Fronteras del Cambio GlobalFronteras del Cambio Global

Curso de Verano ciclo “Fronteras de la Ciencia”Curso de Verano ciclo “Fronteras de la Ciencia”Centro de Ciencias de Benasque "Pedro Pascual”, 23-27 Julio 2008

Xavier Bellés Carlos M. DuarteXavier Bellés Carlos M. Duarte

Sesión de Mañana: 9:00 – 13:30 (30 ‘ pausa de café)Sesión de tarde: 16:00 – 18:00

¿Qu¿Qué es el Cambio Global?é es el Cambio Global?¿Porqué debe Preocuparnos?¿Porqué debe Preocuparnos?

Cambio Global: FronterasCambio Global: Fronteras del Cambio Global del Cambio GlobalCentro de Ciencias de Benasque "Pedro Pascual”, 21-24 Junio 2008

Carlos M. Duarte IMEDEA (CSIC-UIB)Carlos M. Duarte IMEDEA (CSIC-UIB) MallorcaMallorca

Datos de Pop. Ref. Bureau y de NU

RRápido Crecimiento de la Población Humanaápido Crecimiento de la Población Humana

Núm

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Estimas de capacidad de carga del planeta Tierra

AguaTerreno AgrícolaAlimento

Hoy

Km

3 por

mill

ón

XXCrecimiento de poblaciónCrecimiento de poblaciónAumento en el uso deAumento en el uso deEnergía per cápita Energía per cápita

Aumento en el uso de recursos por la humanidad

Cambio Global

Cambio GlobalImpacto de la actividad humana sobre los procesos fundamentales que regulan el funcionamiento del Sistema Tierra y que se amplifican por interacciones entre ellos (e.g. Cambio Climático y su impacto sobre otros procesos).

Contribuyen a este Cambio aquellas actividades que, aunque ejercidas localmente, tienen efectos que trascienden el ámbito local o regional para afectar al funcionamiento global del Sistema Tierra.

0.10.1

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Años antes del presenteAños antes del presente

Pob

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(mill

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es)

(mill

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Cohen (1995)Cohen (1995)Capacidad de carga efectiva: 14.000 millones de habitantesCapacidad de carga efectiva: 14.000 millones de habitantes

La humanidad ha generado cambios a escala regional en el pasadoLa humanidad ha generado cambios a escala regional en el pasado

Suficiente población como para inducir cambios a nivel regional (Mediterráneo)

Uso y transformación del territorio es una fenómeno temprano en el Mediterráneo

Cambio climático temprano en el Cambio climático temprano en el MediterráneoMediterráneo

• Informaciones de historia: (Herodoto, Polybos, Julius Caesarm Sallust, Strabo, Livio, Tácito, etc.) relatan un clima húmedo, más lluvioso en verano, y con exhuberante vegetación en el área N. Africana.

• Informes sobre prácticas y rendimiento agrícola: (Cato el Viejo, Varro, Columella)

• Informes sobre historia natural (Teophrastos, Plinio el Viejo, Ptolomaeus)

• Evidencia arqueológica (Leptis Magna, Cathago, Thugga, Cuicul, Cyrenaica, Palmyra, Heliopolis, Puentes y acueductos, etc.).

• Distribución de la población.

1 compilado por Reale & Dirmeyer (2000)

Cambio climático temprano en el Cambio climático temprano en el MediterráneoMediterráneo

• Evidencia de un clima húmedo, asociado a una vegetación exhuberante en la cuenca Mediterránea, particularmente el N. De África.

Reale & Shukla (2000)

• Evidencia de grandes cambios en uso del terreno (deforestación, prácticas agrícolas intensivas,, etc.) - asociadas a un aumento de la población - que llevó a la desertización

• Elefantes, acueductos, baños, puentes, etc., done no hay agua en la actualidad, información de bosques, un Sahara más pequeño, etc.

• Crisis Políticas y abandono de ciudades.

Conclusión: Degradación a gran escala del territorio llevó a Conclusión: Degradación a gran escala del territorio llevó a cambios climáticos con importantes consecuencias socio-cambios climáticos con importantes consecuencias socio-económicas en la región. económicas en la región.

