2. Problemas ambientales más relevantes 1



Pérdida de Biodiversidad (Deforestación – sobrepesca) Acidificación de los océanos. Degradación de suelos. Polución atmosférica. Cambio climático …



¿Se trata de una situación límite?



 

 

Preguntas clave sobre “la cuestión ecológica” 2

¿Es un problema grave?

SI ¿Tienes causas humanas? SI

NO

Hablemos de otra cosa

NO

¿Podemos adaptarnos?

SI

Economía Ciencia

SI

Moral-Ética

SI

Política Demografía

¿Es solo cuestión de tecnología?

NO ¿Es cuestión de formas de vida? NO ¿Es que somos demasiados?

How do we measure biodiversity? Uncertainty is a central problem Numbers of species 1.75 million species scientifically identified. estimated 30 million species on earth. estimated 40,000 species rendered extinct annually.

Areas con mayor biodivesidad

Tendencias en pérdida de especies

Escenarios

MAP: Biodiversity loss: state and scenarios 2006 and 2050. greatest losses rank order: Markets First, Security First, Policy First Sustainability First. differences among the regions: broad-scale land-use changes, especially pastureland and biofuel production infrastructure development, pollution climate change, public policy and conflict http://www.unep.org/geo/geo4 / http://www.globio.info/region/world/

Causas

Impactos en la cadena trófica

Los datos del problema 





Inicialmente, el bosque tropical cubría unos 16 millones de km2, para 1985 restaban 8,5 millones. Tasas de deforestación, según los autores, varían entre 75.000 y 130.000 km2 / año. Latinoamérica cuenta con el 50% del bosque remanente.

Tasas de deforestación

Moutinho & Schwartzman (Eds), 2005

Converting forests to farmlands in Rondônia Brazil • 1975 Healthy natural vegetation • 1989 - “Fishbone” pattern on the landscape indicates agriculture fields • 2001 - Agriculture continues to replace forest cover

Converting forests into farms in Santa Cruz, Bolivia • 1975: Forested landscape • 2003: Large corporate agricultural fields transform the landscape

Acidificación

Kleypass et al, 2006   

El océano es el principal sumidero de CO2. El agua más fría absorbe más CO2, al calentarse disminuye su capacidad. La mayor absorción está provocando una disminución del Ph por aumento en el ácido carbónico. ¿Existe el cambio climático?

Episodios de blanqueamiento de corales

Nicholls & Wong (FAR, IPCC)

¿Existe el cambio climático?

Cambio climático: La polémica

La polémica A favor 



 

  

Aumento significativo de las temperaturas. Hay otros factores, pero no están actuando claramente. Consenso significativo. Los efectos previsibles son muy graves. Principio de precaución. Kioto es un primer paso Críticos están pagados por las petroleras.

Críticos 











El crecimiento de las temperaturas no es significativo. Se ocultan otras variables relevantes (actividad solar). No hay consenso científico y el IPCC está sesgado. El clima es muy complejo para ser predicho con precisión Kyoto no solucionará nada y gastará mucho. Los científicos exageran para financiarse más.

Preguntas clave ¿Existe el cambio climático? SI

NO

Observar tendencias

NO

Investigar otros factores

Ninguno o buenos

Reforzar el cambio

¿Es debido a causas humanas? SI

¿Qué impactos tendrá sobre la humanidad? negativos

¿Podemos evitarlo? NO

SI

Adaptación

Reducir la Vulnerabilidad

Mitigación

Ciencias implicadas ¿Existe el cambio climático?

Climatología Geología – Paleontología

¿Es debido a causas humanas?

Meteorología, Física solar Química de la atmósfera

¿Qué impactos tendrá sobre la humanidad?

Ecología – Oceanografía – Hidrografía – Medicina… Modelos climáticos

¿Podemos evitarlo?

Economía - Política Innovación tecnológica

Adaptación

Planificación Innovación tecnológica

Clima ≠ Tiempo 





Tiempo: Situación atmosférica actual. Clima: promedio de las condiciones atmosféricas en un mínimo de 30 años!! El tiempo cambia constantemente. ¿Cambia el clima?:  Sí,

el clima ha cambiado numerosas veces en la Historia de la Tierra.  No, el clima no cambia todos los días.

¿Existe el cambio climático?

Variaciones de Temperatura respecto al presente

El clima ha cambiado muchas veces en la historia de la Tierra

Datos basados en perforaciones de hielo en la Antártida ¿Existe el cambio climático?

¿Qué observamos?

Surface Temperature Reconstructions for the Last 2,000 Years Committee on Surface Temperature Reconstructions for the Last 2,000 Years, National Research Council http://www.nap.edu/catalog/11676.html

Anomalías térmicas globales

http://www.giss.nasa.gov/ ¿Existe el cambio climático?

