5. Interacties tussen de mens en de biosfeer

Presentatie over: "5. Interacties tussen de mens en de biosfeer"— Transcript van de presentatie:

1 5. Interacties tussen de mens en de biosfeer
ECOSYSTEEM-ECOLOGIE 5. Interacties tussen de mens en de biosfeer 5.1. De ecologische voetafdruk 5.2. Antropogene impact op ecosystemen 5.3. Global Change: klimaatverandering Welk van onderstaande drie gassen is het belangrijkste broeikasgas? a. CO2 b. H2O c. CH4

2 Invloed van de mens op de biosfeer
5) Klimaatverandering: wereldwijde temperatuurstijging sinds 1860 Wereldwijd gemiddelde temp-stijging sinds 1860: /- 0.2 °C (IPCC 2007) Thermometer-metingen aan het aardoppervlak, al gecorrigeerd voor effect van toenemende urbanisatie rond meteo-stations Korte-termijn variatie < El Niño, NAO, vulkaanuitbarstingen, 11-jarige zonnecyclus lange-termijn trends < variatie zonnestraling, pollutie (aerosols), broeikasgas-emissies vulkaanuitbarstingen El Chichón Pinatubo Agung Katmai 1983 1998 1926 uitzonderlijke El Niño’s 1998 IPCC 3AR 2001 (bovenaan); IPCC 4AR 2007 (onderaan)

3 Invloed van de mens op de biosfeer
5) Klimaatverandering: wereldwijde temperatuurstijging sinds 1860

4 Invloed van de mens op de biosfeer
5) Klimaatverandering: wereldwijde temperatuurstijging sinds 1860 Global Top 10 Warmest Years (Jan-Dec) Anomaly °C Anomaly °F 2010 0.62 1.12 2005 1998 0.60 1.08 2003 0.58 1.04 2002 2009 0.56 1.01 2006 2007 0.55 0.99 2004 0.54 0.97 2001 0.52 0.94

5 Invloed van de mens op de biosfeer: 5) klimaatverandering
‘The smoking gun’: stijging CO2 concentratie < antropogene CO2 emissies Evolutie atmosferische CO2 concentratie gemeten op Hawaï (rood) en de Zuidpool (blauw) sinds 1957, en het wereldwijd gemiddelde sinds 1980 op basis van het NOAA luchtmeting-netwerk (zwart) Zaagtandpatroon < seizoenale variatie [CO2] door opname en afgifte in/uit de biosfeer, met piek tijdens de winter in de noordelijke hemisfeer Seizoenale amplitude neemt toe < CO2 fertilisatie: hoge [CO2] (+ temperatuurstijging) stimuleert fotosynthese in ecosystemen zonder gebrek aan N, P of H2O (tropisch woud, boreaal woud) Deels gecompenseerd door toenemende respiratie en afbraak organisch materiaal (arctische toendra) Momenteel is wereldwijde NPP ~6% hoger dan voorheen, zal in de toekomst terug dalen Hofmann et al EOS

6 Invloed van de mens op de biosfeer: 5) klimaatverandering
verband tussen CO2 emissies en evolutie CO2 concentratie in de atmosfeer Fossiele CO2 emissies (Gt) CO2 concentratie (ppm) de natuurlijke interglaciale CO2 concentratie is ppm vanaf begin 19de eeuw sterk stijgende trend < begin intensieve landbouw USA, plus veen als brandstof vanaf ~1850 verbranding fossiele brandstoffen: start van het Antropoceen dipjes tijdens 1930s Grote Depressie en 1970s oliecrisis voormalige USSR vanaf de late 1930s, ‘3de wereld’ pas vanaf de 1960s maar intussen ~50% van het totaal Ruddiman 2007 Fig 18-5

7 Invloed van de mens op de biosfeer: 5) klimaatverandering
evolutie CO2 concentratie in de atmosfeer: het lange-termijn perspectief 700 verwachting 2100 650 De huidige [CO2] in atmosfeer (2011: 392 ppm) is hoger dan ooit in de afgelopen jaar; de [CO2] verwacht voor 2100 is hoger dan ooit in de afgelopen ~20 miljoen jaar Het verschil tussen de huidige [CO2] en pre-industriële [CO2] (voor 1850 AD) is van dezelfde grootte-orde als het verschil tussen ijstijd en interglaciaal Waarom nu dan (nog) geen opwarming van ~8 °C ? 1) Effect CO2 op IR absorptie neemt af met toenemende concentratie 2) Trage respons oceaan tempert opwarming atmosfeer 3) Lange levensduur CO2 in atmosfeer > effect van huidige emissies uitgesteld 600 550 500 Concentratie (ppmv) 450 vandaag 2011 400 350 2 CO 300 piek interglaciaal pre-industrieel 250 200 piek ijstijd 150 400,000 300,000 200,000 100,000 Vostok Ice Core IPCC IS92a Scenario Law Dome Ice Core Mauna Loa Record Years Before Present