Antropoceno:

Una nueva era en la historia del Planeta Tierra en la que una nueva fuerza – la actividad humana – condiciona el funcionamiento del Sistema Tierra.

PaulCrutzen

GGéénesis 9:1-3nesis 9:1-3 Despues bendijo Dios a Noe y a sus Despues bendijo Dios a Noe y a sus hijos. Y dijoles: Creced y multiplicaos hijos. Y dijoles: Creced y multiplicaos y poblad la tierra. Que teman y y poblad la tierra. Que teman y tiemblen ante vosotros todos los tiemblen ante vosotros todos los animales de la tierra, y todas la aves animales de la tierra, y todas la aves del cielo, y todo cuanto se mueve sobre del cielo, y todo cuanto se mueve sobre la tierra: todos los peces del mar estan la tierra: todos los peces del mar estan sujetos a vuestro poder. Y todo lo que sujetos a vuestro poder. Y todo lo que tiene movimiento y vida os servira de tiene movimiento y vida os servira de alimento: . todas las cosas os las alimento: . todas las cosas os las entrego…entrego…

¿Cuáles son estos recursos?Elementos (N, P, Fe) esenciales para la vida

y sustancias sintéticas

Agua

TerritorioBiodiversidad

Energía

Uso de Energía

Uso de Agua

Uso de los elementos (nutrientes, metales, etc.)

Uso del territorio

Uso de la biodiversidad

Introducción de nuevas sustancias químicas

Pérdida de Biodiversidad

Cambio Climático

Agotamiento recursos hídricos

Desertificación

Deterioro calidad de aguas y atmósfera

Aumento del ultravioleta

Pérdida de servicios y resilencia

Migraciones, mortalidad y conflictos

Enfermedades

Inseguridad alimenticia

Deterioro calidad de aguas y atmósfera

Pérdidas económicas (~20 % PB global)

Actividad humana Cambios globales Impactos

00

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17001700 17501750 18001800 18501850 19001900 19501950

CroplandPastureForestOther

Goldewijk & Battjes (1997)Goldewijk & Battjes (1997)

% d

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Territorio domesticado : 6 % en 1700 33 % en 1950, 45 % 2000 Territorio domesticado : 6 % en 1700 33 % en 1950, 45 % 2000 (área urbana actual ~ 1-2 % del territorio)(área urbana actual ~ 1-2 % del territorio)

Transformación del territorioConversión a pastizales y campos de cultivo

El exceso de uso de agua está llevando a la pérdida de ecosistemas acuáticos

Mar de AralAsia Central

La deforestación es particularmente rápida en los trópicos

Fuegos de más de 4 Km2 en un año en el trópico

Pausas y Valluejo (1999)

Un fuerte incremento en el número de fuegos

10 veces más en 40 años

Deforestación y reducción de la Deforestación y reducción de la cobertura vegetal:cobertura vegetal:• Disminución de la precipitación (e.g. Península Disminución de la precipitación (e.g. Península Ibérica).Ibérica).• Aumento en la frecuencia de tormentas. Aumento en la frecuencia de tormentas. • Aumento de la escorrentía.Aumento de la escorrentía.• Aumento de la erosión de suelos.Aumento de la erosión de suelos.• Aumento de las pérdidas de nutrientes.Aumento de las pérdidas de nutrientes.

Erosión de suelos global ~ 24 - 75 10 Toneladas añoErosión de suelos global ~ 24 - 75 10 Toneladas año

Superficie degradada desde la II G. Mundial ~ 17 %Superficie degradada desde la II G. Mundial ~ 17 %66 -1-1

DesertificaciDesertificaciónón

Extensión de la desertificación en el Mediterráneo

Aumento global promedio del nivel del mar (1990-2100) - metros

El aumento del nivel del mar, combinado con el aumento dla energía de temporales, llevará a inundaciones en la franja costera. Las áreas costeras bajas (marismas, etc.) son las más vulnerables.

