1 Experiment “Mens & Systeem Aarde” Klimaatverandering en Kansen voor de Nederlandse Delta Prof Dr Pavel Kabat Wageningen UR Klimaat voor Ruimte / Kennis voor Klimaat KNAW Waddeacademie IPCC

2

3

4 Global System of Geostationary Satellites

5 WMO WWW’s space-based component of the Global Observing System (2004) Unparalleled international cooperation has been achieved in satellite activities*

6

7 The Precursor: Wladimir I. Vernadsky ” The biosphere is a unique region of the Earth’s crust occupied by life. There are no stronger chemical forces at the earth surface [...] than living organisms taken in their totality”. 1926

8 MODIS WEEKLY LAND+OCEAN GPP

9 Vitousek (1994) What is Global Change? Reid & Miller (1989)

10 NOAA What is Global Change? NASA U.S. Bureau of the Census Mackenzie et al (2002) Richards (1991), WRI (1990)

11 Worldwide Water Use by Sector

12 Worldwide Water Use by Region

13 The current situation 1 billion people without access to safe drinking water 1.4 billion people in watersheds with < 1000m 3 /capita/year 2.4 billion people with poor sanitation

14 Global Reservoir Database Location (lat./lon.), Storage capacity, Area of water surface, Purpose of dam, Year of construction, … 13,382dams, Visual courtesy of Kuni Takeuchi

15 Global Water System Project IGBP – IHDP – WCRP - Diversitas Human modification of hydrological systems Columbia River at the Dalles, OR

Analysis by Munich Re Data: U.N. Population Division World Cities exceeding 5 million residents

Analysis by Munich Re Data: U.N. Population Division World Cities exceeding 5 million residents

18

19 © FOTOS/ LIANA JOHN The Amazon Basin………..

20 The forest...

21 Biodiversity...

22 The rains...

23 The rivers...

24 Population Growth and Land Use Change modern occupation of Amazonia (since 1500): negligible land use change up to the 1960's, but large loss of ethnic diversity due to colonization large lad use change in the last 30 years close to 600,000 km 2 deforested in Brazilian Amazonia (15%) high annual rates of deforestation (15,000 to 30,000 km 2 /year)

25 Causes for Land Use Change: Government plans to “integrate” Amazonia road network throughout the region population growth in Amazonia: 3,5 million in 1970, up to 20 million in 2000, though 65% living in large and mid-size cities and towns colonization projects: rush of landless people to small scale, low tech agriculture subsidized cattle ranching destructive logging as a vector to subsequent deforestation

26 Klimaat en Landgebruik

27 Fire...

28 Fire...

29 Future biodiversity?

30 The Anthropocene Era Courtesy of Paul Crutzen

31 The Earth System: Coupling the Physical, Biogeochemical and Human Components

32 But who puts the puzzle together?

33 Klimaatverandering?

34 Broeikaseffect Zonnestraling warmt de Aarde op De Aarde zendt (o.a.) de langgolvige straling terug naar de atmosfeer Broeikasgassen zoals CO 2 (maar ook bvb H 2 O) absorberen deze langgolvige straling Temperatuur van het Aardoppervlak is daardoor nu +15°C i.p.v. -18°C

35 An Integrated Earth System

36 Svante Arrhenius (1896) Broeikasgassen warmen het klimaat op Arrhenius quantifies in 1896 the changes in surface temperature (approx. 5 C) to be expected from a doubling in CO 2, based on the concept of ”glass bowl” effect introduced in 1824 by Joseph Fourier

37 Last Ice Age Veranderingen in koolstofdioxide concentraties tijdens IJstijden (boringen) en laatste honderd jaar (mondiale metingen) Source: IPCC, 2001 The past 100 years Last Interglacial Carbon Dioxide Amount (ppmv) 400x Years Before Present

38 Rol van landgebruik (groen-blauw domein) 1990’s: landbouw en bosbouw (ontbossing) direct verantwoordelijk voor 25 % wereldwijde emissies van CO 2 ; daarnaast leggen de ecosystemen jaarlijks tussen 1,5 – 2 Gigaton C vast !! 1990’s: landbouw (rijst, wetlands,) veroorzaker van 70 % wereldwijde emissies van CH ’s: landbouw (intensieve bemesting, slash en burn in de tropen) veroorzaker van 90 % wereldwijde emissies van N 2 O Klimaateffecten en adaptatie 70% klimaatgevoelige sectoren wereldwijd direct of indirect verbonden met land- en ruimtegebruik (groen, blauw, stedelijk en voedselproductie)

39 Many times we lose sight of the scale of the problem Annual current global emissions (without deforestation) 6.6 gigatons of carbon - –24.2 gigatons of carbon dioxide Global reservoirs –Atmosphere is 750 gigatons (carbon) –Standing biomass is 650 gigatons (carbon) –Terrestrial soils have 1500 gigatons (carbon) Increase in Atmosphere since pre-industrial period gigatons carbon Just 1 gigaton is a lot …

