ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΥΠΟ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΚΛΙΜΑΤΙΚΩΝ ΑΛΛΑΓΩΝ

AΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΒΙΩΣΙΜΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΥΠΟ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΚΛΙΜΑΤΙΚΩΝ ΑΛΛΑΓΩΝ ΧΑΤΖΗΠΑΡΑΔΕΙΣΗ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΑ Διπλ. Πολιτικός Μηχανικός Θεσσαλονίκη, Νοέμβριος 2008

Περίληψη Στο πλαίσιο των κλιματικών αλλαγών που έχουν καταγραφεί κατά τη διάρκεια του 20 ού αιώνα, είναι σημαντική η εκτίμηση της απόκρισης των υδατικών συστημάτων σε επίπεδο λεκάνης απορροής για εναλλακτικά σενάρια, με σκοπό την ολοκληρωμένη διαχείριση των υδατικών πόρων. Η Διακυβερνητική Επιτροπή για την Αλλαγή του Κλίματος (IPCC), αξιολογώντας τη συμβολή των ανθρωπογενών εκπομπών αερίων στην ένταση του φαινομένου του θερμοκηπίου, δημοσίευσε το 2000 τα Σενάρια Εκπομπών SRES. Με βάση το γεγονός ότι η ανθρώπινη δραστηριότητα συνέβαλλε με μεγάλη βεβαιότητα στην αλλαγή του κλίματος, σύμφωνα με την Τέταρτη Έκθεση Αξιολόγησης (4AR) της IPCC, τα σενάρια αυτά χρησιμοποιούνται από διάφορα κλιματικά μοντέλα για την εκτίμηση των αλλαγών του κλίματος τον 21 ο αιώνα, ειδικά σε ό,τι αφορά το νερό. Στην παρούσα εργασία μελετώνται τα μηνιαία δεδομένα μέσης θερμοκρασίας και βροχόπτωσης τριών μοντέλων δυναμικού υποβιβασμού κλίμακας, των CNRM-RM4, C4IRCA3, και KNMI-RACMO2, για την περιοχή της λεκάνης απορροής των Μουδανιών, νοτιοδυτικά του Νομού Χαλκιδικής. Τα μοντέλα εφαρμόστηκαν για το μεσοποιημένο σημείο τεσσάρων σημείων πλέγματος στην ευρύτερη περιοχή των Μουδανιών και για το πλησιέστερο στη λεκάνη σημείο πλέγματος. Τα δύο πρώτα μοντέλα καλύπτουν τη χρονική περίοδο 1970-2050, ενώ το μοντέλο KNMI-RACMO2 παρέχει εκτιμήσεις έως και το 2100. Σε σύγκριση με τα πραγματικά δεδομένα θερμοκρασίας και βροχοπτώσεων που υπάρχουν για την περίοδο 1976-2002, διαπιστώθηκε ότι το μοντέλο CNRM-RM4 προσεγγίζει καλύτερα τις πραγματικές τιμές των δύο παραμέτρων και στα δύο σημεία πλέγματος, με καλύτερη προσέγγιση στο δεύτερο σημείο. Επιπλέον, τα μοντέλα δείχνουν να προσεγγίζουν καλύτερα τις θερμοκρασίες από τις βροχοπτώσεις, ενώ οι χειμερινοί μήνες για τις βροχοπτώσεις προσομοιώνονται καλύτερα. Με βάση τις εκτιμήσεις των μοντέλων για τις δύο παραμέτρους, επιχειρήθηκε η εκτίμηση του μελλοντικού υδατικού ισοζυγίου της λεκάνης των Μουδανιών. Αν και τα μοντέλα έδειξαν σαφή αύξηση της μέσης ετήσιας θερμοκρασίας, με μεγάλη ανομοιομορφία στις τιμές των μέσων ετήσιων βροχοπτώσεων, το υδατικό ισοζύγιο δείχνει να μειώνεται αρκετά ως το 2050 σύμφωνα με τα μοντέλα C4IRCA3 και CNRM-RM4, με κατασπατάληση όμως των ανανεώσιμων αποθεμάτων. Αντίθετα, για το μοντέλο KNMI-RACMO2 εκτιμάται μικρή μείωση του ισοζυγίου, με θετική όμως τιμή. Είναι σημαντικό να τονιστεί ότι τα μοντέλα εμπεριέχουν κάποιο ποσοστό αβεβαιότητας, που πρέπει πάντα να λαμβάνεται υπόψη στις εκτιμήσεις των κλιματικών παραμέτρων. Ειδικά για τον ελλαδικό χώρο, η ορεογραφία και η επίδραση της θάλασσας επηρεάζουν σημαντικά το κλίμα και δεν παραμετροποιούνται από τα κλιματικά μοντέλα. i

Abstract It is important, within the frame of the 20 th century observed climate changes, to estimate the response of hydrological systems at basin scales under a range of alternative scenarios, in order to achieve an integrated management of water resources. The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) published in 2000 the Special Report on Emissions Scenarios (SRES), assessing the contribution of the anthropogenic gas emissions in the intensification of the greenhouse effect. Based on the effects of human activities on the observed climate change, according to the IPCC s Fourth Assessment Report (4AR), the SRES scenarios are widely used in several climate models for 21 th century climate projections, especially as they relate to water. Three of the most recent Regional Climate Models (RCMs), CNRM-RM4, C4IRCA3, and KNMI-RACMO2, were applied in the present study aiming on the analysis of their future projections concerning the rainfall and temperature conditions over the area of the Moudania basin, in the southwest of Chalkidiki. The models were applied for the averaged, out of four, grid point over the area of Moudania and separately for the closest to the basin grid point. The first two models cover the period 1970-2050, whereas the model KNMI-RACMO2 covers the period 1970-2100. The simulated time series were evaluated against observational data of precipitation and temperature during the period 1976-2002, and the model CNRM-RM4 was found relatively more efficient for the averaged and closest grid point, with a slightly better simulation at the closest grid point. Thus, generally, the temperature indices were simulated better than the precipitation ones and winter was the season that showed the highest simulation skill. Based on the model projections for the two climate parameters, an estimation of the future water balance of the Moudania basin has been attempted. Although all the models showed a pattern of continuous average annual temperature raise, with high annual precipitation variability, the water balance was estimated to decrease in the middle of the century according to the models C4IRCA3 and CNRM-RM4, but resulted in negative values. Instead, there was estimated an increase of the water balance for the model KNMI-RACMO2, although the values were positive. Models have proven to be extremely important tools for simulating and understanding climate, but continue to have a significant level of uncertainty, which must always be considered in future climate projections. Especially for Greece, the complex orography and land and sea interactions have a major effect on climate procedures and they are not being parameterized in climate models. ii

Πρόλογος Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια του Μεταπτυχιακού Προγράμματος «Προστασία Περιβάλλοντος και Βιώσιμη Ανάπτυξη», του τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, με επιβλέπουσα τριμελή επιτροπή τους: κ. Θεοδοσίου Νικόλαο, Επίκουρο Καθηγητή Α.Π.Θ., κ. Λατινόπουλο Περικλή, Καθηγητή Α.Π.Θ., κ. Κατσιφαράκη Κωνσταντίνο, Καθηγητή Α.Π.Θ. Κατ αρχάς, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα καθηγητή κ. Νικόλαο Θεοδοσίου, για την άριστη συνεργασία και τη διαρκή του βοήθεια σε όλα τα στάδια της εργασίας αυτής. Θα ήθελα να ευχαριστήσω επίσης τον αναπληρωτή καθηγητή κ. Μαργαρίτη Βαφειάδη για το ενδιαφέρον του και την πολύτιμη βοήθεια του. Η παρούσα εργασία υποστηρίχθηκε από το διεθνές ερευνητικό ευρωπαϊκό πρόγραμμα ENSEMBLES (Contract number GOCE-CT-2003-505539). Ευχαριστώ πολύ τον Επιστημονικό Υπεύθυνο του προγράμματος, κ. Παναγιώτη Μαχαίρα, Καθηγητή Κλιματολογίας Α.Π.Θ., για τα δεδομένα τα οποία ευγενώς μας χορήγησε και πάνω στα οποία στηρίχθηκε σημαντικό μέρος της εργασίας αυτής. Επίσης, ευχαριστώ θερμά τη λέκτορα του Τομέα Μετεωρολογίας και Κλιματολογίας του τμήματος Γεωλογίας Α.Π.Θ., κα. Κωνσταντία Τολίκα, για τη διαρκή βοήθεια που μου προσέφερε, το ενδιαφέρον της και τις πολύτιμες συμβουλές της. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω πολύ την οικογένεια μου, για τη στήριξη και τη συμπαράσταση που μου προσέφερε καθ όλη τη διάρκεια των σπουδών μου. Θεσσαλονίκη, Νοέμβριος 2008 iii