Anomalías térmicas

http://www.giss.nasa.gov/research/news/20100121/10year.gif

¿Existe el cambio climático?

También se observa en la Tp del océano

Aquí no es atribuible el efecto de isla térmica urbana http://www.ncdc.noaa.gov/oa/climate/research/sst/ersstv3.php#grid

¿Existe el cambio climático?

Tendencias en el hielo ártico

El glaciar Upsala, en la Patagonia argentina, en 1928 y 2004

¿Existe el cambio climático?

Tendencias en Glaciares

El análisis de 48 glaciares ampliamente distribuidos en el planeta, indica que la tasa de calentamiento global de 0.66ºC ± 0.2ºC, explica una parte importante del retroceso del hielo glaciar.

The IPCC III Assessment, Cambridge University Press

¿Existe el cambio climático?

Variaciones en el nivel del mar Con altímetro satélite (>1993) Rate: 3 .3 ( +/- 0.4) mm/yr

6 cm Modelos de cambio IPCC, 2007

Datos históricos (Church & White, 2006)

Rate:1.7

(+/- 0.3)

mm/yr 17 cm

Fuente: Anny Cazenave, CNRS

¿Existe el cambio climático?

Actualmente

Westerling et al, 2006 Science

¿Es causado por la actividad humana? 

 

¿La actividad humana afecta al clima? ¿No es fruto de la variabilidad natural? ¿No hay otros factores naturales que puedan explicar el calentamiento observado?

¿Causas humanas?

¿Por qué aumenta la Tp? Balance de radiación terrestre

Radiación solar que retorna al espacio: 103 W/m² Radiación infrarroja: Nubes 240 W/m²

Radiación solar Exo-atmosférica: 340 W/m²

GEI

Absorción atmosférica

Radiación solar absorbida por el suelo: 168 W/m²

Radiación atrapada y re-emitida por los GEI

Albedo terretre

¿Causas humanas?

Radiación terrestre emitida: 390 W/m²

Factores en la variación de temperatura Cambia la radiación reflejada por la atmósfera (▲RR, ▼Tp) Cambia la radiación Incidente (▲RI, ▲Tp) GEI

Cambia la radiación filtrada (▲RF, ▼ Tp)

Albedo terretre

Cambia la radiación reflejada por el suelo (▲RR, ▼Tp) ¿Causas humanas?

Cambia la absorción infrarroja (▲AI,▲Tp)

Origen de los cambios Cambia la radiación reflejada por la atmósfera (▲RR, ▼Tp) Nubosidad Emisiones industriales

Cambia la radiación Incidente (▲RI, ▲Tp)

GEI

Variaciones orbitales Ciclos solares Movimiento placas Cambia la radiación filtrada (▲RF, ▼ Tp) Volcanes Aerosoles marinos Emisiones industriales Origen natural Origen humano

Cambia la absorción infrarroja (▲AI,▲Tp) Albedo terretre

Cambia la radiación reflejada por el suelo (▲RR, ▼Tp) ¿Causas humanas?

Volcanes Emisiones GEI Fusión nieve/hielo Deforestación Urbanización

Variaciones orbitales: Ciclos de Milankovitch: 1. Excentricidad, distancia Tierra-Sol (100.000 años). 2. Oblicuidad: Ángulo de inclinación axial varía entre 21.6º y 24.5 (41.000 años) 3. Precesión: variación del mes del perihelio (23.000 años).

Ciclos de Milankovitch

Fuente: Milankovitch M. 1920, Théorie Mathématique de phénomenès thermiques produits par la radiation solaire, Gauthiers-Volars, Paris

¿Causas humanas?

S modes 9 to 13 : 20k, 40k, 100k, 400k, & 400k+ years

Radiación incidente: actividad solar

Ciclos de manchas solares

Número de Manchas Solares

Insolación Total en la atmósfera

Fuente: Wilson R. & A. Mordvinov, 2003, Geophysical Research Letters.

¿Causas humanas?

Impacto de la radiación solar reciente

¿Causas humanas?

Factores humanos 

Emisiones:  GEI

(aumentan Tp).  Aerosoles (disminuyen Tp). 

Cambios en el uso del suelo:  Deforestación

– reforestación – Urbanización (cambian el albedo terrestre y los sumideros de GEI).

¿Causas humanas?

Principales GEI

ppmv: partes por millón en volumen ppbv: partes por billón en volumen pptv: partes por trillón en volumen

Fuente: Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), et. al., 2004 - Cambio Climático Global, 2005

¿Causas humanas?

Evolución de emisiones de GEI

¿Causas humanas?

Fuentes de emisiones 

Quemas (mas CO2 en la atmósfera).  Combustibles fósiles  Vegetación



(bosques y agrícola)

Sumideros de carbono (menos CO2):  Oceano.  Vegetación

(deforestación reduce el sumidero).

