Ny doktorgrad gir metode for å måle skogens beskyttende effekt mot jordskred

Røtter fungerer som armering i betong

Doktorgraden handler om et spørsmål fagfolk lenge har tatt for gitt: at skog stabiliserer bratte skråninger. DiBiagio forklarer at jordskred typisk begynner å gå når helningen i terrenget bikker 30 grader, eller i noen tilfeller ned mot 25 grader. I norske retningslinjer for skredkartlegging står det at skog kan bidra til å forhindre jordskred, men effekten har aldri vært kvantifisert. Det har heller ikke eksistert noen metode for å gjøre det. Det ønsket DiBiagio å gjøre noe med.

For å få til det har DiBiagio undersøkt to mekanismer for hvordan trær stabiliserer skråninger. Den første er mekanisk og omhandler hvordan røttene forsterker jorda:

– Jorda kan tåle mye trykk, men ikke strekk. Det er det samme med betong. Røttene blir armeringsjernet i betongen, forklarer hun.

Betong er sterkt under trykk, men sprekker når det strekkes eller bøyes. Derfor armeres betong med stålstenger som tar opp strekkreftene. I en skråning utsettes jorda for tilsvarende krefter når tyngdekraften trekker massene nedover. 

 – Røttene gjør det samme som armeringsjernet: de binder jorda sammen, tar opp strekkreftene og hindrer at massene glir fra hverandre. I tillegg kan røttene forankre fast jordsmonnet i sprekker i selve fjellet under. Jo eldre og større trær skogen består av, desto mer omfattende er rotsystemene og desto sterkere er bindingene, forklarer DiBiagio. 

Den andre mekanismen er hydrologisk. Trekronene stopper noe av regnet før det når bakken, og trærne forbruker vann gjennom transpirasjon. Dette bidrar til å øke suget i jorda, altså de kapillære kreftene som holder jordpartiklene sammen og dermed styrker stabiliteten. 

– Den hydrologiske effekten er i gjennomsnitt større enn den mekaniske. Det var kanskje det som overrasket meg mest i arbeidet med doktoravhandligen, sier DiBiagio.

Den hydrologiske effekten har likevel en grense: ved langvarig, kraftig nedbør blir bakken uansett mettet. Men målingene viser at det tar betydelig lenger tid før jorda i skogen mettes sammenlignet med åpent terreng.

Et nytt verktøy: skogsfaktoren

Hovedbidraget i DiBiagios doktorgrad er et beregningsverktøy hun kaller “skogsfaktoren”. Metoden kombinerer skogens to stabiliserende effekter til ett enkelt forholdstall: stabiliteten i en skogkledd skråning delt på stabiliteten i et tilsvarende åpent referanseområde. En skogsfaktor på to betyr at sikkerhetsmarginen er dobbelt så høy.

 – Verktøyet er utformet slik at faktoren fra ett studieområde kan overføres til lignende skråninger med samme type skog. Opponenten på disputasen trakk fram nettopp dette: at metodikken bygger på beregningsprinsipper rådgivere allerede bruker, og dermed er anvendbar i praksis, ikke bare i forskning, sier hun.

Et annet interessant funn handler om historisk skogbruk og hvordan dette fortsatt påvirker skråningsstabiliteten. DiBiagio undersøkte spesifikt effekten av såkalt styving, en gammel tradisjon som var særlig vanlig på Vestlandet frem til andre verdenskrig, der man kuttet grener av trærne for å bruke dem som vinterfôr til dyrene.

– Vi sammenlignet trær som hadde blitt styvet med trær som hadde fått vokse av seg selv. Vi så at de styvede trærne vokste mye saktere. Det betyr at disse trærne gir mindre forsterkning av jorda, rett og slett fordi rotsystemene deres utvikler seg saktere enn hos naturligvoksende trær, forklarer DiBiagio.

Flathogst skaper et sårbart vindu

Funnene har direkte konsekvenser for skogsforvaltning. Når skog hogges, forsvinner den hydrologiske beskyttelsen umiddelbart. Trærne er borte og kan ikke lenger ta opp vann. Den mekaniske effekten fra røttene holder seg i fem til ti år før de råtner. Men siden ny skog bruker flere tiår på å bygge opp tilsvarende styrke, oppstår det DiBiagio kaller et sårbarhetsvindu på ti til tjue år der skråningen er vesentlig mer utsatt enn både før hogsten og etter at ny skog er etablert.

– Jeg tror det er lettere å ta gode og bærekraftige beslutninger hvis man har gode data som sier noe om hvor viktig den skogen vi eventuelt vil bevare faktisk er, påpeker DiBiagio.

DiBiagios metodikk kan gjøre det mulig å dokumentere konkret hvilke skogområder som faktisk utgjør en skredbarriere, og dermed gi beslutningstakere et faglig grunnlag de tidligere har manglet.

Testes videre på gran og furu

Gjennom forskningsprosjektet FORTRESS skal metodikken nå testes videre på typiske norske tresorter som gran og furu. Målet er å finne ut om andre rotsystemer – som for eksempel furuas dypere røtter – gir andre utslag enn løvskogen DiBiagio allerede har undersøkt.

– Vi skal bygge videre på skogsfaktoren for å teste effekten av både gran- og furuskog. I en tid med klimaendringer og stadig mer ekstremvær, er det avgjørende å vite nøyaktig hvilke trær vi kan stole på at binder jorda sammen og sikrer løsmassene i bratte skråninger, og hvilken skog vi rett og slett ikke har råd til å hugge ned, avslutter Amanda DiBiagio.