Περιεχόμενα Περίληψη Abstract Πρόλογος i ii iii 1 Η κλιματική αλλαγή μέχρι σήμερα 1 1.1 Εισαγωγή...1 1.2 Καταγραφές της κλιματικής αλλαγής...2 1.3 Αιτίες της κλιματικής αλλαγής...4 1.4 Τοπικές αλλαγές που συνδέονται με την κλιματική αλλαγή στα φυσικά και διαχειριζόμενα συστήματα...5 2 Σκοπός και διαδικασίες 11 2.1 Εισαγωγή...11 2.2 Σενάρια εκπομπών SRES (Special Report on Emission Scenarios) IPCC...12 2.2.1 Ιστορική αναδρομή...12 2.2.2 Κατασκευή σεναρίων εκπομπών SRES...13 2.2.3 Περιγραφή των σεναρίων SRES...15 2.2.4 Προβλέψεις των σεναρίων SRES...18 2.2.5 Σκοπός και χρήση των σεναρίων SRES...20 2.3 Περιγραφή των κλιματικών μοντέλων...21 2.3.1 Μοντέλα Γενικής Κυκλοφορίας...21 2.3.2 Τύποι μοντέλων γενικής κυκλοφορίας...22 2.3.2.1 Ατμοσφαιρικά Παγκόσμια Κλιματικά Μοντέλα (AGCMs)...23 2.3.2.2 Ωκεάνια Παγκόσμια Κλιματικά Μοντέλα (ΟGCMs)...23 2.3.2.3 Μοντέλα του Κύκλου του Άνθρακα (ΟGCMs)...23 2.3.2.4 Ατμοσφαιρικά Χημικά Μοντέλα...24 2.3.2.5 Συζευγμένα Ατμοσφαιρικά-Ωκεάνια Γενικά Μοντέλα Κυκλοφορίας (AΟGCMs)...24 2.3.3 Περιοχικά Κλιματικά Μοντέλα (RCMs)...24 2.3.4 Προβλέψεις κλιματικών μοντέλων...27 2.3.4.1 Περίοδος βάσης...27 2.3.4.2 Κλιματικές εκτιμήσεις της IPCC για τη θερμοκρασία κατά τον 21 ο αιώνα...27 iv

2.3.5 Αξιοπιστία και αβεβαιότητες των κλιματικών μοντέλων και σεναρίων στην εκτίμηση μελλοντικών κλιματικών αλλαγών...30 3 Εξέταση του κλιματικού συστήματος και των αλλαγών του σε σχέση με το νερό 32 3.1 Εισαγωγή...32 3.2 Αλλαγές που έχουν παρατηρηθεί στο κλίμα σε σχέση με το νερό...33 3.2.1 Βροχοπτώσεις και υδρατμοί...34 3.2.2 Χιόνι και πάγος...36 3.2.3 Στάθμη της θάλασσας...37 3.2.4 Εξατμισοδιαπνοή...38 3.3 Εκτιμώμενες αλλαγές στο κλίμα σε σχέση με το νερό...38 3.3.1 Βροχοπτώσεις και υδρατμοί...39 3.3.1.1 Μέσες βροχοπτώσεις...39 3.3.1.2 Ακραίες βροχοπτώσεις...40 3.3.2 Χιόνι και πάγος...41 3.3.3 Στάθμη της θάλασσας...42 3.3.4 Εξατμισοδιαπνοή...43 3.3.5 Απορροή...43 3.3.6 Αβεβαιότητες στις υδρολογικές εκτιμήσεις...45 3.4 Χρήση και διαθεσιμότητα του νερού...45 3.4.1 Σημερινή κατάσταση...45 3.4.2 Μελλοντικές εκτιμήσεις...47 3.4.3 Εξέταση των υδατικών πόρων σε σχέση με διάφορους τομείς...47 3.5 Εξέταση του ευρωπαϊκού χώρου...48 3.5.1 Εκτιμώμενες αλλαγές σε σχέση με το νερό...49 3.5.2 Υδατικοί πόροι...49 3.5.3 Υδατικοί πόροι σε σχέση με διάφορους τομείς...50 3.5.3.1 Ενέργεια...50 3.5.3.2 Υγεία...50 3.5.3.3 Γεωργία...51 3.5.3.4 Βιοποικιλότητα...51 4 Εφαρμογή: Εκτίμηση και αξιολόγηση της κλιματικής αλλαγής στην περιοχή των Μουδανιών 52 4.1 Σύντομη περιγραφή της εφαρμογής...52 4.2 Περιγραφή της περιοχής μελέτης...52 4.2.1 Γενικά στοιχεία...52 4.2.2 Κλιματικά στοιχεία...54 v

4.3 Εκτίμηση κλιματικών αλλαγών στη λεκάνη των Μουδανιών με τη βοήθεια περιοχικών κλιματικών μοντέλων...55 4.3.1 Περιγραφή των μοντέλων...55 4.3.1.1 Εισαγωγικά στοιχεία...55 4.3.1.2 Ιδιαιτερότητες τοπικού κλίματος...55 4.3.1.3 Χρήση περιοχικών κλιματικών μοντέλων για την περιοχή των Μουδανιών...56 4.3.2 Εφαρμογή των μοντέλων για τη λεκάνη των Μουδανιών...58 4.3.2.1 Εισαγωγή...58 4.3.2.2 Περίοδος 1970-2000...59 4.3.2.3 Μελλοντικές εκτιμήσεις (2000-2100)...78 4.4 Μελέτη του υδρολογικού ισοζυγίου της λεκάνης των Μουδανιών ως αποτέλεσμα των κλιματικών αλλαγών...93 4.4.1 Κατάστρωση εξίσωσης υδατικού ισοζυγίου...93 4.4.2 Εκτίμηση υδατικών αναγκών...94 4.4.3 Εκτίμηση υδατικού ισοζυγίου για την περίοδο 2000-2100...94 4.4.3.1 Μεσοποιημένο σημείο πλέγματος...96 4.4.3.2 Δεύτερο σημείο πλέγματος...97 4.4.4 Εκτίμηση υδατικού ισοζυγίου την περίοδο 2000-2100 για τη μεταβολή μόνο της θερμοκρασίας...99 4.4.4.1 Μεσοποιημένο σημείο πλέγματος...99 4.4.4.2 Δεύτερο σημείο πλέγματος...101 4.4.5 Εξέλιξη του υδατικού ισοζυγίου από την περίοδο 1971-2000 μέχρι την περίοδο 2021-2050...104 4.4.6 Εξέλιξη του υδατικού ισοζυγίου από την περίοδο 1971-2000 μέχρι την περίοδο 2021-2050 για τη μεταβολή μόνο της θερμοκρασίας...105 5 Σύνοψη - Συμπεράσματα 107 5.1 Αξιολόγηση αποτελεσμάτων των μοντέλων...107 5.1.1 Εκτιμήσεις θερμοκρασίας και βροχόπτωσης...107 5.1.2 Αξιολόγηση εκτιμήσεων υδατικού ισοζυγίου...109 5.2 Προτάσεις εξοικονόμησης νερού στη λεκάνη των Μουδανιών...111 Βιβλιογραφία 113 vi

Κεφάλαιο 1 Η κλιματική αλλαγή μέχρι σήμερα 1.1 Εισαγωγή Το κλιματικό σύστημα είναι ένα σύνθετο σύστημα αλληλεπιδράσεων, που αποτελείται από την ατμόσφαιρα, την επιφάνεια της γης, τα χιόνια και τους πάγους, τους ωκεανούς, τα λοιπά επιφανειακά και υπόγεια νερά των ηπείρων και τους ζωντανούς οργανισμούς. (IPCC, 2007a) Η ατμοσφαιρική διάσταση του κλιματικού συστήματος είναι συνήθως αυτή που χαρακτηρίζει το κλίμα, το οποίο ορίζεται ως η σύνθεση των στοιχείων του καιρού για ένα μακρύ χρονικό διάστημα (Κουτσογιάννης, 1998). Το κλίμα περιγράφεται συνήθως με τη χρήση του μέσου όρου και της μεταβλητότητας της θερμοκρασίας, των βροχοπτώσεων και των ανέμων για μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο, που κυμαίνεται από λίγους μήνες έως εκατομμύρια χρόνια (μια συνηθισμένη περίοδος είναι τα 30 χρόνια) (IPCC, 2007a). Το κλιματικό σύστημα εξελίσσεται κάτω από την επίδραση της εσωτερικής του δυναμικής και εξαιτίας αλλαγών σε διάφορους εξωτερικούς παράγοντες που επηρεάζουν το κλίμα (IPCC, 2007a). Ως κλιματική αλλαγή ορίζεται μια αλλαγή στην κατάσταση του κλίματος που μπορεί να προσδιοριστεί (π.χ. χρησιμοποιώντας στατιστικές δοκιμές) από τις αλλαγές στο μέσο όρο ή/και τη μεταβλητότητα των ιδιοτήτων του, και που υπάρχει για μια εκτεταμένη περίοδο, συνήθως δεκαετίες ή περισσότερο. Αναφέρεται σε οποιαδήποτε αλλαγή στο κλίμα με την πάροδο του χρόνου, που οφείλεται είτε στη φυσική μεταβλητότητα είτε στις δραστηριότητες του ανθρώπου. (IPCC, 2007d) Οι εγκυρότερες και πιο αξιόπιστες εκθέσεις για την κλιματική αλλαγή έχουν δημοσιευτεί από την Διακυβερνητική Επιτροπή για την Αλλαγή του Κλίματος (Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC), η οποία ιδρύθηκε το 1988 από τον Παγκόσμιο Μετεωρολογικό Οργανισμό (World Meteorological Organization - WMO) και το Πρόγραμμα Περιβάλλοντος (United Nations Environment Programme - UNEP) του Οργανισμού Ηνωμένων Εθνών. Ο σκοπός της επιτροπής είναι η αξιολόγηση της ήδη υπάρχουσας επιστημονικής γνώσης για τη μελέτη των κλιματικών αλλαγών, καθώς και η αξιολόγηση των συνεπειών των κλιματικών μεταβολών που προέρχονται από ανθρώπινη δραστηριότητα, μελετώντας πιθανές πολιτικές και δράσεις για την αντιμετώπιση των ενδεχόμενων κινδύνων. 1