¿Causas humanas?

CO2 emissions (PgC y-1)

Fuentes de emisiones CO2 (1960-2009) 10 8 Fossil fuel

6

LUC emissions now ~10% of total CO2 emissions

4 Land use change

2 1960

1970

1980

1990

Time (y) Updated from Le Quéré et al. 2009, Nature Geoscience

2000

2010

CO2 emissions (PgC y-1)

Emisiones de CO2 por tipo de combustible 4 40% Oil

3

Coal

36%

2 Gas 1 Cement 0

1990

2000 Time (y)

Updated from Le Quéré et al. 2009, Nature Geoscience; Data: Gregg Marland, Thomas Boden-CDIAC 2010

¿Causas humanas?

2010

¿Quién emite más? 2012

Global Carbon Project 2012

¿Causas humanas?

Evolución emisiones (1960-2012)

Global Carbon Project 2012

Evolución emisiones per capita (19602012)

Global Carbon Project 2012

Cambio en el uso del suelo: Deforestación 

 

Implica menor absorción de CO2 por fotosíntesis. Implica mayor albedo. Suele asociarse a incendios (mayor emisión)

¿Causas humanas?

Evolución emisiones por cambio cobertura del suelo (2012)

Global Carbon Project 2012

¿Dónde va el CO2? 0 5 models

Land sink (PgCy-1)

2

-2

-4 -6 2

1960

1970

1980

1990

2000

2010

4 models

Ocean sink (PgCy-1)

0

Aprox. 45% del CO2 emitido se mantiene en la atmósfera, el resto es absorbido por los océanos y la vegetación

-2

-4 -6

1960

1970

1980

1990

Time (y)

2000

2010

Global Carbon Project. Updated from Le Quéré et al. 2009, Nature Geoscience

Papel de los distintos factores en el balance de energía

IPCC, 2007, Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Summary for Policymakers

¿Causas humanas?

Factores naturales y humanos

Medias decenales Media de 19 simulaciones sin considerar efectos antropogénicos Media de 58 simulaciones considerando efectos antropogénicos

IPCC, 2007, Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Summary for Policymakers

Veredicto del NRC (2010) 



Conclusion 1: Climate change is occurring, is caused largely by human activities, and poses significant risks for —and in many cases is already affecting— a broad range of human and natural systems. Natural climate variability leads to year-to-year and decade-to-decade fluctuations in temperature and other climate variables, as well as substantial regional differences, but cannot explain or offset the long-term warming trend. National Research Council (2010): Advancing the Science of Climate Change: America's Climate Choices, Washington, D.C. National Academy Press, ISBN: 0-309-14589-9, 528 p

¿Tendrá efectos negativos? 

¿Los efectos a escala planetaria serán, en conjunto, negativos o positivos para el ser humano y la sostenibilidad del planeta?

¿Efectos?

Síntesis de efectos

IPCC: FAR, WG 2

Escenarios previsibles

IPCC, 2007, Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Summary for Policymakers

¿Efectos?

¿Qué impactos tendrá sobre la humanidad?

+

+

± +

+

+

+ ±

±

±

+

+

+

±

Anomalías climáticas extremas (2007-09)

McMullen, C. (Ed) (2009: Climate Change Science Compendium 2009, UNEP, pp. 2

Aumento estimado del nivel del mar

IPCC, 2007, Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Summary for Policymakers

¿Efectos?

Corriente termohalina

¿Efectos?

Escenario de cambio en la corriente del Golfo

Rahmstorff, NATURE 2002

¿Efectos?

Impactos sobre plantas 

Productividad vegetal:  Países

semi-áridos.  Países boreales.  

Desplazamiento de especies. Cambios en ciclos vegetativos: temporada de incendios, cosechas….

¿Efectos?

Efectos sobre rendimientos agrícolas

~2050 change + cereal stock forestry

Easterling & Aggarwal (WMO/UNEP)

¿Efectos?

Salud humana: informe OMS 2007 







Mayores oportunidades para la diseminación de enfermedades infecciosas: Sucesos extremos: en 2003 más de 35,000 muertes debidas al calor. Incidencia de enfermedades en las que probablemente influyen causas ambientales. Contaminación y falta de lluvias: alertas ambientales

¿Efectos?

Enfermedades tropicales

¿Efectos?

¿Qué decisiones tomar? a)¿Hay garantía suficiente? 

