De gevolgen van CO 2 en klimaatverandering modelleren en observeren

De gevolgen van CO2 en klimaatverandering modelleren en observeren Prof. Dr. Rik Leemans

Environmental Systems Analysis and Earth System Science Groups

Wageningen University

Prof. Dr. Rik Leemans S1

De ‘woord-wolk’ van mijn publicaties over the afgelopen vijf jaar


Achtergrond literatuur

www.ipcc.ch Prof. Dr. Rik Leemans S3

Ik heb bijgedragen aan IPCC & MA Assessment Rapporten Bossen, landgebruik & geo-engineering

Klimaat scenario’s

Gevolgenscenario’s & kwetsbaarheid synthese Ecosystemen en ecosysteem diensten

Toekennen geobserveerde gevolgen

Mondiale vegetatie kaart Millennium Ecosystem Assessment Prof. Dr. Rik Leemans S4

De doelstelling van het klimaatverdrag (Artikel 2) .... to stabilize greenhouse gas concentrations in the atmosphere at a level that would prevent dangerous anthropogenic interference with the climate system. Such a level should be achieved within a time frame sufficient:

o to allow ecosystems to adapt naturally to climate change o to ensure that food production is not threatened o to enable economic development to proceed in a sustainable manner. Prof. Dr. Rik Leemans S5

Ik gaf als voorzitter van de ESSP, een jaarlijkse wetenschap update voor de internationale onderhandelaars tijdens de UNFCCC’s Onderzoeksdialogue.


Topics in the 2012 science-update o Impacts of warming and

acidification of oceans

Before bleaching

o Decline in biodiversity o Trends in CO2 emissions,

source and sinks o Climate gate, IPCC errors

and adaptation in the Himalaya

After bleaching

Species extinctions and changes in ecosystem services require a link between UNFCCC and CBD Prof. Dr. Rik Leemans S7

Mondiaal toename per decennium in de jaarlijkse gemiddelde temperatuur anomalie (oC tov 1951-1980) http://www.columbia.edu/~mhs119/Temperature/T_moreFigs/

De observaties laten hogere temperaturen zien tijdens de 20ste eeuw, maar het verklaren van alle oorzaken blijft moeilijk Prof. Dr. Rik Leemans S8

Mondiaal jaarlijkse toename in de gemiddelde temperatuur anomalie (oC t.o.v. 1951-1980)


De lengte van het groeiseizoen


Het probleem: CO2 en klimaatverandering Toenemende CO2 concentraties in de atmosfeer Directe CO2 effecten

Indirecte effecten

Klimaatverandering Meer plantengroei en betere water-efficiëntie Verzuring van de oceanen

Verschuiving van planten, dieren en gewassen Verandering in productiviteit Verdwijnen van koralen

Indirecte effecten

Indirecte effecten

Zeeniveaustijging Smelten van gletsjers

Verlies van land Verlies van biodiversiteit Bedreiging voedsel- en waterzekerheid Prof. Dr. Rik Leemans S11


Kwetsbaarheid (Vulnerability) • • • • •

Broeikasgas uitstoot

Klimaatverandering

Blootstelling

Economische welvaart Infrastructuur en technologie Instituties en diensten Informatie, kennis en vaardigheden Sociaal kapitaal

Gevoeligheid

Mogelijkheden om aan te passen

potentiele gevolgen Kwetsbaarheid Prof. Dr. Rik Leemans S13

Terugtrekken van de Columbia Gletsjer in Alaska tussen 1986 en 2014

acquired July 28, 1986

acquired July 2, 2014


Effecten van klimaatverandering op natuur

Stirling, I. and A. E. Derocher. 2012. Effects of climate warming on polar bears: a review of the evidence. Global Change Biology 18:2694-2706. Prof. Dr. Rik Leemans S15