Το 2007 η ΙPCC δημοσίευσε την Τέταρτη Έκθεση Αξιολόγησης (ΙPCC Fourth Assessment Report-4AR) για την κλιματική αλλαγή. Οι επιστήμονες εργάστηκαν σε τρεις ομάδες, όσοι και οι τόμοι της Έκθεσης: 1. Πρώτη Ομάδα Εργασίας - Working Group I (WGI): «The Physical Science Basis». Περιέχει τα επιστημονικά δεδομένα της κλιματικής αλλαγής και σύνδεσή της με ανθρώπινες δραστηριότητες, καθώς και εκτιμήσεις της μελλοντικής κλιματικής αλλαγής. 2. Δεύτερη Ομάδα Εργασίας - Working Group II (WGII): «Impacts, Adaptation and Vulnerability». Περιγράφει τις επιπτώσεις εξαιτίας της κλιματικής αλλαγής, εκτιμά την τρωτότητα του φυσικού περιβάλλοντος και των ανθρώπινων κοινωνιών και αξιολογεί πιθανά μέτρα πρόληψης και προσαρμογής. 3. Τρίτη Ομάδα Εργασίας - Working Group III (WGIII): «Mitigation of Climate Change». Εξετάζεται η δυνατότητα μετριασμού και αποφυγής των κλιματικών αλλαγών, με εκτίμηση του σχετικού οικονομικού κόστους. 1.2 Καταγραφές της κλιματικής αλλαγής Είναι πλέον γεγονός ότι βιώνουμε μία σαφή θέρμανση του κλιματικού συστήματος, όπως είναι εμφανές από τις συνολικές καταγραφές που έχει δημοσιεύσει η IPCC στην Τέταρτη Έκθεση Αξιολόγησης (4AR) σχετικά με την αύξηση της μέσης πλανητικής ατμοσφαιρικής και ωκεάνιας θερμοκρασίας, την εκτεταμένη τήξη του χιονιού και του πάγου και την αύξηση της παγκόσμιας μέσης στάθμης της θάλασσας. Η αύξηση της θερμοκρασίας είναι διαδεδομένη σε όλον τον πλανήτη και μάλιστα οι χερσαίες περιοχές έχουν θερμανθεί με ταχύτερο ρυθμό από ότι οι ωκεανοί (σχήμα 1.1) (IPCC, 2007d). Γενικά, η αύξηση της μέσης πλανητικής θερμοκρασίας τον τελευταίο αιώνα έχει λάβει χώρα σε δύο φάσεις, από το 1910 έως το 1949 (0,35 C) και πιο έντονα από το 1970 μέχρι σήμερα (0,55 C). Τα τελευταία 25 χρόνια υπήρξε ανοδικός ρυθμός αύξησης της θερμοκρασίας, ενώ 11 από τα 12 θερμότερα καταγεγραμμένα έτη έχουν σημειωθεί τα τελευταία 12 χρόνια (1995-2006). Οι παγκόσμιες παρατηρήσεις από τα τέλη της δεκαετίας του 1950 δείχνουν ότι η τροπόσφαιρα (περίπου μέχρι τα 10 km) έχει θερμανθεί με ελαφρά μεγαλύτερο ρυθμό από ότι η επιφάνεια, όπως φαίνεται και στο σχήμα 1.1, ενώ η στρατόσφαιρα (περίπου 10-30 km) έχει ψυχθεί αισθητά από το 1979. (IPCC, 2007a) Με την τάση της αύξησης της θερμοκρασίας είναι σύμφωνες και οι αυξήσεις στη στάθμη της θάλασσας, αλλά και η μείωση των εκτάσεων χιονιού και πάγου. Σε κλίμακα ηπειρωτικών, τοπικών και ωκεάνιων λεκανών, πολυάριθμες μακροπρόθεσμες αλλαγές του κλίματος και σε άλλες πτυχές του έχουν επίσης παρατηρηθεί. Σύμφωνα με τάσεις που παρατηρήθηκαν κατά την περίοδο 1900-2005, οι κατακρημνίσεις αυξήθηκαν σημαντικά στις ανατολικές περιοχές 2

της Βόρειας και της Νότιας Αμερικής, στη βόρεια Ευρώπη και τη βόρεια και κεντρική Ασία, ενώ μειώθηκαν στη Σάχελ (τη στεπική λωρίδα γης νότια της ερήμου Σαχάρα), τη Μεσόγειο, τη Νότιο Αφρική και περιοχές της νότιας Ασίας. Παγκοσμίως, η περιοχή που επηρεάστηκε από την ξηρασία είναι «πιθανό» (που αντιστοιχεί σε 66% πιθανότητα να ισχύει) να έχει αυξηθεί από τη δεκαετία του 1970. (IPCC, 2007d) Σχήμα 1.1: Μοτίβα των γραμμικών τάσεων της πλανητικής θερμοκρασίας από το 1979 έως το 2005 για την επιφάνεια (αριστερά) και για την τροπόσφαιρα (δεξιά) έως 10km από την επιφάνεια, με βάση δορυφορικά δεδομένα. (IPCC, 2007a) Επιπλέον, η συχνότητα ή/και η ένταση κάποιων ακραίων καιρικών φαινόμενων έχει αλλάξει κατά τη διάρκεια των τελευταίων 50 ετών (IPCC, 2007d): Είναι «πολύ πιθανό» (που αντιστοιχεί σε 90% πιθανότητα να ισχύει) ότι οι κρύες ημέρες, οι κρύες νύχτες και οι παγετοί έχουν γίνει λιγότερο συχνοί στις περισσότερες χερσαίες περιοχές, ενώ οι ζεστές ημέρες και οι ζεστές νύχτες έχουν γίνει συχνότερες. Είναι «πιθανό» ότι τα κύματα θερμότητας έχουν γίνει συχνότερα στις περισσότερες χερσαίες περιοχές. Είναι «πιθανό» ότι η συχνότητα των έντονων κατακρημνίσεων έχει αυξηθεί στις περισσότερες περιοχές. Είναι «πιθανό» ότι το φαινόμενο της ακραίας υψηλής στάθμης της θάλασσας έχει αυξηθεί σε διάφορες περιοχές παγκοσμίως από το 1975. Υπάρχουν επίσης παρατηρήσεις μιας αύξησης της έντονης τροπικής δραστηριότητας κυκλώνων στο Βόρειο Ατλαντικό περίπου από το 1970, και πιθανή αυξημένη έντονη τροπική δραστηριότητα κυκλώνων σε μερικές άλλες περιοχές όπου οι αβεβαιότητες σχετικά με την ποιότητα των δεδομένων είναι μεγαλύτερες. (IPCC, 2007d) Υπάρχουν όμως ακόμα δυσκολίες στην προσομοίωση και την απόδοση των αλλαγών θερμοκρασίας σε μικρότερες κλίμακες. Σε αυτές τις κλίμακες, η φυσική μεταβλητότητα του κλίματος είναι σχετικά μεγαλύτερη και είναι δυσκολότερο να διακριθούν οι αλλαγές που οφείλονται σε εξωτερικούς παράγοντες. (IPCC, 2007d) 3

1.3 Αιτίες της κλιματικής αλλαγής Το κλιματικό σύστημα επηρεάζεται από διάφορους εξωτερικούς παράγοντες. Οι εξωτερικοί αυτοί παράγοντες είναι τα φυσικά φαινόμενα όπως οι ηφαιστειακές εκρήξεις και οι ηλιακές διακυμάνσεις, καθώς επίσης και αλλαγές στη χημική σύσταση της ατμόσφαιρας, οι οποίες προκαλούνται από ανθρώπινες δραστηριότητες. Η ηλιακή ακτινοβολία είναι όμως αυτή που στην ουσία παίζει τον πιο σημαντικό ρόλο στο κλίμα. (IPCC, 2007d) Υπάρχουν τρεις θεμελιώδεις τρόποι να διαφοροποιηθεί η ισορροπία της ακτινοβολίας της γης: 1. μεταβάλλοντας την εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία (π.χ. μέσω διαφοροποιήσεων στη γήινη τροχιά ή από τον ίδιο τον ήλιο), 2. μεταβάλλοντας την ανακλώμενη ηλιακή ακτινοβολία (π.χ. μέσω διαφοροποιήσεων στη νεφοκάλυψη, τα ατμοσφαιρικά αιωρήματα ή τη βλάστηση), και 3. μεταβάλλοντας τη μεγάλου μήκους κύματος εκπεμπόμενη ακτινοβολία από τη Γη προς το διάστημα (π.χ. μέσω διαφοροποιήσεων των συγκεντρώσεων των αερίων του θερμοκηπίου). Το κλίμα, στη συνέχεια, αποκρίνεται άμεσα σε τέτοιες αλλαγές, καθώς επίσης και έμμεσα, μέσω ποικίλων μηχανισμών ανάδρασης. (IPCC, 2007a) Αέρια του θερμοκηπίου θεωρούνται τα αέρια τα οποία απορροφώντας μερικώς την ακτινοβολία μεγάλων μηκών κύματος που προέρχεται από την επιφάνεια της Γης συμβάλλουν στη διατήρηση της θερμοκρασίας της επιφάνειας της γης (φυσικό φαινόμενο του θερμοκηπίου), με μέση θερμοκρασία τους 14 C. Τα σημαντικότερα αέρια του θερμοκηπίου είναι οι υδρατμοί και το διοξείδιο του άνθρακα. Τα κύρια συστατικά της γήινης ατμόσφαιρας, το άζωτο και το οξυγόνο, δεν έχουν καμία τέτοια ιδιότητα. (IPCC, 2007a) Οι ανθρώπινες όμως δραστηριότητες εντείνουν το φυσικό φαινόμενο του θερμοκηπίου μέσω της απελευθέρωσης αερίων του θερμοκηπίου (CO2, CH4, N2O και αλογονωμένων υδρογονανθράκων). Για παράδειγμα, η ποσότητα του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα έχει αυξηθεί κατά περίπου 35% από τη βιομηχανική εποχή και μάλιστα 70% μόνο κατά την περίοδο 1970-2004 (σχήμα 1.2). Αυτή η αύξηση οφείλεται σε ανθρώπινες δραστηριότητες, κυρίως από την καύση των ορυκτών καυσίμων και την καταστροφή των δασών. Κατά συνέπεια, η ανθρωπότητα έχει προκαλέσει δραματική αλλαγή της χημικής σύνθεσης της γήινης ατμόσφαιρας με ουσιαστικές επιπτώσεις στο κλίμα. (IPCC, 2007a) Η αύξηση των θερμοκηπικών αερίων και των αερολυμάτων, οι αλλαγές στην κάλυψη του εδάφους και την ηλιακή ακτινοβολία αλλάζουν την ισορροπία της ενέργειας του κλιματικού συστήματος και είναι παράγοντες που προκαλούν την κλιματική αλλαγή. Έχουν επιπτώσεις στην απορρόφηση, τη διάχυση και την εκπομπή της ακτινοβολίας μέσα στην ατμόσφαιρα και 4