“From a philosophical perspective, science never proves anything—in the manner that mathematics or other formal logical systems prove things— because science is fundamentally based on observations. Any scientific theory is thus, in principle, subject to being refined or overturned by new observations. In practical terms, however, scientific uncertainties are not all the same. Some scientific conclusions or theories have been so thoroughly examined and tested, and supported by so many independent observations and results, that their likelihood of subsequently being found to be wrong is vanishingly small. Such conclusions and theories are then regarded as settled facts. This is the case for the conclusions that the Earth system is warming and that much of this warming is very likely due to human activities. In other cases, particularly for matters that are at the leading edge of active research, uncertainties may be substantial and important. In these cases, care must be taken not to draw stronger conclusions than warranted by the available evidence” (National Research Council, 2010, p 21-22

¿Qué decisiones tomar? b)¿Qué hacer si no estamos seguros? 

 



Elegir la opción más económica. Elegir la opción más probable. Elegir la opción que evitaría los mayores riesgos. Principio de Precaución (adoptado en la Conferencia de Río).  Consecuencias

previsibles.  Niveles de inversión / daño potencial.

Estrategias frente al cambio climático 





Mitigación: reducir/evitar el cambio. Adaptación: paliar los efectos negativos. Acuerdos internacionales: UNFCC y COP.

¿Estrategias?

Estrategias de mitigación 

Emitir menos GEI:  Usar

menos energía: menos actividad económica o mayor eficiencia energética.  Usar energía que emita menos GEI.  

Extraer GEI de la atmósfera. Disminuir artificialmente la temperatura terrestre: geo-ingeniería.

¿Estrategias?

Se puede mejorar la eficiencia energética

¿Estrategias?

Uso de energía de baja emisión: nuclear y renovables Reducción de emisiones de CO2 derivadas de usos energéticos para estabilizar la concentración de CO2 en 450 ppm

Fuente: Agencia Internacional de la Energía. WEO 2007.

¿Estrategias?

Elementos a considerar en una fuente de energía 

   

Nivel de emisiones. Costes. Garantía de suministro. Eficiencia energética. Impactos que genera:  Acústicos.  Visuales.  Contaminación

(radioactiva, química…).

¿Estrategias?

Fuentes renovables de energía

Geotérmica

Eólica

Mareas – oleaje

Solar fotovoltaica

Biomasa

Solar térmica

Emisiones para distintas fuentes de energía

¿Estrategias?

Costes de generación

Datos en USA

www.nationalgeographic.com

¿Estrategias?

Comparación de superficies

nationalgeographic.com

¿Estrategias?

Estabilidad de la producción

Foro Nuclear Español

Reducción de CO2 atmosférico 

Potenciar sumideros naturales:  Mar:

modificar la circulación en profundidad mediante tuberías.  Vegetación: reforestación  Suelos: suelos orgánicos, almacenar carbón. 

Secuestro industrial de CO2.

¿Estrategias?

Secuestro industrial de CO2

Inyectar CO2 a gran profundidad para estimular su asimilación geológica: precipitar en un compuesto geológico.

http://www.ornl.gov/info/ornlreview/v33_2_00/research.htm ¿Estrategias?

Disminuir artificialmente la Tp: Geoingeniería 

 



Aumentar al albedo terrestre (pinturas, nubes) Reducir la radiación solar (espejos orbitales). Incrementar el filtro atmosférico (aerosoles). Todas tienen riesgo para el equilibrio climático del planeta.

¿Estrategias?

Acuerdos internacionales sobre cambio climático 



Establecimiento del IPCC, 1988 (WMO y UNEP) Cumbre de la Tierra (Río, 1992):  Convención

de Naciones Unidas sobre cambio climático (UNFCC).  Convención de Naciones Unidas para combatir la desertificación (UNCCD).  Convención sobre Diversidad Biológica (CBD). 

Acuerdo de Montreal para eliminar sustancias que deterioran la capa de Ozono (1987). ¿Estrategias?

Protocolo de Kyoto 





Aprobado en Kyoto en 1997 Entró en vigor en 2005 (>55% del total de emisiones). Actualmente lo han ratificado 182 países (No EE.UU., Kazastán, Iraq). Terminó el 31-12-2012:  Prórroga

(hasta 2020).  Nuevo acuerdo: Paris, 2015.

¿Estrategias?

Compromisos vinculantes 

Reducción de emisiones de GEI para los países del Anexo I: 5% como promedio sobre los niveles de 1990 (EE.UU. debería reducir un 8%).  UE reducción global, España 15% aumento.  Año base podría cambiarse para los PET. 





Reporte de emisiones anuales para países Anexo I, voluntaria par el resto. Los inventarios tienen que ser consistentes, comparables, completos y precisos. ¿Estrategias?

Conclusiones 



El cambio climático es un fenómeno real, con implicaciones potencialmente muy graves. El principal esfuerzo debería centrarse en la mitigación del cambio:  Invertir

en tecnologías más eficientes ambientalmente.  Es preciso repensar nuestra relación con la naturaleza y los recursos terrestres.

¿Estrategias?