De gevolgen van CO 2 en klimaatverandering modelleren en observeren

Transcriptie

1 De gevolgen van CO 2 en klimaatverandering modelleren en observeren Prof. Dr. Rik Leemans Environmental Systems Analysis and Earth System Science Groups Wageningen University Prof. Dr. Rik Leemans S1

2 De woord-wolk van mijn publicaties over the afgelopen vijf jaar Prof. Dr. Rik Leemans S2

3 Achtergrond literatuur Prof. Dr. Rik Leemans S3

4 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

5 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

6 Ik gaf als voorzitter van de ESSP, een jaarlijkse wetenschap update voor de internationale onderhandelaars tijdens de UNFCCC s Onderzoeksdialogue. Prof. Dr. Rik Leemans S6

7 Topics in the 2012 science-update o Impacts of warming and acidification of oceans Before bleaching o Decline in biodiversity o Trends in CO 2 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

8 Mondiaal toename per decennium in de jaarlijkse gemiddelde temperatuur anomalie ( o C tov ) De observaties laten hogere temperaturen zien tijdens de 20ste eeuw, maar het verklaren van alle oorzaken blijft moeilijk Prof. Dr. Rik Leemans S8

9 Mondiaal jaarlijkse toename in de gemiddelde temperatuur anomalie ( o C t.o.v ) Prof. Dr. Rik Leemans S9

10 De lengte van het groeiseizoen Prof. Dr. Rik Leemans S10

11 Het probleem: CO 2 en klimaatverandering Toenemende CO 2 concentraties in de atmosfeer Directe CO 2 effecten Klimaatverandering Meer plantengroei en betere water-efficiëntie Verzuring van de oceanen Indirecte effecten Verschuiving van planten, dieren en gewassen Verandering in productiviteit Verdwijnen van koralen Indirecte effecten Zeeniveaustijging Smelten van gletsjers Indirecte effecten Verlies van land Verlies van biodiversiteit Bedreiging voedsel- en waterzekerheid Prof. Dr. Rik Leemans S11

12 Prof. Dr. Rik Leemans S12

13 Kwetsbaarheid (Vulnerability) Broeikasgas uitstoot Klimaatverandering Economische welvaart Infrastructuur en technologie Instituties en diensten Informatie, kennis en vaardigheden Sociaal kapitaal Blootstelling Gevoeligheid Mogelijkheden om aan te passen potentiele gevolgen Kwetsbaarheid Prof. Dr. Rik Leemans S13

14 Terugtrekken van de Columbia Gletsjer in Alaska tussen 1986 en 2014 acquired July 28, 1986 acquired July 2, 2014 Prof. Dr. Rik Leemans S14

15 Effecten van klimaatverandering op natuur Stirling, I. and A. E. Derocher Effects of climate warming on polar bears: a review of the evidence. Global Change Biology 18: Prof. Dr. Rik Leemans S15

16 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

17 Effecten op ecosystemen bij een mondiale temperatuurstijging van 3 o C 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

18 Verdwijnen gaat snel, hergroei is langzaam Prof. Dr. Rik Leemans S18

19 Samenspel met andere veranderingen: bedreiging voor biodiversiteit 1 Arctische gebieden Noordelijke bossen Gematigde bossen 1 Tropical Savanna s landgebruik CO 2 concentraties Stikstof depositie Klimaat Uitheemse soorten Grote regionale verschillen in kwetsbaarheid Prof. Dr. Rik Leemans S19

20 Bossterfte in permafrost gebieden (dronken bomen) en koolstof uitstoot Prof. Dr. Rik Leemans S20

21 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 Extinction risk from climate change. Nature 427: Prof. Dr. Rik Leemans S21

22 Begin van het uitbotten van het eikenblad Prof. Dr. Rik Leemans S22

23 Veranderingen in korstmossen: Monsternetwerk op Utrechtse eiken sinds de zestiger jaren Noordelijke soorten Gematigde soorten Alle andere soorten Stikstof Mediterrane minnende soorten Zuur minnende Tropische soorten soorten Prof. Dr. Rik Leemans S23

24 Gonzalez et al Gevolgen voor Klimaatverandering op vegetatie: geobserveerde klimaatverandering Prof. Dr. Rik Leemans S24

25 Gonzalez et al Gevolgen voor Klimaatverandering op vegetatie: verwachte brand en klimaat trends Prof. Dr. Rik Leemans S25

26 Gonzalez et al Gevolgen voor Klimaatverandering op vegetatie: verwachte vegetatie verandering Prof. Dr. Rik Leemans S26

27 Hoegh-Guldberg et al Science Toenemende CO 2 concentraties en klimaatverandering funest voor koraalriffen 1) Toenemende CO 2 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 ) = slecht nieuws voor koraalriffen Prof. Dr. Rik Leemans S27