την επιφάνεια της γης. Οι προκύπτουσες θετικές ή αρνητικές αλλαγές στην ισορροπία της ενέργειας εξαιτίας ενός τέτοιου εξωτερικού παράγοντα εκφράζονται ως «Radiative Forcing» (RF). Το RF αποτελεί ένα δείκτη σημαντικότητας του παράγοντα αυτού στο μηχανισμό μιας πιθανής κλιματικής αλλαγής. (IPCC, 2007d) Σχήμα 1.2: a) Παγκόσμιες ετήσιες εκπομπές ανθρωπογενών αερίων του θερμοκηπίου την 1 περίοδο 1970-2004 σε Gt ισοδυνάμων CO 2 (CO 2 -eq). b) Συμβολή κάθε αερίου στις συνολικές εκπομπές του 2004. c) Συμβολή κάθε τομέα στις συνολικές εκπομπές του 2004. (IPCC, 2007d) Παρόλο που πολλοί παράγοντες συνεχίζουν να επηρεάζουν το κλίμα, σύμφωνα με τους επιστήμονες οι ανθρώπινες δραστηριότητες είναι ο σημαντικότερος παράγοντας και είναι αρμόδιες για το μεγαλύτερο μέρος της θέρμανσης που παρατηρήθηκε κατά τη διάρκεια των τελευταίων 50 ετών, με Radiative Forcing +1.6 (+0.6 μέχρι +2.4) W/m 2. (IPCC, 2007a) 1.4 Τοπικές αλλαγές που συνδέονται με την κλιματική αλλαγή στα φυσικά και διαχειριζόμενα συστήματα Οι οποιεσδήποτε αλλαγές στο κλιματικό σύστημα, όπως η έκταση των φύλλων πάγου, το είδος και η κατανομή της βλάστησης ή της ατμοσφαιρικής ή ωκεάνιας θερμοκρασίας επηρεάζουν τα μεγάλης κλίμακας κυκλοφοριακά χαρακτηριστικά της ατμόσφαιρας και των ωκεανών, αλλά και τα φυσικά και βιολογικά συστήματα (IPCC, 2007a). 1 Η συγκέντρωση ισοδυνάμων CO2 είναι η συγκέντρωση του CO 2 που θα προκαλούσε το ίδιο Radiative Forcing (RF) όσο και ένας συνδυασμός CO 2 και άλλων θερμοκηπικών αερίων και ατμοσφαιρικών αιωρημάτων. 5

Οι αλλαγές που παρατηρούνται σε τοπικό επίπεδο στα φυσικά και διαχειριζόμενα συστήματα είναι δύσκολο να αποδοθούν ξεκάθαρα στην ανθρωπογενή κλιματική αλλαγή, διότι εμπλέκονται και οι επιδράσεις της φυσικής κλιματικής μεταβλητότητας, καθώς και μη κλιματικών παραγόντων (π.χ. οι αλλαγές στις χρήσεις γης, η υποβάθμιση του εδάφους, η αστικοποίηση και η ρύπανση γενικότερα). (IPCC, 2007b) Σύμφωνα με την IPCC υπάρχει «πολύ υψηλή εμπιστοσύνη», που αντιστοιχεί σε πιθανότητα τουλάχιστον 9 στα 10 να είναι ορθό το συμπέρασμα, ότι σε όλες τις ηπείρους και τους ωκεανούς τα φυσικά και βιολογικά συστήματα έχουν ήδη αρχίσει να επηρεάζονται από τις πρόσφατες κλιματικές αλλαγές. Επιπλέον εμφανίζονται κλιματικές επιπτώσεις και στα ανθρώπινα συστήματα, αν και αυτό διακρίνεται πιο δύσκολα εξαιτίας της προσαρμογής και εξαιτίας των μη κλιματικών παραγόντων. (IPCC, 2007b) Εξαιτίας των υψηλότερων θερμοκρασιών, η ικανότητα συγκράτησης του νερού της ατμόσφαιρας και η εξάτμιση αυξάνονται. Αυτό συμβάλλει στην αύξηση της κλιματικής μεταβλητότητας, με πιο έντονες κατακρημνίσεις και περισσότερα φαινόμενα ξηρασίας, τα οποία έχουν ενταθεί σε μερικές ξηρές περιοχές από τη δεκαετία του 1970. (IPCC, 2007b) Όσον αφορά στις πλημμύρες, δεν υπάρχουν στοιχεία που να υποδεικνύουν ξεκάθαρες τάσεις σχετικές με το κλίμα (WGII 1.3.2). Βέβαια, η αύξηση που έχει παρατηρηθεί στην ένταση των κατακρημνίσεων, η οποία οδηγεί σε συστήματα χαμηλών πιέσεων που συχνά προκαλούν πλημμύρες, δείχνει ότι το κλίμα είχε ίσως ήδη κάποια επίπτωση στις πλημμύρες. (IPCC, 2007b) Υπάρχει επίσης «υψηλή εμπιστοσύνη», που αντιστοιχεί σε πιθανότητα περίπου 8 στα 10 να είναι ορθό το συμπέρασμα, ότι τα φυσικά συστήματα που σχετίζονται με το χιόνι, τον πάγο και το παγωμένο έδαφος επηρεάζονται από τις κλιματικές αλλαγές (IPCC, 2007d). Ενδεικτικά παραδείγματα είναι: - η αύξηση της έκτασης και του αριθμού παγετωδών λιμνών. - η αυξανόμενη αστάθεια του εδάφους σε μόνιμα παγετώδεις περιοχές και οι βραχώδεις κατολισθήσεις στις ορεινές περιοχές. - οι αλλαγές στη χλωρίδα και την πανίδα ορισμένων αρκτικών και ανταρκτικών οικοσυστημάτων. Περισσότερο από το 1/6 του παγκόσμιου πληθυσμού ζει σε παγετώδεις λεκάνες ποταμών ή σε λεκάνες που τροφοδοτούνται από το λιώσιμο του χιονιού. Αυτός ο πληθυσμός επηρεάζεται από την εποχιακή αλλαγή της απορροής, την αύξηση του λόγου των χειμερινών ροών προς τις ετήσιες ροές και πιθανόν από τη μείωση των χαμηλών ροών εξαιτίας της μείωσης της έκτασης των παγετώνων (IPCC, 2007b). Επιπτώσεις παρατηρούνται («υψηλή εμπιστοσύνη») και στα υδρολογικά συστήματα, όπως (IPCC, 2007d): - αυξημένη απορροή και πρόωρη ανοιξιάτικη απορροή σε πολλά ποτάμια που 6

τροφοδοτούνται από πάγους και χιόνι. - θέρμανση των λιμνών και των ποταμών σε πολλές περιοχές, με επιδράσεις στη θερμική δομή και την ποιότητα του νερού. Πολλές παράκτιες περιοχές αντιμετωπίζουν ήδη τις επιπτώσεις της αύξησης της στάθμης της θάλασσας, η οποία προέρχεται από ένα συνδυασμό της αύξησης της στάθμης που συνδέεται με την κλιματική αλλαγή, της γεωλογικής και ανθρωπογενούς καθίζησης του εδάφους, και άλλων τοπικών παραγόντων. Η αύξηση της στάθμης της θάλασσας είχε ως αποτέλεσμα την ενίσχυση του ύψους των κυμάτων και την όξυνση των καταιγίδων σε ορισμένες παράκτιες περιοχές, κάτι που διαπιστώθηκε κυρίως από την παράκτια διάβρωση. Επιπλέον συμβάλλει στην απώλεια παράκτιων υγροτόπων και στην αύξηση των ζημιών από τις παράκτιες πλημμύρες σε πολλές περιοχές («μέση εμπιστοσύνη», που αντιστοιχεί σε πιθανότητα περίπου 5 στα 10 να είναι ορθό το συμπέρασμα), αν και τέτοιες επιπτώσεις προκαλούνται ευρέως από την ανθρωπογενή αλλοίωση της ακτογραμμής. (IPCC, 2007b) Υπάρχει «υψηλή εμπιστοσύνη», ότι οι αλλαγές που έχουν παρατηρηθεί στα βιολογικά συστήματα θαλασσών και γλυκών υδάτων συνδέονται με τις αυξημένες θερμοκρασίες του νερού, καθώς επίσης και τις σχετικές αλλαγές στην παγοκάλυψη, στην πυκνότητα του άλατος και στα επίπεδα και την κυκλοφορία οξυγόνου (IPCC, 2007d). Αν και υπάρχουν ολοένα αυξανόμενα αποδεικτικά στοιχεία των επιπτώσεων των κλιματικών αλλαγών στους κοραλλιογενείς υφάλους, είναι δύσκολη η διάκριση των επιδράσεων που συνδέονται με το κλίμα, από τις επιδράσεις άλλων φαινομένων, όπως η υπεραλλίευση και η ρύπανση των υδάτων (IPCC, 2007b). Άλλα παραδείγματα κλιματικών επιπτώσεων σε αυτά τα συστήματα είναι (IPCC, 2007d): - αλλαγές στη βιοποικιλότητα και στην ποσότητα φυκών, του πλαγκτόν και ψαριών στους ωκεανούς υψηλού γεωγραφικού πλάτους. - αύξηση της ποσότητας φυκών και του ζωοπλαγκτόν στις λίμνες υψηλού γεωγραφικού πλάτους και τις λίμνες μεγάλου υψομέτρου. - αλλαγές στη βιοποικιλότητα και πρόωρες μεταναστεύσεις ψαριών στους ποταμούς. Όσον αφορά στα επίγεια βιολογικά συστήματα υπάρχει «πολύ υψηλή εμπιστοσύνη» ότι η πρόσφατη θέρμανση έχει έντονες επιπτώσεις σε αυτά (IPCC, 2007d). Τα φυτά και τα ζώα μπορούν να αναπαραχθούν, να αναπτυχθούν και να επιβιώσουν μόνο σε ορισμένες κλιματικές και περιβαλλοντικές συνθήκες. Η μεγάλη πλειοψηφία των μελετών αυτών των συστημάτων παρουσιάζει σημαντικές επιπτώσεις εξαιτίας της θέρμανσης του πλανήτη. Τέτοιες αλλαγές είναι η πρόωρη έναρξη φαινομένων, όπως η ανάπτυξη των φύλλων, η μετανάστευση πουλιών και η γέννηση αυγών, και η τοπική εξαφάνιση ευαίσθητων ειδών. (IPCC, 2007b) Οι αλλαγές σε όλα τα φυσικά και βιολογικά συστήματα παρουσιάζονται σε σχέση με την αύξηση της θερμοκρασίας στο σχήμα 1.3. 7