Incremento en las inundaciones debidas a temporales

Las cotas que se alcanzaban una vez cada 100 años ahora se dan cada 20 años

Zonas de Mayor Riesgo. Megadeltas y Grandes Urbes Asiáticas

Países con bajo relieve e islas-estado (particularmente atolones)

El aumento del nivel del mar y de la energía de los temporales provocará erosión costera

Retirada Planificada:

Teniendo en cuanta las predicciones de aumento del nivel del mar e inundanciones para el siglo 21

Población global en riesgo por inundaciones marinas

Protección Retirada

+ 40 cmHoy

Incercia del sistema climático: El nivel del mar es el componente con más inercia

Impacto económico del aumento del nivel del mar

Region 2010 2030 2050USA -1.048711 -41.9225 -1609.62EU -1.431420 -43.8268 -1277.25East Europe FSU -0.401172 -8.73332 -203.624Japan -0.428043 -2.39755 150.337Rest of Annex I -0.038618 3.909041 285.1913Energy Exporters -7.260132 -134.392 -1352.67China India -2.648810 -83.4139 -1296.33Rest of the World -4.153444 -97.0129 -1349.96Total -17 -415 -7524

En millones de dólares de 1997Roson (2003)

La velocidad media, número y frecuencia de huracanes intensos ha aumentado

Un rápido aumento de los daños causados por desastres naturales asociados al clima

La mortalidad causada por el Tsunami de Dic. de 2004 fue mucho mayor en áreas donde se había destruído la vegetación de manglar

La destrucción de hábitats acentúa los daños de catástrofes naturales

Dos hechos recientes• Los daños del huracán Katrina en Nueva

Orleans se vieron acrecentados por la pérdida de marismas y vegetación.

• La avalanzha de fango que causó más de 2,000 víctimas en Filipinas se deriva de la deforestación y las intensas lluvias.

Fijación NFijación Nantropogénicaantropogénica

Fijación “natural”Fijación “natural”

1920 1940 1960 19800

50

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Fijación de N global (Tg/año)Fijación de N global (Tg/año)

La producción de fertilizantes tiene un gran impacto en el ciclo del N

Tasa de aumento del terreno agrícola (0.24 %/año) < tasa de aumento de la Tasa de aumento del terreno agrícola (0.24 %/año) < tasa de aumento de la población,población,

uso masivo de fertilizantes para aumentar el rendimiento (2.2 %/año uso masivo de fertilizantes para aumentar el rendimiento (2.2 %/año entre 1967-1982)entre 1967-1982)

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1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020

Uso mundial de fertilizantes (Tg N año )Uso mundial de fertilizantes (Tg N año )

Galloway et al. (1995)Galloway et al. (1995)

predicciónpredicción

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0 50 100 150 200 250 300 350 400

Caraco & Cole (1999)Caraco & Cole (1999)

Population density (ind. Km )Population density (ind. Km ) 22

NO export (Kg N Km yr )NO export (Kg N Km yr )-2-2 -1-133

ContaminaciContaminación de aguas y acuíferos por Nón de aguas y acuíferos por N

El tratamiento de aguas domésticas sólo cubreEl tratamiento de aguas domésticas sólo cubreAl 60 % de la población de la OECDAl 60 % de la población de la OECD

Impacto global de la actividad humanaImpacto global de la actividad humana(porcentaje de cambio)(porcentaje de cambio)

0

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40

80

Territoriotransformado

CO2 Agua FijaciónNitrógeno

Invasión Ext.Aves

Pesqueríasagotadas

Uso de Biocombustibles

Disminución de Emisiones

Atenuación del Cambio Climático

Cambio Climático

Uso de Biocombustibles

Disminución de Emisiones

Atenuación del Cambio Climático

Cambio Global

Energía

Nitrógeno

Agua

Territorio

Pesticidas

-

Migraciones, y conflictos

Pobreza

Inseguridad alimenticia

Aumento de Emisiones

Agotamiento recursos hídricos

Desertificación

Deterioro calidad de aguas y atmósfera

Pérdida de Biodiversidad

• “Este año serán los coches, no las personas, los mayores responsables del incremento en consumo de alimento global…los cereales necesarios para llenar el tanque de un vehículo todo terreno con etanol podrían alimentar una persona durante todo un año”Aumento de producción de cereales = 20 millons de toneladas de los que 14 se usarán para producir etanol en los EEUU de América

Lester Brown (2006)

“La producción masiva de biocombustibles es un crimen contra la humanidad”

Jean Ziegler (ONU)

Incertidumbres

No es posible asignar con certeza un episodio concreto al Cambio Climático

LA CONCIDENCIA DE EVENTOS EN EL SENTIDO QUE PREDICEN LOS MODELOS ATENÚA LA INCERTIDUMBRE

¿Cuánto puede costar el Cambio Climático?

