Αρχές Οικολογίας και Περιβαλλοντικής Χηµείας Ανθρωπογενής κλιµατική αλλαγή -Ερηµοποίηση Νίκος Μαµάσης Τοµέας Υδατικών Πόρων Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Αθήνα 2014 ιακυβερνητική Επιτροπή για την Αλλαγή του Κλίµατος (Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC) Επιστηµονική διακυβερνητική επιτροπή υπό την αιγίδα του ΟΗΕ. Ιδρύθηκε το 1988 από τον WMO και το Πρόγραµµα Περιβάλλοντος του ΟΗΕ. Έκανε πέντε εκθέσεις (1990, 1995, 2001, 2007 και 2013) µε σκοπό την: αξιολόγηση των ερευνών για τη µελέτη των κλιµατικών αλλαγών αξιολόγηση των συνεπειών των κλιµατικών µεταβολών που προέρχονται από ανθρώπινη δραστηριότητα µελέτη των πιθανών πολιτικών δράσεων για την αντιµετώπιση των ενδεχόµενων κινδύνων 1
IPCC-Έκθεση 2007 Αλλαγές στη σύνθεση της ατµόσφαιρας Το CO 2, το CH 4 και το N 2 O έχουν αυξηθεί σηµαντικά από το 1750, ως αποτέλεσµα της ανθρώπινης δραστηριότητας Το ποσοστό CO 2 στην ατµόσφαιρα ήταν το 2005 379 ppm και υπερβαίνει κατά πολύ τα φυσικά όρια των τελευταίων 650000 ετών που ήταν από 180 έως 300 ppm Το ποσοστό του CH 4 στην ατµόσφαιρα ήταν το 2005 1774 ppb και υπερβαίνει κατά πολύ το φυσικό όριο των τελευταίων 650000 ετών που ήταν από 320 έως 790 ppb) Ηκυριότερη πηγήαύξησης του CO 2 είναιηχρήση ορυκτώνκαυσίµων Η κυριότερη πηγή αύξησης του CH 4 είναι πιθανότατα ο συνδυασµός των ανθρώπινων γεωργικών δραστηριοτήτων µε τη χρήση ορυκτών καυσίµων Η συγκέντρωση του N 2 O αυξήθηκε από την τιµή των 270 ppb κατά την προ της βιοµηχανικής εποχή στην τιµή των 319 ppb το 2005. Ποσοστό µεγαλύτερο του ενός τρίτου της αύξησης οφείλεται στην ανθρώπινη δραστηριότητα και κυρίως στη γεωργία IPCC-Έκθεση 2007 Θέρµανση Κατά την περίοδο 1995-2006 καταγράφτηκαν 11 από τα 12 θερµότερα έτη από το 1850. Στο διάστηµα 1906-2005, υπολογίζεται µία αύξηση της παγκόσµιας θερµοκρασίας κατά 0.74 C. Παρατηρήσεις από το 1961 υποδεικνύουν ότι οι ωκεανοί απορροφούν ποσοστό µεγαλύτερο από 80% της θερµότητας που προστίθεται στο κλιµατικό σύστηµα και πως οι θερµοκρασίες τους έχουν αυξηθεί σε βάθος τουλάχιστον 3 km, παράγοντες που συνεισφέρουν στην αύξηση της στάθµης της θάλασσας. Οι µέσες θερµοκρασίες της Αρκτικής έχουν αυξηθεί περίπου δύο φορές περισσότερο σε σύγκριση µε τον παγκόσµιο µέσο ρυθµό αύξησης των τελευταίων 100ετών. Κατά το δεύτερο µισό του 20ού αιώνα, οι µέσες θερµοκρασίες στο βόρειο ηµισφαίριο ήταν πιθανότατα µεγαλύτερες από οποιαδήποτε άλλη πεντηκονταετία των τελευταίων 500 χρόνων και πιθανώς οι µεγαλύτερες σε σύγκριση µε εκείνες των τελευταίων 1300 ετών. Την περίοδο 1961-2003, η στάθµη της θάλασσας έχει αυξηθεί κατά µέσο όρο 1.8 mm/έτος (1.3-2.3 mm). Η αντίστοιχη αύξηση για το διάστηµα 1993-2003 ήταν 3.1 mm/έτος, χωρίς να είναι σαφές αν πρόκειται για µακροχρόνια ροπή ή φυσική διακύµανση. 2