40 One gigaton is… 2740 Empire State Buildings or 77 Empire State Buildings made out of solid lead 142,857,142 African elephants That’s enough elephants stacked on top of each other to reach from Earth to the moon and halfway back Greater than the mass of all the humans on the planet Greater than the annual global production of iron and steel

41 Gedachte Experiment: Morgen: Stabilisatie van de atmosferische concentratie van de broeikasgassen

42 Prediction of a stabilization’ response by one model Het aanpassen (adaptatie) aan de gevolgen van klimaatverandering is onvermijdelijk, ook als we erin slagen om de uitstoot van broeikasgassen fors (60 tot 80 %) te reduceren Wat er gebeurt als we de GHG en aerosol concetraties gestabiliseerd krijgen… Wij zijn hier Toekomst? … de atmosfeer warmt op in reactie op de oceaan Courtesy of the Hadley center

43 Air temperature stabilizes in a few decades after stabilization of concentrations as the ocean’s mixed layer warms. Sea level will continue to rise for centuries as the deep sea slowly absorbs energy from a warmer atmosphere. How about longer response time scales? Hot water expands…which is the main cause of current global sea level rise. (Hadley center)

44 Wat is adaptatie Groot aanpassingsvermogen.... Het gevaar…. …van een paar honderste graden per jaar!

45 Klimaat, Adaptatie, Duurzaamheid… …er is grote urgentie om het probleem aan te pakken…...niet alle neuzen zijn de zelfde kant op gericht… …risico is een relatief begrip…

46

47

48

49 Communicate the “obvious”: Climate scenarios chain……….. EmissionsNarratives Concentrations Climate changeImpacts

50 Accuracy versus Precision High accuracy Low precision Low accuracy High precision ‘Global mean temperature will increase between 1.4º and 5.8ºC by the end of the century’ ‘Maximum temperature in July will increase by 3.7ºC in Alkmaar in

51 Accuracy versus Precision Climate variable e.g. 20th percentil e Precise, but inaccurate ‘True’ value Probability density ‘Accurate’, but imprecise

52

53

54

55 Not if we understand the wider contexts in which adaptation has to take place spatial planning, technical regulation, economic priorities,adaptive management, risk management, cultural preferences, risk psychology ….. So is climate adaptation limited by current state of the affaires in climate modelling?

56

57 Adaptation (autonomous) Adaptation (with investments) x1x1 Climate parameter (e.g. rainfall) Frequency Extremen Drought risk Flood risk “Acceptable risk”

58 Adaptation (autonomous) Adapation (with investments) x1x1 Climate parameter (e.g.rainfall) Frequency P1P1 P2P2 x2x2 Climate Change “Acceptable risk”

59 Gemiddelde jaartemperatuur Significante stijging gemiddelde temperatuur voor de meeste Europese stations Grotere jaar-op-jaar variatie voor een regio dan op wereldschaal Wereld Nederland

60 Neerslag in Nederland Toename jaarneerslag door toename in herfst, winter en lente Gemiddelde 13 stations in Nederland

61 IPCC klimaatscenario’s IPCC, ,4°C +1,1°C Toekomst 2 typen onzekerheden: Soc.-econ. ontwikkelingen Klimaatsysteem

62 Indeling van de scenario’s

63 Kenmerken alle KNMI’06 scenario’s: Opwarming zet door Winters gemiddeld natter Heviger extreme zomerbuien Veranderingen in het windklimaat klein Zeespiegel blijft stijgen Algemeen beeld

64 Overstromingsgebied bij NAP -6.0 m - 5 m 0 m + 5m M t.o.v. NAP Druk op de toetsen Den Haag Noordzee Markermeer A12 A4 A2 Haarlem A6 Amsterdam Utrecht A13 A9 A7 Waddenzee Noordwijk Delft

65 Overstromingsgebied bij NAP -5.0 m - 5 m 0 m + 5m M t.o.v. NAP Druk op de toetsen Den Haag Noordzee Markermeer A12 A4 A2 Haarlem A6 Amsterdam Utrecht A13 A9 A7 Waddenzee Noordwijk Delft

66 Overstromingsgebied bij NAP -4.0 m - 5 m 0 m + 5m M t.o.v. NAP Druk op de toetsen Den Haag Noordzee Markermeer A12 A4 A2 Haarlem A6 Amsterdam Utrecht A13 A9 A7 Waddenzee Noordwijk Delft

67 Overstromingsgebied bij NAP -3.0 m - 5 m 0 m + 5m M t.o.v. NAP Druk op de toetsen Den Haag Noordzee Markermeer A12 A4 A2 Haarlem A6 Amsterdam Utrecht A13 A9 A7 Waddenzee Noordwijk Delft