Σχήμα 1.3: Αλλαγές στα φυσικά και βιολογικά συστήματα και την επιεδάφια θερμοκρασία για την περίοδο 1970-2004. (IPCC, 2007d) Οι μετεωρολογικοί κίνδυνοι που έχουν την πιθανότητα να προκαλέσουν τις μεγαλύτερες καταστροφές σε περιουσίες και ανθρώπινες ζωές περιλαμβάνουν μεγάλες πλημμύρες ποταμών, έντονες τροπικές και υπερτροπικές θύελλες κυκλώνων (με τις παράκτιες επιπτώσεις τους), καθώς και ισχυρές καταιγίδες. Εξ ορισμού βέβαια, τα ακραία γεγονότα είναι σπάνια γεγονότα, με συνήθη περίοδο επαναφοράς σε μια συγκεκριμένη θέση πάνω από 10 έως 20 έτη. Όλες αυτές οι καταστροφές που οφείλονται σε ακραία καιρικά φαινόμενα από τη δεκαετία του 1970 έχουν ως αποτέλεσμα μεγάλα οικονομικά, κοινωνικά και περιβαλλοντικά κόστη, που αυξάνονται με ολοένα μεγαλύτερο ρυθμό. (IPCC, 2007b) Στο σχήμα 1.4 παρουσιάζεται η κατανομή των φυσικών καταστροφών (disasters) ανά ήπειρο με βάση τον τύπο τους για την περίοδο 1991-2005. Το μεγαλύτερο ποσοστό των φυσικών καταστροφών, όπως φαίνεται και στο σχήμα 1.5, είναι οι υδρομετεωρολογικές καταστροφές, σε σύγκριση με τις γεωλογικές και βιολογικές καταστροφές. 8

Σχήμα 1.4: Κατανομή των φυσικών καταστροφών ανά ήπειρο με βάση τον τύπο τους για την περίοδο 1991-2005. (Πηγή: www.unisdr.org) Σχήμα 1.5: Κατανομή των φυσικών καταστροφών ανά ήπειρο με βάση την προέλευσή τους για την περίοδο 1991-2005. (Πηγή: www.unisdr.org) Κατά τη διάρκεια των τελευταίων δεκαετιών τα υδατικά αποθέματα έχουν δεχτεί σημαντικές πιέσεις από μη κλιματικούς παράγοντες, όπως η ρύπανση, τα φράγματα των ποταμών, η αποξήρανση υγροτόπων και η μείωση της στάθμης του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα (κυρίως εξαιτίας της άρδευσης). Σε σύγκριση με αυτές τις πιέσεις, οι αλλαγές που συνδέονται με το κλίμα στα υδατικά αποθέματα είναι μικρές, αν και αυτό είναι πιθανό να αλλάξει στο μέλλον καθώς οι επιδράσεις της αλλαγής του κλίματος γίνονται εντονότερες. (IPCC, 2007b) Οι επιπτώσεις των αυξήσεων της θερμοκρασίας έχουν τεκμηριωθεί με «μέση εμπιστοσύνη» και στα ακόλουθα διαχειριζόμενα και ανθρώπινα συστήματα (IPCC, 2007d): στη διαχείριση της γεωργίας και των δασών στα υψηλότερα γεωγραφικά πλάτη του βόρειου ημισφαιρίου, όπως με την πρόωρη φύτευση των καλλιεργειών κατά την 9

άνοιξη, και τις διαταραχές των δασών λόγω πυρκαγιών και παρασίτων. στην ανθρώπινη υγεία, όπως με τη θνησιμότητα που σχετίζεται με τη θερμοπληξία στην Ευρώπη, τις αλλαγές στους οργανισμούς που μεταδίδουν μολυσματικές ασθένειες σε κάποιες περιοχές της Ευρώπης, και την πρόωρη και αυξημένη εποχιακή παραγωγή της αλλεργιογόνου γύρης στα υψηλά και μέσα γεωγραφικά πλάτη του βόρειου ημισφαιρίου. σε μερικές ανθρώπινες δραστηριότητες στην Αρκτική (π.χ. το κυνήγι και τις ταξιδιωτικές περιόδους πάνω στο χιόνι και τον πάγο) και στις αλπικές περιοχές χαμηλότερου υψομέτρου (όπως οι περιορισμοί σε ορεινά αθλήματα). Στο παρακάτω σχήμα παρουσιάζονται κάποιες περιοχές της γης που αντιμετωπίζουν κίνδυνους που σχετίζονται με την ανθρώπινη ασφάλεια και συνδέονται με τις κλιματικές αλλαγές, όπως είναι η μείωση της παραγωγής και οι περιβαλλοντικοί πρόσφυγες εξαιτίας περιβαλλοντικών καταστροφών, όπως οι πλημμύρες. Σχήμα 1.6: Κίνδυνοι που σχετίζονται με την ανθρώπινη ασφάλεια και συνδέονται με τις κλιματικές αλλαγές σε κάποιες περιοχές της γης. (WBGU, 2007) 10

Κεφάλαιο 2 Προσομοίωση του μελλοντικού κλίματος με τη βοήθεια κλιματικών μοντέλων 2.1 Εισαγωγή Οι αλλαγές που έχουν παρατηρηθεί στο κλίμα, σύμφωνα με όσα αναφέρθηκαν στο προηγούμενο κεφάλαιο για τις επιπτώσεις τους στο οικοσύστημα και τον άνθρωπο, έχουν δημιουργήσει την ανάγκη εμπεριστατωμένης μελέτης των χαρακτηριστικών του κλίματος και των αποκρίσεών του, λόγω κυρίως των ανθρωπογενών επιδράσεων. Τα κλιματικά μοντέλα αποτελούν μία προσπάθεια αναπαράστασης του φυσικού κλίματος και είναι σήμερα το σημαντικότερο εργαλείο για την εκτίμηση των κλιματικών αλλαγών. Βασίζονται σε θεμελιώδεις φυσικούς νόμους (όπως οι νόμοι του Νεύτωνα), που υποβάλλονται έπειτα σε φυσικές προσεγγίσεις κατάλληλες για μεγάλης κλίμακας κλιματικό σύστημα και έπειτα υποβάλλονται σε περαιτέρω προσεγγίσεις μέσω της μαθηματικής διακριτοποίησης. Βέβαια, υπάρχουν υπολογιστικοί περιορισμοί οι οποίοι περιορίζουν την ανάλυση που θα ήταν δυνατή από τις εξισώσεις της μαθηματικής διακριτοποίησης. Γι αυτό απαιτείται και κάποια προσομοίωση των μεγάλης κλίμακας επιδράσεων των διαδικασιών που δεν έχουν επιλυθεί (παραμετροποίηση). (IPCC, 2007a) Γενικά έχουν κατασκευαστεί από απλά κλιματικά μοντέλα, που προσομοιώνουν ορισμένες μόνο διαδικασίες του κλιματικού συστήματος, έως και πιο προηγμένα παγκόσμια μοντέλα, καθώς και συζευγμένα μοντέλα, που συνδυάζουν περισσότερες κλιματικές διαδικασίες. Τέλος, είναι δυνατή η κατασκευή μοντέλων υψηλότερης ανάλυσης (περιοχικά κλιματικά μοντέλα), για την καλύτερη προσομοίωση των παραμέτρων μικρότερης κλίμακας (θερμοκρασία, κατακρημνίσεις). Η μελέτη των πιθανών αλλαγών στο κλίμα στα κλιματικά μοντέλα γίνεται με τη βοήθεια σεναρίων εκπομπών. Η κατασκευή των σεναρίων βασίζεται στην τεκμηριωμένη από την IPCC επιστημονική άποψη ότι οι αλλαγές που έχουν παρατηρηθεί στο κλίμα, όπως η αύξηση της θερμοκρασίας, οφείλονται στην αύξηση των εκπομπών των θερμοκηπικών αερίων και κυρίως το διοξείδιο του άνθρακα. Τα σενάρια εκπομπών αποτελούν μία αληθοφανή αναπαράσταση της μελλοντικής εξέλιξης των εκπομπών των αερίων που ενεργοποιούνται μέσω φωτοχημικών αντιδράσεων και βασίζονται σε ένα σύνολο υποθέσεων για τις αιτίες 11

