Post on 21-Jan-2019
Ciclo del carbonoModelos de materia orgánica
Secuestro de carbonoSecuestro de carbono
200
250
300
350
400
450
20
25
30
35
40
45
PN
me
dia
(g
C m
-2añ
o-1
)
PN
Glo
bal
(G
t C a
ño
-1)
0
50
100
150
0
5
10
15
Mar abierto Zonas costeras Zonas de afloramiento
PN
me
dia
(g
C m
PN
Glo
bal
(G
t C a
ño
http://earthobservatory.nasa.gov/GlobalMaps/view.php?d1=MY1DMM_CHLORA
Hojas: 300-900 mg clorofila m-2
400
600
800
1000
1200
1400
PPN (g C m-2
año-1
)
0
200
Bosqu
e tro
pical
húm
edo
Bosqu
e tro
pical
seco
Bosqu
e tem
plado
Bosqu
e bor
eal Sab
anas
Estepa
tem
plada Des
ierto Tundr
aHum
edale
s Cultivo
s
Rocas
y hie
loPPN (g C m
c. 51 Gt C añoAGUA SUPERFICIAL
AGUA PROFUNDA
BO
MB
A B
LAN
DA
DE
CA
RB
ON
O
7,4 Gt C año
0,157 Gt C año
<0,126 Gt C año
AGUA PROFUNDA
SEDIMENTOS
BO
MB
A B
LAN
DA
DE
CA
RB
ON
O
5,3 Gt CaCO3 año-1
AGUA SUPERFICIAL
BO
MB
A D
UR
A D
E C
AR
BO
NO
3,2 Gt CaCO3 año-1
SEDIMENTOS <4.500 m
BO
MB
A D
UR
A D
E C
AR
BO
NO
respiración tejidos fotosintéticos, fotorespiración
fotosíntesis bruta
fotosíntesis neta
desfronde
respiración tejidos no fotosintéticos
mortalidad raíces (finas)
micorrizas, exudados, etc.
producción neta
232
CARBONO ≈ MATERIA ORGÁNICA/2
PRODUCCIÓN PRIMARIA NETA DEL ECOSISTEMA
223
2032Abies amabilis 180 años; g m-2 año-1
46810121416
BIOMASA (kg C m-2)
46810121416PRODUCCIÓN (kg C m -2
Bio
mas
a
Pro
ducc
ión
Net
a
024
B. Tro
pical
húmed
o
B. Tro
pical
seco
B. Tem
plado B. B
orea
l Saban
asEs
tepa Des
ierto
Tund
ra Humed
ales Cult
ivos
Rocas
Hiel
o
BIOMASA (kg C m
024
-2 año -1)
400
600
800
1000
1200
1400
PPN (g C m-2
año-1
)
0
200
400
Bosqu
e tro
pical
húm
edo
Bosqu
e tro
pical
seco
Bosqu
e tem
plado
Bosqu
e bor
eal Sab
anas
Estepa
tem
plada Des
ierto Tundr
aHum
edale
s Cultivo
s
Rocas
y hie
loPPN (g C m
60
80
100
120
140
160
180B
IOM
AS
A (
Gt)
BIOMASA TOTAL=559 Gt C
PRODUCCIÓN NETA TOTAL=60 Gt C año-1
(48-63 Gt C año-1)
TMRC=9,3 años
0
20
40
60
B. Tro
pical
húmed
o
B. Tro
pical
seco
B. Tem
plado
B. Bor
eal
Saban
asEs
tepa
Desier
toTu
ndra
Humed
ales
Cultivo
sRoc
as H
ielo
BIO
MA
SA
(G
t)
3
51.15 PPN total
HERBIVORÍA
INCENDIOS
COV
50.85
(Gt C año-1)
DESCOMPOSICIÓN
AkdtdA ∗−=
tkAAe
A
Attkt ∗−=
⇒= ∗−
00
ln
Dinámica de la descomposición de la MO La pérdida de peso (A) es directamente proporcional al peso remanente. LA pendiente de esta relación kes la tasa de descomposición
Integrando entre Ao-At y to-tt resulta...
)(lnln oot ttkAA −=−
AA 00
2/10
02ln tk
A
A
∗=
kt 693.02/1 =
La vida media corresponde al tiempo necesario para que se descomponga la mitad del substrato (Ao/2)
Además recuerda que 1/k
corresponde al tiempo de residencia si el sistema está en equilibrio
Calcula la tasa de descomposición de un compost si al cabo de 1 año queda en el suelo el 30% del peso original
¿Cuál es la vida media del compost?