Εκποµπές CO 2 Παραγωγή CO 2 από την καύση Μοριακό βάρος άνθρακα (C): 12 Μοριακό βάρος οξυγόνου (Ο): 16 Μοριακό βάρος διοξειδίου του άνθρακα (CΟ 2 ): 44 Για την καύση 1 kg C απαιτούνται 2*16/12 kg Ο 2 και εκλύονται 44/12 kg CO 2 Η καύση 1 Lπετρελαίου µε: θερµογόνο δύναµη 45 MJ/kg µε πυκνότητα περίπου 0.8 kg/l και περιεκτικότητα 87%σε άνθρακα έχει αποτέλεσµα: Την καύση 0.69 kg C και απόδοση στο περιβάλλον 2.5 kg CO 2 Την παραγωγή ενέργειας 36 MJ (10 kwh) Την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας 3.8 kwh (βαθµός απόδοσης 38%) Η καύση 1 kg Ελληνικού λιγνίτη µε: θερµογόνο δύναµη 8 MJ/kg και περιεκτικότητα 19%σε άνθρακα έχει αποτέλεσµα: Την καύση 0.19 kg C και απόδοση στο περιβάλλον 0.7 kg CO 2 Την παραγωγή ενέργειας 2.2 kwh Την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας 0.9 kwh (βαθµός απόδοσης 40%) Αντιστοιχούν 0.7 kg CO 2 ανά kwh ηλεκτρικής ενέργειας Αντιστοιχούν 0.8 kg CO 2 ανά kwh ηλεκτρικής ενέργειας Εκποµπές CO 2 Κύκλος Άνθρακα Αποθηκευµένες ποσότητες και κύριες διεργασίες µεταφοράς Ατµόσφαιρα (800 Gt C) Φωτοσύνθεση (120 Gt/y) ιαπνοή (60 Gt/y) Φωτοσύνθεση (92 Gt/y) ιαπνοήαποσύνθεση (90 Gt/y) Έδαφος (12850 Gt C) Χλωρίδα (550) Ωκεανός (44000 Gt C) Ρηχός ωκεανός (1000) Έδαφος (2300) Ορυκτά καύσιµα (10000) http://earthobservatory.nasa.gov /Features/CarbonCycle/ Αποσύνθεση (60 Gt/y) Καύση ορυκτών καυσίµων (9 Gt/y) Εκρήξεις ηφαιστείων (0.3 Gt/y) Λιθόσφαιρα (75000000 Gt C) Ανθρακικά πετρώµατα(60000000) Kerogen (15000000) Θαλάσσιοι οργανισµοί (3) Βαθύς ωκεανός (37000) Ιζήµατα (6000) ηµιουργία ιζηµάτων (2 Gt/y) Μικρή συνεισφορά των ανθρωπογενών εκποµπών στο συνολικό ισοζύγιο 3
Εκποµπές CO 2 Εµπόριο ρύπων Εξέλιξη τιµής CO 2 ( /tn) Τιµή 20/1/2014: 5 EURO/tn 120 Εκποµπές CO 2 Εκποµπές CO 2 στην Ελλάδα (10 6 tones/έτος) 80 40 0 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Υπολογισµοί µε βάση την περιεκτικότητα σε άνθρακα ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ: 73300 kg CO 2 per TJ (3.07 tones per toe) ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ: 56100 kg CO 2 per TJ (2.35 tones per toe) ΑΝΘΡΑΚΑΣ: 94600 kg CO 2 per TJ (3.96 tones per toe) Η τρέχουσα χρηµατιστηριακή τιµή δικαιώµατος εκποµπής CO 2 είναι περίπου 5 EURO/ τόνο 4
IPCC-Έκθεση 2013 Εκτιµώµενες αλλαγές στη παγκόσµια ετήσια θερµοκρασία Πηγή: Cubasch, U., D. Wuebbles, D. Chen, M.C. Facchini, D. Frame, N. Mahowald, and J.-G. Winther, 2013: Introduction. In: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. IPCC-Έκθεση 2013 Εκτιµώµενες αλλαγές στη παγκόσµια ετήσια στάθµη θάλασσας Πηγή: Cubasch, U., D. Wuebbles, D. Chen, M.C. Facchini, D. Frame, N. Mahowald, and J.-G. Winther, 2013: Introduction. In: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. 5