68 Overstromingsgebied bij NAP -2.0 m - 5 m 0 m + 5m M t.o.v. NAP Druk op de toetsen Den Haag Noordzee Markermeer A12 A4 A2 Haarlem A6 Amsterdam Utrecht A13 A9 A7 Waddenzee Noordwijk Delft

69 Overstromingsgebied bij NAP -1.0 m - 5 m 0 m + 5m M t.o.v. NAP Druk op de toetsen Den Haag Noordzee Markermeer A12 A4 A2 Haarlem A6 Amsterdam Utrecht A13 A9 A7 Waddenzee Noordwijk Delft

70 Overstromingsgebied bij NAP - 5 m 0 m + 5m M t.o.v. NAP Druk op de toetsen Den Haag Noordzee Markermeer A12 A4 A2 Haarlem A6 Amsterdam Utrecht A13 A9 A7 Waddenzee Noordwijk Delft

71 Overstromingsgebied bij NAP +0.5 m - 5 m 0 m + 5m M t.o.v. NAP Druk op de toetsen Den Haag Noordzee Markermeer A12 A4 A2 Haarlem A6 Amsterdam Utrecht A13 A9 A7 Waddenzee Noordwijk Delft

72 Overstromingsgebied bij NAP +1.0 m - 5 m 0 m + 5m M t.o.v. NAP Druk op de toetsen Den Haag Noordzee Markermeer A12 A4 A2 Haarlem A6 Amsterdam Utrecht A13 A9 A7 Waddenzee Noordwijk Delft

73 Ameland, 9 november 2007

74 Vlieland, 9 november 2007 Ameland, 9 november 2007

75 Vlieland, 9 november 2007 Breskens, 9 november 2007 Katwijk, 9 november 2007 Noordwijk, 9 november 2007 Vlieland, 9 november 2007

76 Vlieland, 9 november 2007 Breskens, 9 november 2007 Katwijk, 9 november 2007 Noordwijk, 9 november 2007 Texel, 9 november 2007

77 Vlieland, 9 november 2007 Breskens, 9 november 2007 Katwijk, 9 november 2007

78 Vlieland, 9 november 2007 Breskens, 9 november 2007 Katwijk, 9 november 2007 Noordwijk, 9 november 2007

79 Vlieland, 9 november 2007 Breskens, 9 november 2007 Katwijk, 9 november 2007 Noordwijk, 9 november 2007Zandvoort, 9 november 2007

80 … toegenomen aandacht…

81 Een perspectief uit de politiek…. “Het klimaat verandert en we moeten Nederland klimaatbestendig maken. Niet alleen de overheid, maar samen met wetenschap en maatschappij” Jan-Peter Balkenende -, november 2005” Wetenschap - beleid interactie

82 Delta Commissie Klimaatscenario’s Update met laatste kennis op het gebied van: de expansie van het water door stijgende temperatuur, het smelten van sneeuw en gletsjers, het smelten van ijskappen op Groenland en Antarctica. gravitatie-effecten, gerelateerd aan het smelten van de grotere ijskappen.

83

m, ijstijd + 6m, warme tijd jaar geleden: eb jaar geleden: vloed Natuurlijke dynamiek zeespiegel

Duurzaamheid anno 1959

86 We moeten kiezen: óf de mensen óf de natuurlijke dynamiek ? Wat leren we daaruit? Als de zeespiegel stijgt bewegen de eilanden landinwaarts (natuurlijke dynamiek)

87 Wadden Sea Bron: Roggema e.a. (2007)

88 Wadden Sea Bron: Roggema e.a. (2007)

89 Wadden Sea Bron: Roggema e.a. (2007)

90 Zeespiegelstijging rond 2050: 40 centimeter rond 2100: 65 tot 130 centimeter rond 2200: 2 tot 4 meter

91 KNMI klimaatscenario’s G G+ WW+ klimaatverandering kans WB21 laag WB21 midden WB21 hoog

92

93 Netherlands: Are there technological limits to adapt?

94

95

96

97

98

99

100

101

ton ton

103 2de Delta Commissie: Klimaat als een kans voor grootschalige innovaties

104

105

sustainable planning – Space for the river

107 Relatie veiligheid – ruimtelijke kwaliteit Casus veenweidegebied

108

109

110 Stellingen (1) Klimaatverandering is en blijft een toekomstperspectief met veel onzekerheden. Ondanks deze onzekerheden is het nu al sociaaleconomisch verantwoord en economisch kansrijk om in klimaat(adaptatie) oplossingen te investerten.

111 Stellingen (2) Met klimaatrobuuste / klimaatadaptieve oplossingen valt op de duur wereldwijd veel geld te verdienen, en dit in het bijzonder met Nederlandse “duurzame Delta- oplossingen” als exportproduct

112 Klimaatkansen voor de Delta