8 Invloed van de mens op de biosfeer: 5) klimaatverandering
Kan de temperatuurstijging niet aan natuurlijke processen w. toegeschreven ? Temperatuurafwijking tov (°C) 95% onzekerheids-enveloppe rond gereconstrueerde waarden IPCC 1990 IPCC 2001 IPCC 1990: duidelijk Middeleeuws Optimum en Kleine IJstijd, maar datareeksen fragmentair en bijna uitsluitend uit Europa IPCC 2001: Mann hockey-stick curve, reconstructie AD voor de volledige noordelijke hemisfeer a.d.h.v. alle natuurlijke archieven met jaarlijkse resolutie en precisie (jaarringen van bomen, koralen, sommige ijsboringen), gecalibreerd met instrumentele data (rood) over de periode kritiek wegens gebruikte methodes data-selectie en statistiek, maar intussen correct bevonden

9 Temperatuurvariatie 0-2000 AD, diverse reconstructies en simulaties
Invloed van de mens op de biosfeer: 5) klimaatverandering Temperatuurvariatie AD, diverse reconstructies en simulaties IPCC 2007 IPCC 2007: verschillen tussen reconstructies (volle lijnen) door verschillende selectie datareeksen, of de manier van statistische verwerking van boomringdata Verschillen tussen simulaties (stippellijnen) door verschillen in gesimuleerde duur of geografische verspreiding van het effect van vulkaanerupties, en gevoeligheid voor variatie in zonnestraling en CO2 Recente temperatuurstijging is in alle gevallen een robuust signaal

10 Invloed van de mens op de biosfeer: 5) klimaatverandering
Bijdrage van natuurlijke vs. antropogene klimaatdrijvers vulkanen zon 10Be zon 14C Bd zon 14C St broeikasgassen troposferische aerosols Mid-eeuws Optimum Kleine IJstijd 1816 Temperatuursvariatie (°C) Temperatuursvariatie (°C) temperatuur-fluctuaties toe te schrijven aan vulkaanuitbarstingen en variatie zonnestraling Toename in zonnestraling vnl. ~ ; ongewone cluster grote vulkaanuitbarstingen sinds ~1960 Luchtvervuiling (aerosols) vertraagt opwarming, ~ (Eur+NAm+Japan) en vanaf ~2000 (Indië, China)

11 Invloed van de mens op de biosfeer: 5) klimaatverandering
Bijdrage van natuurlijke vs. antropogene klimaatdrijvers: simulaties IPCC 2001 Evolutie wereldklimaat sinds 1860: vergelijking tussen de waarnemingen (rode lijn) en klimaatmodel-simulaties gebruikmakend van a) natuurlijke klimaatdrijvers; b) antropogene klimaatdrijvers; c) natuurlijke + antropogene klimaatdrijvers

12 Invloed van de mens op de biosfeer: 5) klimaatverandering
Hoe warm waren de middeleeuwen? 2003 Tijdsreeks van druifoogst-data in de Bourgogne-streek van 1370 tot 2003 AD, als proxy (indicator) voor lente-zomer temperatuur Zomer-temperaturen zoals in de 1990s hebben zich in midden-Frankrijk herhaaldelijk voorgedaan; enkel de zomer van 2003 was uitzonderlijk Maar: IPCC reconstructies gebruiken proxies voor de gemiddelde jaartemperatuur, en regionaal uitgemiddeld over de hele noordelijke hemisfeer Plus: middeleeuwse wijnen gebruikten niet alleen zongerijpte druiven

13 Invloed van de mens op de biosfeer: 5) klimaatverandering
wetenschappelijke consensus (volle lijn) versus publieke opinie (stippellijn) Het klimaat verandert, de oorzaak is in grote mate antropogeen, en het is een serieus maar oplosbaar probleem Het klimaat verandert, de oorzaak is in grote mate antropogeen, en het einde van de wereld is nabij Het klimaat verandert, maar de oorzaak is niet of in beperkte mate antropogeen