1_2,13,0ln3,0
3,0;1
−−⋅− =−=⇒=⇒=
==
añokeeAA
AAt
ktk
o
t
o
t
o
añoskt _58,02,1693,0693,0
2/1 ===
k puede mostrar valores de
0,001 año-1 sistemas boreales
>1 año-1 pluvisilva
0,08-0,7 año-1 mediterráneo
TASA DE DESCOMPOSICIÓN = k
Condiciones climáticas Minerales del suelo
Calidad del substrato
Factores que controlan la descomposición de la MO: clima
Factores que controlan la descomposición de la MO: calidad del substrato
LÁBIL RECALCITRANTE
glucosa lignina
Energía en enlaces
Complejidad molecular
Organización 3-D
Tamaño
Factores que controlan la descomposición de la MO: calidad del substrato
Factores que controlan la descomposición de la MO: interacción con minerales
C estructural
(3 a)
C metabòlico
(0,5 a)
Residuo orgánico
C activo
(1,5 a)
CO2
CO2L/N
Factores que controlan la descomposición de la MO: interacción con minerales
(1,5 a)
C lento
(25 a)
C pasivo
(1.000 a)CO2
CO2
CO2
CO2
20304050607080
DENSIDAD DE C EDÁFICO (kg C m-2)
01020 B. Tro
pical
B. Tem
plado
B. Bor
eal
Mator
rales
, etc.
Saban
asPr
ader
a
Tund
ra y
alpin
o
Desier
to ar
busti
vo
Desier
to ex
tremo Cult
ivado
Panta
nos y
mar
jales
DENSIDAD DE C EDÁFICO (kg C m
¿Po
r q
ué
es
tan
ele
vad
a la
de
nsi
dad
de
C e
n s
ue
los
de
hu
me
dal
es?
100
150
200
250
300
ACUMULACIÓN DE C EDÁFICO (Gt C)TO
TAL=
14
56
Gt
C
050 B. Tro
pical
B. Tem
plado
B. Bor
eal
Mator
rales
, etc
. Saban
asPr
ader
a
Tund
ra y
alpino
Desier
to ar
busti
vo
Desier
to ex
tremo Cult
ivado
Panta
nos
y mar
jales
ACUMULACIÓN DE C EDÁFICO (Gt C
Canvis socio-econòmics
Modificacions biològiques
Canvis en l’ús de la terra
Modificacions químiques
Es tracta d’una qüestió complexa – amb interaccions humans � natura
Composició i funcionament de la biosfera
CAUSES I CONSEQÜÈNCIES DEL CANVI GLOBAL
1. Què entenem per canvi global?
2. Quines conseqüències tenen aquests canvis?
3. Quines conseqüències tindran en el futur?
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
5. Què es pot fer per a atenuar-los?
Mauna Loa (Hawai’i)
La concentració de CO2 atmosfèric actual és la més alta dels últims 500.000 anys
1. Què entenem per canvi global?
Efecte relatiu
Contribució
%
CO2 X1 60
CH4 X20 15-30
N2O X200 5
O3 X1800 8
CFC-11 X4000 4
Altres compostos també han vist modificada la seua concentració a l’atmosfera
CFC-11 X4000 4
CFC-12 x6000 8
1. Què entenem per canvi global?
2224
)( orcatalitzadOH
OHOCHOCH +→+
Età
Hexà
Isoprè
Acetilè
Terpens
Toluè
Benzè
223
2222
OCOOCO
HOOHCOOOHOCH
+→+++→++… i altres
hidrocarburs
1. Què entenem per canvi global?
Creixement demogràficexponencial
Major intensitat d’ús del territori
1. Què entenem per canvi global?
Vegetació Natural iPlantacions Forestals
1990: 1 9452000: 1 803
Altres usos del territori
1990: 2 8192000: 2 943
Árees tropicals
Árees no tropicals
142
18
Canvis d’ús del territori
Vegetació Natural iPlantacions Forestals
1990: 1 8632000: 1 879
Árees no tropicalsAltres usos del territori
1990: 6 2802000: 6 252
4
33
Dades en milions d’hectàrees
1. Què entenem per canvi global?
5,5(0,5) + 1,6(1,0) = 3,2(0,2) + 2,0(0,8) + 1,9
combustibles fòssils canvis ús del sòl
BALANÇ DE CARBONI ORIGINAT PER ACTIVITAT HUMANA
L’ús de combustibles fòssils + deforestació suposen la majoria de les 7 Gt de C
7.000.000.000.000 kg de Carboni emesos anualment!!
5,5(0,5) + 1,6(1,0) = 3,2(0,2) + 2,0(0,8) + 1,9
acumulació atm absorció oceans embornal (desconegut?)
1. Què entenem per canvi global?
700 x
CAUSES I CONSEQÜÈNCIES DEL CANVI GLOBAL
1. Què entenem per canvi global?
2. Quines conseqüències tenen aquests canvis?
3. Quines conseqüències tindran en el futur?
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
5. Què es pot fer per a atenuar-los?
El CO2 actúa com a pantalla de la radiació IR de baixa energia
2. Quines conseqüències tenen aquests canvis?
La concentració de CO2 ha variat paral·lelament a la temperatura en 400.000 anys
2. Quines conseqüències tenen aquests canvis?
?