αυτών των εκπομπών (όπως οι δημογραφικές αλλαγές, η κοινωνικοοικονομική και η τεχνολογική εξέλιξη) (IPCC, 2007d). Παρακάτω ακολουθεί η περιγραφή των διαφόρων μοντέλων και σεναρίων εκπομπών, ενώ γίνεται αναφορά στις εκτιμήσεις των βασικών μελλοντικών αλλαγών στο κλίμα. 2.2 Σενάρια εκπομπών SRES (Special Report on Emission Scenarios) IPCC 2.2.1 Ιστορική αναδρομή Tο 1990 και το 1992 η Διακυβερνητική Επιτροπή για την Αλλαγή του Κλίματος (IPCC) ανέπτυξε μακροπρόθεσμα σενάρια εκπομπών. Αυτά τα σενάρια έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στην ανάλυση της πιθανής αλλαγής κλίματος, των επιδράσεών τους και των δυνατοτήτων να μετριαστεί η αλλαγή κλίματος. Συγκεκριμένα, το 1992 δημοσιεύτηκαν έξι σενάρια εκπομπών (Leggett et al., 1992) τα οποία παρουσίασαν εναλλακτικές εκπομπές των αερίων που σχετίζονται με το φαινόμενο του θερμοκηπίου, για τα έτη από το 1990 μέχρι το 2100. Αυτά τα αέρια ήταν το διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ), το μονοξείδιο του άνθρακα (CO), το μεθάνιο (CH 4 ), το νιτρώδες οξείδιο (Ν 2 Ο), τα οξείδια του αζώτου (NO X ), και το διοξείδιο του θείου (SO 2 ). Αυτά τα σενάρια προορίζονταν για τη χρήση τους από τους μελετητές της ατμόσφαιρας και του κλίματος, κατά την προετοιμασία των σεναρίων της ατμοσφαιρικής σύνθεσης και της αλλαγής του κλίματος. Αυτά τα έξι σενάρια αναφέρονται ως σενάρια IS92. Από πολλές απόψεις τα σενάρια IS92 ήταν πρωτοποριακά. Ήταν τα πρώτα παγκόσμια σενάρια που παρείχαν εκτιμήσεις της πλήρους ακολουθίας των αερίων του θερμοκηπίου. Τότε, ήταν τα μόνα σενάρια που παρείχαν τις τροχιές εκπομπής για το SO 2. Πολλά άλλαξαν κατά την περίοδο μετά από τη δημιουργία των IS92 σεναρίων. Οι εκπομπές θείου αναγνωρίστηκαν ως σημαντικότερος παράγοντας του Radiative Forcing (RF) από ότι άλλα αέρια σχετικά με το φαινόμενο του θερμοκηπίου -εκτός του CO 2 -, ενώ υιοθετήθηκαν και μερικές περιφερειακές πολιτικές ελέγχου. Η αναδόμηση στις χώρες της Ανατολικής Ευρώπης και της πρώην Σοβιετικής Ένωσης είχε πολύ ισχυρότερα αποτελέσματα στην οικονομική δραστηριότητα και τις εκπομπές από ότι είχε προβλεφθεί στα IS92 σενάρια. Για μερικές περιοχές αυτά τα σενάρια δεν ήταν αντιπροσωπευτικά εκείνων που βρίσκονταν στη βιβλιογραφία. Η εμφάνιση των μοντέλων ολοκληρωμένης αξιολόγησης (IA-Integrated Assessment)) έδωσε τη δυνατότητα να δημιουργηθούν σενάρια εκπομπών που εξετάζουν από κοινού τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ της ενέργειας, της οικονομίας, και των αλλαγών στις χρήσεις γης. 12

Το 1995 οι Alcamo et al. διαπίστωσαν ότι οι εκπομπές του CO 2 στα IS92 σενάρια ήταν σχετικά αντιπροσωπευτικές των παραλλαγών που βρέθηκαν στη διαθέσιμη βιβλιογραφία, όσον αφορά στη χρήση τους από τα ατμοσφαιρικά κλιματικά μοντέλα. Εντούτοις, τα σενάρια είναι απαραίτητα επίσης και για άλλους λόγους και τα IS92 σενάρια δεν είναι κατάλληλα για άλλους σκοπούς πέρα από αυτούς για τους οποίους αναπτύχθηκαν. Συνήχθη λοιπόν το συμπέρασμα ότι, εάν τα σενάρια προορίζονταν να έχουν ευρύτερες χρήσεις από το να είναι απλά ένα σύνολο εκπομπών που χρησιμοποιούνται στα μοντέλα κλίματος, θα έπρεπε να αναπτυχθούν νέα σενάρια. Η αξιολόγηση σύστησε επίσης ότι πρέπει να εξεταστούν οι σημαντικές αλλαγές (από το 1992) στην κατανόηση των αιτιών των εκπομπών και των μεθοδολογιών. Αυτοί οι αλλαγές στην κατανόηση αφορούν, π.χ., στη χρήση του άνθρακα για την παροχή ενέργειας, στη διαφορά εισοδήματος μεταξύ των αναπτυγμένων και αναπτυσσόμενων χωρών και στις εκπομπές του θείου. Αυτό οδήγησε σε μια απόφαση από την ολομέλεια της IPCC το 1996 να αναπτυχθεί ένα νέο σύνολο σεναρίων, τα οποία τελικά δημοσιεύτηκαν το 2000 (Special Report on Emissions Scenarios). (IPCC, 2000) 2.2.2 Κατασκευή σεναρίων εκπομπών SRES Το σύνολο των σεναρίων της ομάδας SRES (Special Report on Emissions Scenarios, IPCC, 2000 - Nebojsa Nakicenovic and Rob Swart (Eds.) ) καλύπτει ένα ευρύ φάσμα των κύριων κινητήριων δυνάμεων, δηλαδή των αιτιών, των μελλοντικών εκπομπών, από δημογραφικές αλλαγές μέχρι τεχνολογικές και οικονομικές εξελίξεις. Τα σενάρια καλύπτουν διαφορετικές μελλοντικές εξελίξεις που μπορούν να επηρεάσουν τις πηγές προέλευσης και τις περιοχές απόληξης των αερίων του θερμοκηπίου, όπως είναι οι εναλλακτικές δομές των ενεργειακών συστημάτων και οι αλλαγές στις χρήσεις γης. Κανένα όμως από τα σενάρια δεν περιλαμβάνει οποιεσδήποτε μελλοντικές πολιτικές που εξετάζουν ρητά πρόσθετες πρωτοβουλίες για την αλλαγή του κλίματος - αν και όλα καλύπτουν απαραιτήτως τις διάφορες υποτιθέμενες μελλοντικές πολιτικές άλλου είδους που μπορούν έμμεσα να επηρεάσουν τις πηγές και τις περιοχές απόληξης των θερμοκηπικών αερίων. Τα σενάρια εκπομπών SRES είναι βασισμένα σε μια εκτενή αξιολόγηση της βιβλιογραφίας, έξι εναλλακτικές προσεγγίσεις μοντέλων, και μια «ανοικτή διαδικασία» με την ευρεία συμμετοχή πολλών ομάδων και ατόμων. Το σύνολο των σεναρίων περιλαμβάνει τις ανθρωπογενείς εκπομπές όλων των θερμοκηπικών αερίων, του διοξειδίου του θείου (SO 2 ), του μονοξειδίου του άνθρακα (CO), των οξειδίων του αζώτου (NO x ) και των πτητικών οργανικών υδρογονανθράκων (VOCs), όπως φαίνεται στον πίνακα 2.1. 13

Πίνακας 2.1: Ονόματα και χημικά σύμβολα ή συντομογραφίες των ανθρωπογενών εκπομπών των θερμοκηπικών αερίων και άλλων αερίων που εξετάζονται στα σενάρια εκπομπών. (IPCC, 2000) Carbon Dioxide CO 2 Carbon Monoxide CO Hydrochlorofluorocarbons HCFCs Hydrofluorocarbons HFCs Methane CH 4 Nitrous Oxide N 2 O Nitrogen Oxides NO x Non-Methane Hydrocarbons NMVOCs Perfluorocarbons PFCs Sulfur Dioxide SO 2 Sulfur Hexafluoride SF 6 Τα σενάρια εκπομπών είναι ένα κεντρικό συστατικό οποιασδήποτε αξιολόγησης της αλλαγής κλίματος. Τα σενάρια διευκολύνουν την αξιολόγηση των μελλοντικών εξελίξεων στα πολυσύνθετα συστήματα που είναι είτε εγγενώς απρόβλεπτα είτε έχουν επιστημονικές αβεβαιότητες, και η αξιολόγηση των μελλοντικών εκπομπών είναι ένα ουσιαστικό συστατικό της γενικής αξιολόγησης της παγκόσμιας αλλαγής κλίματος από την IPCC. Όμως οι μελλοντικές εκπομπές και η εξέλιξη των κινητήριων παραγόντων τους είναι ιδιαίτερα αβέβαιες, όπως περιγράφεται παρακάτω. Αβεβαιότητες στην ανάλυση σεναρίων Γενικά, υπάρχουν τρεις τύποι αβεβαιοτήτων: αβεβαιότητα όσον αφορά στην ποσότητα, αβεβαιότητα που αφορά τη δομή των μοντέλων και αβεβαιότητες που προκύπτουν από τις διαφωνίες μεταξύ των εμπειρογνωμόνων για την τιμή των ποσοτήτων ή τη λειτουργική μορφή του μοντέλου. Πηγές αβεβαιότητας θα μπορούσαν να είναι η στατιστική διακύμανση, η υποκειμενική κρίση (συστηματικό λάθος), ο ατελής καθορισμός (γλωσσική ανακρίβεια), η φυσική μεταβλητότητα, οι διαφωνίες μεταξύ των εμπειρογνωμόνων και η εκτίμηση κατά προσέγγιση. Άλλοι (Funtowicz και Ravetz, 1990) διακρίνουν τρεις κύριες πηγές αβεβαιότητας: «αβεβαιότητες δεδομένων», «αβεβαιότητες μοντέλων» και «αβεβαιότητες πληρότητας». Στις εκθέσεις της IPCC οι ομάδες εργασίας χρησιμοποιούν τις τρεις κατηγορίες Funtowicz και Ravetz: Οι αβεβαιότητες δεδομένων προκύπτουν από την ποιότητα ή την καταλληλότητα των δεδομένων που χρησιμοποιούνται ως δεδομένα εισόδου στα μοντέλα. Έτσι, παρουσιάζονται 14