Παράγοντες που επιδρούν στη στάθµη της θάλασσας Ερηµοποίηση είναι µια µορφή υποβάθµισης της παραγωγικής γης κατά την οποία µια σχετικά άνυδρη περιοχή γίνεται εξαιρετικά άγονη, και χάνει τα υδάτινα σώµατα, τη βλάστηση και την άγρια ζωή. Προκαλείται από την δράση ποικίλων παραγόντων όπως οι ανθρώπινες δραστηριότητες και οι κλιµατικές µεταβολές. Τα ερηµικά οικοσυστήµατα βρίσκονται σε περιοχές µε χαµηλή βροχόπτωση αλλά συναντώνται και εκεί όπου τα κλιµατικά χαρακτηριστικά θα επέτρεπαν πλουσιότερη βλάστηση αλλά ανθρώπινες επεµβάσεις οδήγησαν στην ερηµοποίηση Η ερηµοποίηση δεν είναι η δηµιουργία ερήµων, αλλά η διαδικασία κατά την οποία η παραγωγική γη σταδιακά µετατρέπεται σε αφιλόξενη για την αναπτυσσόµενη βλάστηση, µε την απογύµνωση του εδάφους και την εµφάνιση του µητρικού πετρώµατος στην επιφάνεια. Τα ερηµικά οικοσυστήµατα χαρακτηρίζονται από: (α) άγονα εδάφη, (β) µικρή φυτική παραγωγικότητα και (γ) µικρή βιοµάζα Η ερηµοποίηση µιας περιοχής εξαρτάται από τρεις κύριους παράγοντες (α) καταστροφή της φυσικής βλάστησης, (β) µείωση ή υποβάθµιση των υδατικών πόρων, και (γ) υποβάθµιση του εδάφους Ερηµοποίηση 6
2/6/2014 Ερηµοποίηση Παράγοντες που συµβάλλουν Πυρκαγιές Αποψίλωση από υπερεκµετάλλευση και υπερβόσκηση Όξινη βροχή Επιτάχυνση των ρυθµών υδατικής, αιολικής και µηχανικής διάβρωσης των εδαφών Υποβάθµιση των φυσικών, χηµικών και βιολογικών ιδιοτήτων των φυσικών πόρων Κλιµατικές συνθήκες µε τη µεγάλη διακύµανση (συχνές και µεγάλης έντασης βροχοπτώσεις, εποχιακές ξηρασίες) Έντονο τοπογραφικό ανάγλυφο και γενικά περιορισµένη φυτική κάλυψη Μακροχρόνια παρέµβαση στο περιβάλλον Αγροτική πολιτική και εγκατάλειψη των αγροτικών περιοχών Ερηµοποίηση-Ευάλωτες περιοχές Πηγή: US Department of Agriculture 7
Χάρτης δυνητικού κινδύνου ερηµοποίησης της Ελλάδας Πηγή: (Εθνική Επιτροπή κατά της Ερηµοποίησης) Ερηµοποίηση Ερηµοποίηση ιαταραχές κύκλου νερού στα οικοσυστήµατα Η καταστροφή της φυτοκάλυψης στις υδρολογικές λεκάνες, προκαλεί (α) µεγαλύτερη διαβρωτικότητα της βροχής και (β) αύξηση της επιφανειακής απορροής που ενισχύει εκ νέου τη διάβρωση Η συνεχής αύξηση της κατανάλωσης νερού, λόγω µη προσαρµοσµένων στο κλίµα καλλιεργειών, κακών πρακτικών άρδευσης κλπ Η υπεράντληση παράκτιων υδροφορέων µε αποτέλεσµα την υφαλµύρινσή τους Η χρήση κακής ποιότητας νερού στην άρδευση σε συνδυασµό µε την ανεπαρκή αποστράγγιση οδηγεί στην αλάτωση των αρδευόµενων εδαφών 8