28 Hoegh-Guldberg et al Science Toenemende CO 2 concentraties en klimaatverandering funest voor koraalriffen Mogelijke toekomstbeelden aan de hand van foto's van het Great Barrier Reef Gezond koraal rif Gebleekt koraal rif Grote gebieden zijn al gebleekt en alle riffen zijn kwetsbaar in de komende decennia Dood rif, waarschijnlijk in het midden van deze eeuw Prof. Dr. Rik Leemans S28

29 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) Prof. Dr. Rik Leemans S29

30 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 Prof. Dr. Rik Leemans S30

31 Gevolgen voor de landbouw Prof. Dr. Rik Leemans S31

32 Verschillende factoren gedurende ontwikkeling graan vernalisatie Prof. Dr. Rik Leemans S32

33 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

34 Verwachte effecten op landbouw opbrengsten Prof. Dr. Rik Leemans S34

35 Effecten op robusta koffie in Uganda Prof. Dr. Rik Leemans S35

36 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 What Next for Agriculture After Durban? Science 335: Prof. Dr. Rik Leemans S36

37 Samenvatting effecten op natuur en landsbouw 50 % 1 o C 2 o C 3 o C 40 % 30 % 20 % 10 % Ecosystemen Opbrengst toename Opbrengst vermindering Areaal uitbreiding Areaal 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

38 Effecten op gezondheid Prof. Dr. Rik Leemans S38

39 Global change gevolgen(who 2008) Prof. Dr. Rik Leemans S39

40 Temperatuur gerelateerde sterfte in zomer en winter Prof. Dr. Rik Leemans S40

41 Europese Hittegolf 2003 Slachtoffers Frankrijk 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 Prof. Dr. Rik Leemans S41

42 Klimaatverandering en Malaria Prof. Dr. Rik Leemans S42

43 Orkaan Katrina kreeg haar energie van de opgewarmde Golf van Mexico Prof. Dr. Rik Leemans S43

44 Orkanen tijdens de US verkiezingen: een straf voor de republikeinse klimaatontkenners? Prof. Dr. Rik Leemans S44

45 Samenvatting effecten van klimaatverandering Prof. Dr. Rik Leemans S45

46 Prof. Dr. Rik Leemans S46

47 IPCC s reason for concern (2001) Prof. Dr. Rik Leemans S47

48 IPCC s Reason for concern (2001 & 2007) Prof. Dr. Rik Leemans S48

49 Mondiale patronen van verschillende effecten over de laatste decennia decades die kunnen worden toegeschreven aan klimaatverandering Prof. Dr. Rik Leemans S49

50 Risico's geassocieerd met de verschillende Reasons for concern uit het laatste IPCC rapport voor toenemende klimaatverandering. Prof. Dr. Rik Leemans S50

51 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

52 Wij stoten nu 36.1 gigaton CO 2 uit per jaar! Een gigaton CO 2 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 CO 2 op. Dit is ruim de helft van onze uitstoot. Rest blijf in de atmosfeer. Prof. Dr. Rik Leemans S52

53 Is het huidig klimaatbeleid voldoende? CO 2 -uitstoot o Mondiale fossiele brandstof en cement uitstoot: 36.1 ± 1.8 GtCO 2 in 2013, 61% meer dan in 1990 o Verwachting voor 2014: 37.0 ± 1.9 GtCO 2, 65% meer dan in 1990 Onzekerheid is ±5% voor één standaárd deviatie (i.e. IPCC likely range) Prof. Dr. Rik Leemans S53

54 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 CO 2 in de atmosfeer wordt versneld 32.4±1.6 GtCO 2 /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 Prof. Dr. Rik Leemans S54

55 Data: CDIAC/GCP/IPCC/Fuss et al 2014 Geobserveerde uitstoot en scenario s Uitstoot richt zich nu op een ºC waarschijnlijke temperatuur toename boven pre-industrieel (i.e. 1880). Grote en voortdurende uitstootvermindering 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

56 Crosses (X) : Historical emissions growth over the period in horizontal axis Circles ( ) : Scenario 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, Climate change prediction: Erring on the side of least drama? Global Environmental Change (in press). Prof. Dr. Rik Leemans S56

57 De urgentie van uitstoot reductie om binnen de 2 o 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 Prof. Dr. Rik Leemans S57

58 Kunt U dit alstublieft herformuleren in tweeslachtige, onnauwkeurige en vage terminologie die we allemaal begrijpen en ons eigen belang dient Prof. Dr. Rik Leemans S58

59 Dank voor jullie aandacht Prof. Dr. Rik Leemans S59

60 he Planet under Pressure Conference 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. Prof. Dr. Rik Leemans S60

61 Thanks for your attention Prof. Dr. Rik Leemans S61

62 Welcome to the Anthropocene! Prof. Dr. Rik Leemans S62

63 Effect interdecadal pacific Oscillation (IPO) Change in global mean surface temperature compared to In periods with a positive (negative) IPO, the trend in global mean surface temperature positive (negative) Prof. Dr. Rik Leemans S63

64 SPM-3 De samenvatting van het derde assessment rapport in 2001 Uitstoot Concentraties Stralingsbalans forcering Effecten Scenario s Klimaatverandering Prof. Dr. Rik Leemans S64