Huidige patronen van ecosystemen naaldbos

loofbos

regenbos savanna

woestijn

Grootschalige patronen worden bepaald door verschillen in temperatuur, vorst, neerslag, verdamping en seizoenen. In het algemeen wordt aangenomen dat de huidige patronen in evenwicht zijn met het klimaat. Prof. Dr. Rik Leemans S16

Effecten op ecosystemen bij een mondiale temperatuurstijging van 3oC Verandering: naaldbos wordt loofbos

Toendra & alpine planten verdwijnen

verslechtering

verbetering

Gekleurd zijn de gebieden die veranderen. Verbetering: meer boomgroei en hogere productiviteit Verandering: andere soortensamenstelling en landschap Verslechtering: minder boomgroei en lagere productiviteit Prof. Dr. Rik Leemans S17

Verdwijnen gaat snel, hergroei is langzaam


Samenspel met andere veranderingen: bedreiging voor biodiversiteit 1

Noordelijke bossen

Arctische gebieden

Gematigde bossen

1

Tropical

landgebruik

Savanna’s

CO2 concentraties Klimaat

Stikstof depositie

Uitheemse soorten

Grote regionale verschillen in kwetsbaarheid Prof. Dr. Rik Leemans S19

Bossterfte in permafrost gebieden (dronken bomen) en koolstof uitstoot


Risico voor uitsterving door klimaatverandering o We voorzien, op basis van een verwachte gemiddelde opwarming in 2050, dat 15 tot 37% van alle soorten in onze bestudeerde regio’s en taxa waarschijnlijk zullen uitsterven (‘committed to extinction’).

o Als een gemiddelde wordt genomen van drie verschillende methodes en twee verschillende adaptatie (MIGRATIE) scenario’s, een minimale opwarming resulteert in lagere projecties van

uitstervende soorten (~18%), dan matige opwarming (24%) en maximale opwarming (~35%). o Deze schattingen geven het belang aan van de

een voortvarende en snelle implementatie van technologieën om de uitstoot sterk te verminderen of koolstof vast te leggen.

Thomas, et al. 2004. Extinction risk from climate change. Nature 427:145-148. Prof. Dr. Rik Leemans S21

Begin van het uitbotten van het eikenblad


Veranderingen in korstmossen: Monsternetwerk op Utrechtse eiken sinds de zestiger jaren

Noordelijke soorten Gematigde soorten Alle andere soorten

Stikstof minnendesoorten soorten Mediterrane Zuur minnendeTropische soorten soorten


Gevolgen voor Klimaatverandering op vegetatie: geobserveerde

Gonzalez et al. 2010

klimaatverandering


Gevolgen voor Klimaatverandering op vegetatie: verwachte brand en


klimaat trends


Gevolgen voor Klimaatverandering op vegetatie: verwachte vegetatie


verandering


Hoegh-Guldberg et al. 2007 Science

Toenemende CO2 concentraties en klimaatverandering funest voor koraalriffen 1) Toenemende CO2 concentraties verhogen zuurgraad. Dit vermindert de capaciteit van harde koralen om riffen te ontwikkelen.

2) Hoge temperaturen zorgen ervoor dat de rif poliepen hun symbiotische algen verliezen (‘bleaching’).

1 + 2 = slecht nieuws voor koraalriffen Prof. Dr. Rik Leemans S27

Toenemende CO2 concentraties en klimaatverandering funest voor koraalriffen

Hoegh-Guldberg et al. 2007 Science

Mogelijke toekomstbeelden aan de hand van foto's van het Great Barrier Reef

‘Gezond’ koraal rif

‘Gebleekt’ koraal rif Grote gebieden zijn al gebleekt ‘Dood’ rif, en alle riffen zijn kwetsbaar in waarschijnlijk in het de komende decennia midden van deze eeuw


De oceanen verzuren snel! Met een snelheid en niveau dat ongekend is voor marine organismen gedurende tenminste 20 miljoen jaar (van pH8.2 naar pH7.6)


Natuur & Biodiversiteit o Minimaal 10% van de soorten verdwijnt uit de gebieden waar ze nu leven o Maar meer dan de helft van de soorten kan verdwijnen uit kwetsbare gebieden de Alpen en rond de Middellandse zee o Zeer kwetsbaar zijn koraalriffen en mangrove bossen. o Een flexibel beheer van reservaten en ecologische hoofdstructuren kan de kwetsbaarheid verminderen. Maar dat zal de teloorgang van soorten waarschijnlijk niet geheel teniet doen (slechts 11% beschermd).