• Entre un 5 y un 20% del Producto Bruto Global (Stern Review Group 2006, UN 2007).

¿Cuánto puede costar paliar el impacto delCambio Climático?

• Entre un 0.3 y un 1% del Producto Bruto Global (Stern Review Group 2006, UN 2007).

Gestionando el Riesgo

• La gestión de riesgos es parte de nuestra vida cotidiana. e.g. Estamos dispuestos a pagar un 5% anual del coste de un vehículo por cubrirnos frente al riesgo, improbable, de un siniestro total.

• El coste de mitigrar los impactos delcambio climático es aprox. un 5% de los daños posibles. La probabilidad de que estos daños se manifiesten es mucho más probable que la de un siniestro total.

¿Cómo afrontar el Cambio Global?

• Investigación:• Mejorar la capacidad predictiva: fenómenos

no lineales.• Mejorar la capacidad de observación: GEO• Mejorar nuestra comprensión del

funcionamiento de la Biosfera.• Desarrollo de nuevas tecnologías: energías

limpias, sistemas más eficientes.

Alarma Social

Noticias en mediosde comunicación

EUROBARÓMETRO 2007• 84 % de los Europeos se muestran interesados por el Medio Ambiente y la Naturaleza.

• 71 % por la investigación médica.

• 70 % por las noticias internacionales.

• 68 % por la economía

• 60 % por la ciencia y la tecnología

¿Que opina la sociedad?

¿y la sociedad española?

• Nueve de cada diez españoles han oído hablar del calentamiento global.

• El 86% reconoce que la actividad humana es responsable del problema.

• Un 82% creen que el calentamiento global es un problema importante para ellos y sus familias y un 93% piensan que lo será para las generaciones futuras.

• El 72% de los ciudadanos afirman estar dispuestos a introducir cambios en su modo de vida para combatir el calentamiento global.

Encuesta FBBVA

¿Como aprovechar esa disposición?

Acción Necesaria• Una sociedad con ciudadanos mejor

informados -> una sociedad más responsible.

• Mitigar el Cambio Global genera oportunidades.

• Una sociedad más sana, más justa y más solidaria.

El Papel de los Científicos

Publicaciones científicas españolas

Divulgadores

Científicos

Publicaciones especializadasPeriodistas y

Agencias de prensa

Medios de comunicaciónSociedad

Científicos

Publicaciones especializadas

Periodistas y Agencias de prensa

Medios de comunicación

Divulgadores

Sociedad

Cultura CientíficaCarencia fundamental de cultura científica en nuestra sociedad.

Desconexión entre sociedad y científicos.

Intrusismo: ante la inhibición de los científicos en el debate público, y el desconocimiento de cuáles son las señas de identidad de la ciencia, el espacio de comunicación es ocupado por oráculos, oportunistas y frikis, que acaban por presentarse ante la sociedad como científicos

Fraude: la falta de cultura científica facilita la manipulación y la confusión

Responsabilidad social de los científicos

La reducción de la distancia entre ciencia y sociedad es una responsabilidad

compartida

¿Existen oportunidades de negocio?

• ENERGÍA: Energías renovables (e.g. planta energía mareomotriz en Portugal); Captura de CO2; Geoingeniería; Sistemas Eficientes (edificios, transporte, etc.); Mercado de derechos de emisiones (todas ellas impulsadas por un barril de petróleo cercano 100 $).

• AGUA: Tecnologías eficientes (e.g. irrigación), Potabilización, Depuración, Desalinización.

• ALIMENTO: Acuicultura marina, Nuevos cultivos y prácticas adaptativas.

Sky Sails T

M

Disminuye el consumo un 15-20%

El próximo buque oceanográfico español (del IEO) portará este sistema

Nuevos Negocios• Asesoramiento Financiero: Climate Change

Capital asociada a Banco de Santander (entidad financiera especializada en sectores afectados por el cambio climático).