La temperatura mitjana de la terra ha incrementat 0,6 ºC per any els últims 100 anys
2. Quines conseqüències tenen aquests canvis?
També hi ha alteracions de la química atmosfèrica que ‘refreden’
2. Quines conseqüències tenen aquests canvis?
La distribució de l’increment de temperatura no és homogènia
2. Quines conseqüències tenen aquests canvis?
Les tendències de la temperatura a Espanya són paregudes
2. Quines conseqüències tenen aquests canvis?
Anomalies absolutes de la temperatura mitjana anual del periode 1961-1990 en el NE de la Península (a partir de Brunet et al. 2001).
La tendència de les precipitacions és més diversa perquè depén de factors locals
2. Quines conseqüències tenen aquests canvis?
A bona part del País Valencià ha plogut cada colp menys entre 1960-1990
2. Quines conseqüències tenen aquests canvis?
(De Luís et al., 2001)
CAUSES I CONSEQÜÈNCIES DEL CANVI GLOBAL
1. Què entenem per canvi global?
2. Quines conseqüències tenen aquests canvis?
3. Quines conseqüències tindran en el futur?
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
5. Què es pot fer per a atenuar-los?
Sis possibles ‘escenaris’ del Panel Internacional pel Canvi Climàtic IPCC
3. Quines conseqüències tindran en el futur?
La majoria dels models prediuen un increment de temperatura més o menys acusat
3. Quines conseqüències tindran en el futur?
IMAGE-2 (Leemans, 1996)
3. Quines conseqüències tindran en el futur?
1990 2050
SUITABLE AVAILABLE SUITABLE AVAILABLE
NORTH
AMERICA 10.2 6.1 11.7 7.9
LATIN
AMERICA 11.1 6.2 14.3 6.5
EUROPE 3.9 1.3 4.2 1.4
FORMER S. 11.5 8.5 14.1 9.6
106 km2
IMAGE-2 (Leemans, 1996)
FORMER S.
UNION 11.5 8.5 14.1 9.6
AFRICA 4.5 2.5 6.3 0.2
INDIA 0.9 0.5 1.3 0.0
SE ASIA 3.2 1.3 3.6 0.5
XINA 4.5 1.9 5.5 0.2
3. Quines conseqüències tindran en el futur?
La distribució de l’increment de temperatura no serà homogènia
Variacions en la temperatura mitjana anual 2071-2100 respecte 1961-1990(increment 1,2-4,5 ºC)
3. Quines conseqüències tindran en el futur?
Canvis en la temperatura mitjana estacional a la Península Ibèrica entre 2071-2100 respecte 1960-1990, d’acord amb les simulacions resultants de dos escenaris d’emisions A2 y B2
3. Quines conseqüències tindran en el futur?
El grau de certesa sobre la tendència de les precipitacions és baix
3. Quines conseqüències tindran en el futur?
Variacions en la precipitació mitjana anual 2071-2100 respecte 1961-1990
Canvis en la precipitació estacional a la Península Ibèrica entre 2071-2100 respecte 1960-1990, d’acord amb les simulacions resultants de dos escenaris d’emisions A2 y B2
3. Quines conseqüències tindran en el futur?
més pluja
menys pluja
CAUSES I CONSEQÜÈNCIES DEL CANVI GLOBAL
1. Què entenem per canvi global?
2. Quines conseqüències tenen aquests canvis?
3. Quines conseqüències tindran en el futur?
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
5. Què es pot fer per a atenuar-los?
5,5(0,5) + 1,6(1,0) = 3,2(0,2) + 2,0(0,8) + 1,9
combustibles fòssils ús del sòl
acumulació atm absorció oceans embornal (desconegut?)
BALANÇ DE CARBONI ORIGINAT PER ACTIVITAT HUMANA
acumulació atm absorció oceans embornal (desconegut?)
reforestació (HN↑) fertilització CO2, N,...
0,5(0,5) + 1,4(1,5)
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
Fins 0,5 Gt de C segrestades cada any gràcies a reforestacions a Hemisferi Nord
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
La fertilització amb CO2 permet incrementar la producció vegetal...
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
[ ][ ]
⋅+= pCOPPNp 2ln1 β
reforestación (HN↑) fertilización CO2, N,...
0,5(0,5) + 1,4(1,5)
[ ]
⋅+=oCOPPNo 2
2ln1 β
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
3,1360720
ln43,01 =
⋅+=PPNo
PPNp
se ha sugerido valores de β de 1-2!!
∆PPN 30%!!