αβεβαιότητες στις μελλοντικές συγκεντρώσεις των αερίων του θερμοκηπίου, που οφείλονται είτε στις μη καθορισμένες πλήρως σχέσεις των εκπομπών με τις κινητήριες δυνάμεις των εκπομπών (όπως ο πληθυσμός, η τεχνολογική ανάπτυξη, κτλ.) είτε στη μη ολοκληρωμένη κατανόηση των διαδικασιών του κύκλου του άνθρακα (Τολίκα, 2005). Οι αβεβαιότητες των μοντέλων προκύπτουν από μια ελλιπή κατανόηση των φαινομένων που προσομοιώνονται, όπως των νεφών, από τη φυσική μεταβλητότητα του κλίματος ή από τις παραδοχές που γίνονται. Οι αβεβαιότητες πληρότητας αναφέρονται σε όλες τις παραλείψεις λόγω της έλλειψης γνώσης. Είναι, σε γενικές γραμμές, μη προσδιορίσιμες ποσοτικά και αμείωτες. (IPCC, 2000) 2.2.3 Περιγραφή των σεναρίων SRES Στο σχήμα 2.1 παρουσιάζονται οι τέσσερις πλοκές οι οποίες παράγουν τέσσερα σύνολα σεναρίων αποκαλούμενων «οικογένειες»: Α1, A2, B1, και B2. Συνολικά 40 σενάρια SRES έχουν αναπτυχθεί από έξι ομάδες μοντέλων. Όλα έχουν ίση ισχύ χωρίς να έχουν οριστεί πιθανότητες πραγματοποίησής τους. Το σύνολο σεναρίων αποτελείται από έξι ομάδες σεναρίων που προέρχονται από τις τέσσερις οικογένειες: μια ομάδα για κάθε οικογένεια A2, B1, B2, και τρεις ομάδες μέσα στην οικογένεια Α1, που χαρακτηρίζει τις εναλλακτικές εξελίξεις των ενεργειακών τεχνολογιών: A1FI (εντατική χρήση ορυκτού καυσίμου), A1B (εξισορροπημένη), και A1T (κυρίως μη ορυκτά καύσιμα). Σχήμα 2.1: Σχηματική απεικόνιση των σεναρίων SRES. (IPCC, 2000) 15

Μέσα σε κάθε οικογένεια και ομάδα σεναρίων, ορισμένα έχουν κοινές «εναρμονισμένες» υποθέσεις σχετικά με τον παγκόσμιο πληθυσμό, το ακαθάριστο παγκόσμιο προϊόν, και την τελική ενέργεια. Αυτά είναι χαρακτηρισμένα ως «HS» (harmonized scenarios-εναρμονισμένα σενάρια). Το «OS» υποδηλώνει τα σενάρια που ερευνούν τις αβεβαιότητες στις αιτίες των εκπομπών πέρα από εκείνες των εναρμονισμένων σεναρίων. Στο σχήμα παρουσιάζεται ο αριθμός σεναρίων που αναπτύσσονται μέσα σε κάθε κατηγορία. Για κάθε μία από τις έξι ομάδες σεναρίων παρέχεται ένα επεξηγηματικό σενάριο (που είναι πάντα εναρμονισμένο). Μέχρι το 2100 ο κόσμος θα έχει αλλάξει με τρόπους που είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς - όσο δύσκολο θα ήταν στο τέλος του 19ου αιώνα να φανταστεί κάποιος τις αλλαγές των επόμενων 100 ετών. Κάθε πλοκή υποθέτει μια ευδιάκριτα διαφορετική κατεύθυνση για τις μελλοντικές εξελίξεις, έτσι ώστε οι τέσσερις πλοκές ιστορίας διαφέρουν με όλο και περισσότερο μη αναστρέψιμους τρόπους. Μαζί περιγράφουν διαφορετικές εκδοχές του μέλλοντος που καλύπτουν ένα σημαντικό ποσοστό των ελλοχευουσών αβεβαιοτήτων στις κύριες αιτίες εκπομπών. Καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα βασικών «μελλοντικών» χαρακτηριστικών όπως η δημογραφική αλλαγή, η οικονομική ανάπτυξη και η τεχνολογική εξέλιξη. Για αυτόν τον λόγο, η αληθοφάνεια ή η δυνατότητα πραγματοποίησής τους δεν πρέπει να εξεταστεί απλώς βάσει μιας προέκτασης των σύγχρονων οικονομικών, τεχνολογικών, και κοινωνικών τάσεων. Παρακάτω περιγράφονται τα βασικά χαρακτηριστικά των τεσσάρων σεναρίων: Η οικογένεια πλοκής και σεναρίου Α1 περιγράφει έναν μελλοντικό κόσμο πολύ γρήγορης οικονομικής ανάπτυξης, με παγκόσμιο πληθυσμό που κορυφώνεται στα μέσα του αιώνα και παρουσιάζει μείωση έκτοτε, και με ταχεία εισαγωγή νέων και αποδοτικότερων τεχνολογιών. Σημαντικά ελλοχεύοντα θέματα είναι η σύγκλιση μεταξύ των περιοχών, η δυνατότητα κατασκευής υποδομών και οι αυξανόμενες πολιτιστικές και κοινωνικές αλληλεπιδράσεις, με μια ουσιαστική μείωση των τοπικών διαφορών στο κατά κεφαλήν εισόδημα. Η οικογένεια σεναρίου Α1 αναπτύσσεται σε τρεις ομάδες που περιγράφουν τις εναλλακτικές κατευθύνσεις της τεχνολογικής αλλαγής στο ενεργειακό σύστημα. Οι τρεις ομάδες Α1 διακρίνονται από την τεχνολογική έμφασή τους: εντατική χρήση ορυκτών (A1FI), πηγές ενέργειας άλλες των ορυκτών (A1T), ή μια ισορροπία μεταξύ όλων των πηγών (A1B). Η οικογένεια πλοκής και σεναρίου Α2 περιγράφει έναν πολύ ετερογενή κόσμο. Το ελλοχεύον θέμα είναι η αυτάρκεια και η συντήρηση των τοπικών ταυτοτήτων. Οι δομές σχετικές με τη γονιμότητα στις διάφορες περιοχές συγκλίνουν πολύ αργά, κάτι που οδηγεί στο συνεχώς αυξανόμενο παγκόσμιο πληθυσμό. Η οικονομική ανάπτυξη είναι πρώτιστα τοπικά προσανατολισμένη και η κατά κεφαλήν οικονομική ανάπτυξη και τεχνολογική αλλαγή είναι τεμαχισμένες και πιο αργές απ' ό,τι σε άλλες πλοκές. Η οικογένεια πλοκής και σεναρίου B1 περιγράφει έναν συγκλίνοντα κόσμο με τον παγκόσμιο πληθυσμό να κορυφώνεται στα μέσα του αιώνα και να παρουσιάζει μείωση 16

έκτοτε, όπως στη πλοκή Α1, αλλά με γρήγορες αλλαγές στις οικονομικές δομές προς μια οικονομία υπηρεσιών και πληροφοριών, με μειώσεις στην πυκνότητα των υλικών, και την εισαγωγή των καθαρών και αποδοτικών ως προς τους πόρους τεχνολογιών. Η έμφαση δίνεται σε παγκόσμιες λύσεις για οικονομική, κοινωνική, και περιβαλλοντική βιωσιμότητα, συμπεριλαμβανομένου και ενός βελτιωμένου δικαίου, αλλά χωρίς πρόσθετες πρωτοβουλίες για το κλίμα. Η οικογένεια πλοκής και σεναρίου B2 περιγράφει έναν κόσμο στον οποίο η έμφαση δίνεται στις τοπικές λύσεις για την οικονομική, κοινωνική, και περιβαλλοντική βιωσιμότητα. Είναι ένας κόσμος με συνεχώς αυξανόμενο παγκόσμιο πληθυσμό με ένα ρυθμό χαμηλότερο από την A2, ενδιάμεσα επίπεδα οικονομικής ανάπτυξης, και λιγότερο γρήγορη και πιο ποικίλη τεχνολογική αλλαγή απ' ό,τι στις B1 και Α1 πλοκές. Ενώ το σενάριο προσανατολίζεται επίσης προς την προστασία του περιβάλλοντος και την κοινωνική αμεροληψία, εστιάζει στο τοπικό και περιφερειακό επίπεδο. Σχήμα 2.2: Σχηματική επεξήγηση των σεναρίων SRES. (IPCC, 2000) Το σχήμα 2.2 δείχνει ότι τα σενάρια στηρίζονται στους κύριους κινητήριους παράγοντες των εκπομπών θερμοκηπικών αερίων. Κάθε οικογένεια σεναρίου είναι βασισμένη σε μια κοινή προδιαγραφή των κύριων κινητήριων παραγόντων. Οι τέσσερις οικογένειες σεναρίου παρουσιάζονται ως κλάδοι ενός δισδιάστατου δέντρου. Οι δύο διαστάσεις δείχνουν τον παγκόσμιο και τον τοπικό προσανατολισμό των σεναρίων και τον αναπτυξιακό και τον περιβαλλοντικό προσανατολισμό, αντίστοιχα. Στην πραγματικότητα, τα τέσσερα σενάρια μοιράζονται ένα χώρο με πολύ περισσότερες διαστάσεις, δεδομένων των πολυάριθμων 17