• Fondos de Inversión “verdes” fueron los mas rentables del mercado en 2007, con un 16% de rentabilidad.

• Tecnologías eficientes: e.g. Toyota y vehículos híbridos.

Conocimiento: Valor Estratégico

Presente 2020 2040 2060 2080 2100

Ince

rtid

umbr

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Agotamiento de Recursos Naturales

Cambio Climático

Cambios Sociales (actitudes, valores, demografía, etc.)

Contingencias (nuevas tecnologías, conflictos armados, pestes, etc.)

Mercado de Valores

Sector Financiero (Créditos hipotecarios y Seguros)

Infraestructuras Civiles

Estrategias Corporativas

Estrategias Agrícolas (e.g. vino, madera, aceite)

Conclusiones• El Cambio Global es consecuencia del crecimiento de la

población humana combinado con el aumento en el usso de recursos per cápita.

• El Énfasis en el Cambio Climático, olvidando sus interacciones con otros componentes del Cambio Global, puede hacernos tomar decisiones con importantes consecuencias negativas.

• Hemos de confrontar el Cambio Global mediante una combinación de investigación, actuaciones políticas, cooperación internacional y educación/concienciación.

Conclusión: “Nuestros resultados sugieren que la preocupación actual sobre el impacto de la actividad humana sobre el clima es infundado.”¿Cómo informar al público sobre

la credibilidad de la información científica?

Thomas Malthus

An Essay on the Principle of Population (1798)

Malthus predijo que la población humana llegaría en breve a un máximo porque aumenta geométricamente mientras que la producción de alimento aumenta de forma linear

Se equivocó…

La producción de alimento ha de aumentar para alimentar 3 mil millones de personas más en los próximos 50 años

El Cambio Climático disminuirá la producción agrícola en los trópicos

Water Services

Ona tercera parte de la población humana sufre déficit de agua

La población en esta situación se duplicará en los próximos 30 años

El Cambio Global disminuirá los recursos hídricos en los páises en zonas áridas y semi-áridas

¿Se volverá a equivocar Malthus?

• Desafíos: Agua, Energía limpia y Alimento:

• ¿Estará en el Océano el Futuro de la Humanidad?

Agua• El Océano es un inagotable reservorio de agua.

• Las tecnologías de desalinización están mejorando y extendiéndose en cantidad a la vez que reducen sus costes.

• Una fracción de la población ya importante satisface sus necesidades de agua del océano

Energía

• Las mareas y el oleaje son fuentes de energía aún por eplotar. El océano, que ocupa las 3/4 partes de la superficie del planeta es un reservorio aún por explotar de energías limpias.

• Se están desarrollando ya plantas eólicas marinas que generan la energía necesaria para desalinizar el agua, generando incluso excedentes de energía.

Alimento

• La producción de alimento en el océano (acuicultura) es el único sector de producción de alimento que no consume agua dulce.

• La acuilcultura es el área del sector de alimentación con el crecimiento más rápido.

• El consumo per capita de alimento de origen marino ha aumentado globalmente en un 50 % en las últimas 4 décadas

Global Fishery Yield

Source: FAO

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

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Landings (Million t)

Capture Aquaculture

Limitaciones de la Acuicultura

(1) Los aportes de energía no es luz solar sino en forma de plantas y animales;

(2) El pescado es vulnerable a infecciones (virales, hongos, etc.);

(3) La alimentación, uso de antibióticos y las heces generan contaminación y deterioro de la calidad del agua y los ecosistemas;

(4) Los ecosistemas marinos se dañan localmente (praderas submarinas) o se erradican (e.g. mangroves);

(5) Los stocks de peces de acuicultura pueden contaminar genéticamente a los stocks salvajes (e.g. Salmón) o generar episodios invasivos (e.g. Chile).

Conclusiones

• El Cambio Global es consecuencia del crecimiento de la población humana combinado con el aumento en el usso de recursos per cápita.

• El Cambio Climático no es un problema del futuro, estamos inmersos en él.

• Hemos de confrontar el Cambio Global mediante una combinación de investigación, actuaciones políticas, cooperación internacional y educación/concienciación.

• El futuro de la humanidad podría encontrarse en el océano: ¿cuál será nuestro próximo techo?