200 µm


Gevolgen voor de landbouw


Verschillende factoren gedurende ontwikkeling graan vernalisatie


Effecten on de productiviteit van Maïs

minder geen

meer

De regionale opbrengst zal veranderen. In sommige regio’s wordt die groter, terwijl in andere regio’s die sterk vermindert (vooral door verminderde waterbeschikbaarheid) Prof. Dr. Rik Leemans S33

Verwachte effecten op landbouw opbrengsten


Effecten op robusta koffie in Uganda


Commission on Sustainable Agriculture and Climate Change o “Business as usual in our interconnected food system will not bring us food security and environmental sustainability”

o “The window of opportunity to avert a humanitarian, environmental and climate crisis is rapidly closing”.

Beddington, J. R., M. Asaduzzaman, M. E. Clark, A. Fernández Bremauntz, M. D. Guillou, D. J. B. Howlett, M. M. Jahn, E. Lin, T. Mamo, C. Negra, C. A. Nobre, R. J. Scholes, N. Van Bo & J. Wakhungu. 2012. What Next for Agriculture After Durban? Science 335:289-290.

www.ccafs.cgiar.org/commission Prof. Dr. Rik Leemans S36

Samenvatting effecten op natuur en landsbouw 50 % 1 oC

2 oC

3 oC

40 %

30 % 20 % 10 % Ecosystemen

Opbrengst Opbrengst toename vermindering

Areaal Areaal uitbreiding verkleining

De effecten zijn weergegeven als het percentage gebied dat veranderd. Het referentie gebied is het huidige areaal (gewassen) of het totale landoppervlak (ecosystemen). Prof. Dr. Rik Leemans S37

Effecten op gezondheid


Global change gevolgen(WHO 2008)


Temperatuur gerelateerde sterfte in zomer en winter


Europese Hittegolf 2003 Slachtoffers Frankrijk

14082

Duitsland

7000

Spanje

4200

Italië

4000

UK

2045

Nederland

1400

Portugal

1300

België

150

INSERM: "Surmortalité liée à la canicule de l'été 2003", AP September 25, 2003


Klimaatverandering en Malaria


Orkaan Katrina kreeg haar energie van de opgewarmde Golf van Mexico


Orkanen tijdens de US verkiezingen: een straf voor de republikeinse klimaatontkenners?


Samenvatting effecten van klimaatverandering



IPCC’s reason for concern

(2001)


IPCC’s Reason for concern (2001 & 2007)


Mondiale patronen van verschillende effecten over de laatste decennia decades die kunnen worden toegeschreven aan klimaatverandering


Risico's geassocieerd met de verschillende ‘Reasons for concern’ uit het laatste IPCC rapport voor toenemende klimaatverandering.


Als je de effecten kent kun je mogelijke adaptatie strategieën ontwikkelen. Helaas kennen we niet alle effecten.

Mitigatie is noodzakelijk Prof. Dr. Rik Leemans S51

Wij stoten nu 36.1 gigaton CO2 uit per jaar!

Een gigaton CO2 is: 3365 Empire State wolkenkrabbers of 95 Empire State wolkenkrabbers gemaakt van puur lood. 175,406,870 Afrikaanse olifanten Dat zijn genoeg olifanten op elkaar om van de aarde naar de maan te komen en bijna terug!