κινητήριων παραγόντων και άλλων υποθέσεων που απαιτούνται για να καθορίσουν οποιοδήποτε σενάριο σε μια συγκεκριμένη προσέγγιση μοντέλου. Οι όροι χρήσης των σεναρίων SRES απαιτούν μια πολύ-μοντελική προσέγγιση για την ανάπτυξη των σεναρίων εκπομπών. Εν γένει, έξι διαφορετικές προσεγγίσεις μοντέλων χρησιμοποιήθηκαν για να παραγάγουν τα 40 σενάρια SRES. Αυτά τα έξι μοντέλα είναι αντιπροσωπευτικά των προσεγγίσεων που έγιναν κατά τη μοντελοποίηση των σεναρίων εκπομπών και των διαφορετικών πλαισίων ολοκληρωμένης αξιολόγησης που χρησιμοποιούνται στη βιβλιογραφία των σεναρίων και περιλαμβάνουν μακροοικονομικά μοντέλα (προσέγγιση από την κορυφή προς τη βάση) και μοντέλα μηχανικής συστημάτων (προσέγγιση από μηδενική βάση). Μερικές ομάδες μελέτης μοντέλων ανέπτυξαν σενάρια για να απεικονίσουν και τις τέσσερις πλοκές ιστορίας, ενώ κάποιοι παρουσίασαν σενάρια για λιγότερες πλοκές ιστορίας. Οι έξι προσεγγίσεις μοντέλων περιλαμβάνουν τα εξής μοντέλα: Asian Pacific Integrated Model (AIM), National Institute of Environmental Studies, Ιαπωνία (Morita et al., 1994) Atmospheric Stabilization Framework Model (ASF), ICF Consulting, ΗΠΑ (Lashof and Tirpak, 1990; Pepper et al., 1992, 1998; Sankovski et al., 2000) Integrated Model to Assess the Greenhouse Effect (IMAGE), National Institute for Public Health and Environmental Hygiene (RIVM) (Alcamo et al., 1998; de Vries et al., 1994, 1999, 2000), σε συνεργασία με το Dutch Bureau for Economic Policy Analysis (CPB) WorldScan model (de Jong and Zalm, 1991), Ολλανδία Multiregional Approach for Resource and Industry Allocation (MARIA), Science University of Tokyo, Ιαπωνία (Mori and Takahashi, 1999; Mori, 2000) Model for Energy Supply Strategy Alternatives and their General Environmental Impact (MESSAGE), International Institute of Applied Systems Analysis (IIASA), Αυστρία (Messner and Strubegger, 1995; Riahi and Roehrl, 2000) και Mini Climate Assessment Model (MiniCAM), Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), ΗΠΑ (Edmonds et al., 1994, 1996a, 1996b). (IPCC, 2000) 2.2.4 Προβλέψεις των σεναρίων SRES Τα σενάρια SRES εκτιμούν μια αύξηση των παγκόσμιων εκπομπών των βασικών αερίων του φαινομένου του θερμοκηπίου κατά ένα εύρος από 9.7 έως 36.7 Gt ισοδυνάμων CO 2 (CO 2 - eq) μεταξύ του 2000 και του 2030. Σε αυτά τα σενάρια, τα ορυκτά καύσιμα προβλέπεται να διατηρούν την κυρίαρχη θέση στο παγκόσμιο ενεργειακό μίγμα έως το 2030 και μετά. Ως εκ τούτου οι εκπομπές του CO 2 από την ενεργειακή χρήση μεταξύ 2000 και 2030 προβλέπεται 18

να αυξηθούν 40 έως 110% κατά τη διάρκεια εκείνης της περιόδου. Σχήμα 2.3: Σενάρια εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου από το 2000 έως το 2100 χωρίς επιπρόσθετες κλιματικές πολιτικές. (IPCC, 2007d) Στο σχήμα 2.3. παρουσιάζονται οι παγκόσμιες εκπομπές των αερίων του θερμοκηπίου (σε Gt ισοδυνάμων CO 2 το χρόνο) από το 2000 έως το 2100 χωρίς την εφαρμογή επιπρόσθετων κλιματικών πολιτικών που περιορίζουν την εκπομπή τους. Εμφανίζονται έξι επεξηγηματικά SRES σενάρια-δείκτες (χρωματισμένες γραμμές) και το εύρος σε ποσοστό 80% των πρόσφατων σεναρίων που δημοσιεύτηκαν μετά τα SRES σενάρια (γκρίζα σκιασμένη περιοχή). Οι διακεκομμένες γραμμές παρουσιάζουν την πλήρη έκταση των μετα- SRES σεναρίων. Οι εκπομπές περιλαμβάνουν το CO 2, το CH 4, το Ν 2 Ο και τους υδροφθοράνθρακες. Οι μελέτες που έχουν δημοσιευτεί μετά τα σενάρια SRES έχουν χρησιμοποιήσει χαμηλότερες τιμές για μερικούς κινητήριους παράγοντες εκπομπών, ειδικότερα για εκτιμήσεις που αφορούν τον πληθυσμό. Εντούτοις, για εκείνες τις μελέτες που ενσωματώνουν αυτές τις νέες εκτιμήσεις, οι αλλαγές σε άλλους κινητήριους παράγοντες, όπως η οικονομική ανάπτυξη, οδηγούν σε μικρή αλλαγή στα συνολικά επίπεδα εκπομπής. Οι εκτιμήσεις οικονομικής ανάπτυξης για την Αφρική, τη Λατινική Αμερική και τη Μέση Ανατολή έως το 2030 στα βασικά μετά-sres σενάρια δίνουν χαμηλότερες τιμές απ' ό,τι στα SRES, αλλά αυτό έχει μόνο δευτερεύοντα αποτελέσματα στην παγκόσμια οικονομική ανάπτυξη και τις γενικές εκπομπές. 19

Τα ατμοσφαιρικά αιωρήματα έχουν μια καθαρή επίδραση ψύξης και η παρουσίαση των εκπομπών ατμοσφαιρικών αιωρημάτων και των προδρόμων τους, συμπεριλαμβανομένου του διοξειδίου του θείου, του μαύρου άνθρακα και του οργανικού άνθρακα, έχει βελτιωθεί στα μετα-sres σενάρια. Γενικά, αυτές οι εκπομπές εκτιμώνται να είναι χαμηλότερες από τις αναφερόμενες στα SRES σενάρια. (IPCC, 2007d) 2.2.5 Σκοπός και χρήση των σεναρίων SRES Οι μελλοντικές εκπομπές των αερίων του θερμοκηπίου είναι προϊόντα πολύ σύνθετων δυναμικών συστημάτων, που καθορίζονται από κινητήριους παράγοντες των οποίων η μελλοντική εξέλιξη είναι ιδιαίτερα αβέβαιη. Η ανάπτυξη σεναρίων τα οποία καλύπτουν μια περίοδο 100 ετών είναι ένας σχετικά νέος τομέας. Οι δυσκολίες προκύπτουν όχι μόνο από τις μεγάλες επιστημονικές αβεβαιότητες και την ανεπάρκεια δεδομένων, αλλά και επειδή οι άνθρωποι δεν είναι συνηθισμένοι στην πρόβλεψη τέτοιων μεγάλων περιόδων. Παραδείγματος χάριν, μέσα στον επόμενο αιώνα αναμένονται τεχνολογικές ασυνέχειες, και ενδεχομένως σημαντικές αλλαγές στις κοινωνικές αξίες και στην ισορροπία των γεωπολιτικών δυνάμεων. Η μελέτη παλαιότερων τάσεων για τέτοιες μεγάλες περιόδους παρακωλύεται επειδή οι περισσότερες βάσεις δεδομένων είναι ελλιπείς εάν είναι περισσότερο από 50 χρονών. Λαμβάνοντας υπόψη αυτά τα χάσματα στα δεδομένα, τις μεθόδους και την κατανόηση, τα σενάρια είναι ο καλύτερος τρόπος να ενσωματωθεί η δημογραφική, οικονομική, κοινωνική και τεχνολογική γνώση με την γνώση που έχουμε για τα οικολογικά συστήματα, για την αξιολόγηση των πηγών και των απολήξεων των εκπομπών των θερμοκηπικών αερίων. Τα σενάρια είναι τελικά εναλλακτικές εικόνες για το πώς μπορεί να εξελιχθεί το μέλλον και είναι ένα κατάλληλο εργαλείο για την ανάλυση της αλλαγής του κλίματος, συμπεριλαμβανομένων και των μοντέλων κλίματος και της αξιολόγησης των επιδράσεων, της προσαρμογής, και του μετριασμού των επιπτώσεων. Η πιθανότητα όμως ότι οποιαδήποτε ενιαία πορεία εκπομπών θα εμφανιστεί όπως περιγράφεται στα σενάρια είναι ιδιαίτερα αβέβαιη. (IPCC, 2000) 20