä osassa kysymystä optimaalisesta hiilensidonnasta tutkitaan jatkuva-aikaisella biomassamallilla, joka ei sisällä a priori oletuksia metsän päätehakkaamisen tai jatkuvapeitteisyyden paremmuudesta. Analyyttiset tulokset osoittavat, että hiilensidonnasta maksettu tuki lykkää harvennusten aloitusta ja kasvattaa optimaalista puuston tilavuutta yli kiertoajan. Jos hiilen hinta on korkea, puuston tilavuuden varjohinta on negatiivinen. Numeeristen tulosten mukaan metsän hoito jatkuvapeitteisenä muuttuu päätehakkaamista kannattavammaksi, kun hiilen hintaa kasvatetaan. Korkeampi korko voi johtaa suurempaan puuston tilavuuteen ja pidempään kiertoaikaan, mikä poikkeaa klassisella Faustmannin mallilla saatavasta tuloksesta. Seuraavaksi kysymystä tutkitaan hyödyntäen yksityiskohtaisempaa kokoluokkarakenteista transitiomatriisimallia, joka perustuu pohjoismaisiin empiirisesti estimoituihin kasvufunktioihin. Tämä lähestymistapa tuottaa biomassamallia tarkemman kuvauksen eri-ikäisrakenteisten metsien dynamiikasta ja käsittelyn optimoinnista. Numeeristen tulosten mukaan kaikki harvennukset tehdään yläharvennuksina ja puut korjataan sitä suurempina mitä korkeampi on hiilen hinta. Hiilen hinnoittelu pidentää optimaalista kiertoaikaa, ja jo maltillinen hiilen hinta muuttaa jatkuvapeitteisen metsänhoidon päätehakkaamista kannattavammaksi. Myös korkeampi korko johtaa pidempään kiertoaikaan. Päätehakkaaminen on sitä kilpailukykyisempää mitä tuottavampi kasvupaikka on. Molempien mallien mukaan hiilensidonta vaikuttaa merkittävästi optimaaliseen metsänkäsittelyyn ja tyypillisesti parantaa jatkuvapeitteisen metsänhoidon kilpailukykyä. Vastaavaa analyysia optimaalisesta hiilensidonnasta metsätaloudessa ei ole aiemmin esitetty. Lopuksi käsittelemme tutkimuksessa sovellettuja tukijärjestelmiä ilmastopolitiikan kehittämisen näkökulmasta.This study applies two novel forest economic models to analyze the effect of optimal carbon storage on the choice between clearcuts and continuous cover forestry. Unlike previous studies, we determine the economically optimal management regime endogenously, by optimization. We study a policy where the society pays forest owners a Pigouvian subsidy for the carbon that is sequestered by the stand as it grows. The focus of our analysis is a subsidy system that also takes into account the carbon both stored in and released from wood products. In the first part of the thesis, the question of optimal carbon storage is studied using a continuous time biomass model that does not include any a priori assumptions on clearcuts vs. continuous cover forestry. We show analytically that subsidized carbon sequestration postpones thinning and increases optimal stand volume along the rotation. With high carbon price the shadow value of stand volume becomes negative. Numerical results show that carbon prices within a realistic range may switch the optimal management regime from clearcuts to continuous cover management. A higher interest rate can lead to a higher stand volume and a longer optimal rotation, which contrasts the results of the classic Faustmann model. Next, the question is studied applying a more detailed size-structured transition matrix model based on empirically estimated Scandinavian growth data. This approach produces a more accurate description of the complex dynamics of uneven-aged stands and optimization of harvesting activities. According to numerical results, thinning is invariably carried out from above, and the size of the harvested trees increases with carbon price. Optimal rotation age increases with carbon price, and moderate carbon pricing is sufficient to switch the management regime to continuous cover management. Optimal rotation age also increases with interest rate. Clearcut management is the more competitive, the more productive is the site type. Both models suggest that carbon storage has a significant effect on optimal forest management, and that it typically favors continuous cover forestry. Similar analysis on optimal carbon storage in forestry has not been presented before. We also discuss various carbon subsidy systems in the context of developing climate policy.
Subject: carbon sequestration
continuous cover forestry
Faustmann model
optimal rotation
uneven-aged forestry


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Assmuth_progradu.pdf 3.137Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record