Oceanen en vegetatie (bossen) nemen jaarlijks 18.9 gigaton CO2 op. Dit is ruim de helft van onze uitstoot. Rest blijf in de atmosfeer. Prof. Dr. Rik Leemans S52

Is het huidig klimaatbeleid voldoende? CO2-uitstoot http://www.globalcarbonproject.org/carbonbudget/index.htm

o Mondiale fossiele brandstof en cement uitstoot: 36.1 ± 1.8 GtCO2 in 2013, 61% meer dan in 1990 o Verwachting voor 2014: 37.0 ± 1.9 GtCO2, 65% meer dan in 1990

Onzekerheid is ±5% voor één standaárd deviatie (i.e. IPCC “likely” range)


Veranderingen in het koolstofbudget De putten nemen continu toe met toenemende uitstoot, maar klimaatverandering zal verschillende processen in de koolstofcyclus zodanig veranderen dat de toename van CO2 in de atmosfeer wordt versneld 32.4±1.6 GtCO2/yr (91%)

15.8±0.4 GtCO2/yr (44%)

9.4±1.8 GtCO2/yr (26%)

3.3±1.8 GtCO2/yr (9%)

10.5±1.8 GtCO2/yr (29%)

Bron: CDIAC; NOAA-ESRL; Houghton et al 2012; Giglio et al 2013; Le Quéré et al 2014; Global Carbon Budget 2014


Geobserveerde uitstoot en scenario’s Uitstoot richt zich nu op een 3.2–5.4ºC ‘waarschijnlijke’ temperatuur toename boven pre-industrieel (i.e. 1880). Grote en voortdurende uitstootvermindering

Data: CDIAC/GCP/IPCC/Fuss et al 2014

en koolstofvastlegging is nodig om de temperatuur onder de 2ºC te houden

Meer dan 1000 scenario’s uit het IPCC Fifth Assessment Report zijn gebruikt. Source: Fuss et al 2014; CDIAC; Global Carbon Budget 2014 Prof. Dr. Rik Leemans S55

Circles (●) : Scenario emissions growth over the period in horizontal axis

Crosses (X) : Historical emissions growth over the period in horizontal axis

Werkelijke uitstoot en scenario’s

Werkelijke uitstoot (X) volgen de bovenkant van alle IPCC scenario’s (●)

Brysse, Oreskes, O’Reilly & Oppenheimer, 2013. Climate change prediction: Erring on the side of least drama? Global Environmental Change (in press). Prof. Dr. Rik Leemans S56

De urgentie van uitstoot reductie om binnen de 2o doelstelling te blijven IPCC 2013 Maximaal toegestane uitstoot is 400 Gt C Huidige jaarlijkse uitstoot is 10.5 Gt C Dat is nog (400/10.5) 38 jaar met het huidige uitstoot niveau (met een uitstootreductie van 3% per jaar, nog 75 jaar) Hoe verdelen we deze 400 Gt C tussen landen, mens en generaties?

450 Gt C

850 Gt C


Kunt U dit alstublieft herformuleren in tweeslachtige, onnauwkeurige en vage terminologie die we allemaal begrijpen en ons eigen belang dient


Dank voor jullie aandacht


The Planet under Pressure Conference 2012

(www.planetunderpressure2012.net)

Interconnected issues require interconnected solutions. Rapid scientific and technological progress can provide potential solutions –if adopted in timely manner– to reduce the risk of deleterious consequences for societies everywhere. But technological innovation alone will not be enough. We can transform our values, beliefs and aspirations towards sustainable prosperity.


Thanks for your attention Prof. Dr. Rik Leemans S61

Welcome to the Anthropocene!

http://vimeo.com/39048998


Effect interdecadal pacific Oscillation (IPO) Change in global mean surface temperature compared to 1961-1990

In periods with a positive (negative) IPO, the trend in global mean surface temperature positive (negative) Prof. Dr. Rik Leemans S63

SPM-3

De samenvatting van het derde assessment rapport in 2001 Concentraties

Uitstoot Stralingsbalans forcering

Effecten

Scenario’s

Klimaatverandering


De gevolgen van CO 2 en klimaatverandering modelleren en observeren

Recommend Documents