14 Invloed van de mens op de biosfeer: 5) klimaatverandering
IPCC2007 prognose voor de wereldwijd gemiddelde temperatuurstijging business as usual balanced energy use, global low popn & strong reductions Temperatuurstijging (°C) Ten opzichte van Onzekerheid op de prognose voor elk scenario afzonderlijk, met gezamenlijke onzekerheid alle klimaatmodellen prognose globaal gemiddelde temperatuurstijging : °C, nl °C (scenario B1) tot °C (scenario A1F1)

15 Invloed van de mens op de biosfeer: 5) klimaatverandering
CO2 emissie-scenario’s en concentraties gebalanceerd veel niet-fossiel Business-As-Usual (BAU) veel fossiel BAU, maar alle landen reduceren veel niet-fossiel, bevolking 6.4 Mjd BAU, bevolking 6.4 Mjd CO2 emissies (Gt koolstof) CO2 concentratie (ppm) Emissie-scenario’s: totale wereldwijde CO2 emissies zijn sterk afhankelijk van 1) de effectieve bevolkingsaangroei tot en na ) industrieel-technologische ontwikkeling en gemiddelde levensstandaard 3) mate van overschakeling naar koolstofvrije brandstoffen Concentratie CO2 < cumulatieve historische emissies, min extra opname door biosfeer en oceaan > stabilisatie CO2 concentratie vereist drastische reductie in CO2 emissies

16 Invloed van de mens op de biosfeer: 5) klimaatverandering
Regionale verschillen in temperatuurstijging wereldwijd gemiddelde temperatuurstijging : mediaan ~3.2 °C stijging in arctische & boreale gebieden >6 °C; West-Europa 3-4 °C; tropische zeeën 1-2 °C stijging temperatuur gaat gepaard met toenemende variatie: meer extreme jaren en seizoenen IPCC WG1 AR4 SPM (2007)

17 Invloed van de mens op de biosfeer: 5) klimaatverandering
Intensifiëring hydrologische cyclus: trends in regionale neerslag Natte regio’s worden natter, droge regio’s worden droger Landbouwproductie: hogere neerslag weegt uiteindelijk niet op tegen verhoogde evaporatie in warmer klimaat

18 Invloed van de mens op de biosfeer: 5) klimaatverandering
Zeespiegelstijging 2100 2000 prognose zeespiegelstijging : m (IPCC2007) positieve bijdragen door thermale expansie, alpiene gletsjers, Groenland, West-Antarctica gedeeltelijke compensatie door aangroei Oost-Antarctica, maar zal in belang afnemen

19 Invloed van de mens op de biosfeer: 5) klimaatverandering
impact op de cryosfeer Pinatubo In de periode is het seizoenaal afsmelten van Groenland 16% gestegen, met veel variatie tussen jaren In de periode is de ijsmassa van Antarctica gegroeid (toename Oost compenseert voor afname West), maar recent is die compenserende trend aan het keren

20 Invloed van de mens op de biosfeer: 5) klimaatverandering
Zeespiegelstijging 2010 afsmelting zee-ijs Arctische Oceaan en rond Antarctica heeft geen direct effect, wel indirect want leidt tot versnelling gletsjerstromen van het vasteland Ruddiman 2001 Fig

21 Invloed van de mens op de biosfeer: 5) klimaatverandering
Klimaatverandering en zeespiegelstijging op lange termijn: het komende millennium Indien sterke reductie in totale CO2 uitstoot: na enkele eeuwen stabiliseert de concentratie CO2, maar gaat niet merkelijk omlaag Na equilibratie van de bovenste oceaan, stabiliseert ook temperatuur op een nieuw, hoger niveau Zeespiegelstijging tengevolge thermale expansie stabiliseert pas na ~1000 jaar Zeespiegelstijging door afsmelting van ijskappen gaat gewoon door, Groenland en West-Antarctica smelten wschl. volledig weg > zeeniveau ~30 m hoger dan vandaag

22 Invloed van de mens op de biosfeer: 5) klimaatverandering
Waar gaat de discussie nu eigenlijk over ? Is antropogene klimaatverandering reëel en al merkbaar ? Zijn de IPCC prognoses voor de komende eeuw realistisch ? Zijn de klimaatmodellen een realistische weergave van het echte systeem ? ii) Zijn de diverse emissie-scenario’s realistisch ? Is het Kyoto-protocol de redding ? Is het klimaatprobleem in feite een test van wereldwijde sociale rechtvaardigheid ? Levert het Kyoto systeem van top-down regulering (cf.Kopenhagen) de oplossing ? Vertrouwen we op vrijwillige actie of is (al dan niet gesubsidieerde) ‘rantsoenering’ nodig ?