¿En cuánto incrementaría la PPN con una β de 0,43 y duplicación de concentración de CO2?
1.50
0.50
0.75
1.00
1.25
1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
Ca/Co
PP
Na
/PP
No
0,2<β>0,5
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
La contaminació aboca a l’atmosfera milions de tones de fertilitzants nitrogenats
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
REGION N INPUT (Tg N y-1)
C STORAGE (Gt C y-1) REF.
30-60º N
21
<0.7
Kohlmaier et al. [1988]
reforestació (HN↑) fertilització CO2, N,...
0,5(0,5) + 1,4(1,5)
La fertilització amb N també ha permés un increment de la producció vegetal
30-60º N
Earth
N Hemisphere
Earth
Earth (crops excluded)
Temperate-boreal forests
N. America & Europe
21
13
30
50
7
18
<0.7
<0.7-2.0
<1.0
2-6
0.2-1.2
0.6-0.9
Kohlmaier et al. [1988]
Schindler & Bayley [1993]
Hudson et al. [1994]
Galloway et al. [1994]
Townsend et al. [1994]
Melillo [1996]
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
El casquet de gel a l’Artic ha anat desapareixent gradualment
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
Extensió del casquet polar àrtic 1979-2003 (NASA)
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
I de manera semblant bona part dels glaciars dels hemisferis N i S
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
El nivell del mar ha estat incrementant i probablement ho farà al llarg del S. XXI
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
Els canvis climàtics suposen canvis en la distribució dels organismes i ecosistemes
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
Es probable que la distribució del pioc salvatge (Otis tarda) es vegi disminuida
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
zones desaparició
Linepithema humile Mayr
Per contra es poden expandir espècies noves com la formiga argentina
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
zones d’expansió
zones de reducció
zones potencials
zones detectada
Fig 2.1 CC ESpaña eco terrestres
També s’estan produïnt canvis en la fenologia de les plantes i els cicles dels animals
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
Les conseqüències de tots aquests canvis són difícils de predir
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
Cal tenir en compte que els canvis no sempre són graduals
Scheffer & Carpenter (2003)
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
May 17, 2003 North of San Francisco Peaks, AZ Neil Cobb, NAU
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
September 20, 2003 North of San Francisco Peaks, AZ(4 months later) Neil Cobb, NAU
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
La producció agrícola també es veurà afectada
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
A Espanya, alguns rius han vist disminiuit el seu cabal, com el Guadalentín
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
Aportacions anuals del riu Guadalentín (Múrcia) a la presa de Puentes (MMA, 1998)
A la nostra regió les expectatives són que cada colp els rius porten menys aigua
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
I les situacions de manca d’aigua cada colp seran més freqüents
Previsió de situacions d’estrés hídric (<1700 m3 aigua/persona/any) a Europa al 2080
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
Schröter et al., 2005
Les pertorbacions climàtiques també s’han vist incrementades
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
La salud humana es pot veure afectada directament pels canvis climàtics
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
Morts a França atribuides a l’onada de calor a l’estiu de 2003
O indirectament, com a conseqüència dels patogens
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
CAUSES I CONSEQÜÈNCIES DEL CANVI GLOBAL
1. Què entenem per canvi global?
2. Quines conseqüències tenen aquests canvis?
3. Quines conseqüències tindran en el futur?
4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?4. Com afecten aquests canvis al funcionament de la biosfera?
5. Què es pot fer per a atenuar-los?
La comunitat internacional ha dut a terme recerca sobre el CG des de fa 3 dècades
5. Què es pot fer per atenuar-los?
NORMATIVA ONU
• Conferencia de las Naciones Unidas sobre Medio Ambiente y Desarrollo (RIO´92): Declaración de Río sobre Medio Ambiente y Desarrollo
• Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático • Protocolo de Kioto• Acuerdo Político de Buenos Aires• Acuerdo Político de Bonn• Acuerdos de Marrakech• Montreal 12/2005
NORMATIVA EUROPEA
Aquesta informació ha permés desenvolupar normatives pel control del CO2 i altres
NORMATIVA EUROPEA
93/389/CEE, 1999/296/CE, 2004/280/CE, , Directiva 2003/87/CE, , Directiva 2001/81/CE, Directiva 2001/80/CE, Directiva 96/61/CE, Decisión del Consejo 2002/358/CE, Propuesta de Reglamento del Parlamento Europeo y del Consejo
ALTRES DOCUMENTS
• COM/2003/0492 final: Comunicación de la Comisión al Consejo y al Parlamento Europeo sobre políticas y medidas de la UE para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero: Hacia un Programa Europeo sobre el Cambio Climático (PECC)
• Libro Verde sobre el comercio de los derechos de emisión de gases de efecto invernadero en la Unión Europea (presentado por la Comisión).
5. Què es pot fer per atenuar-los?
Això ha obligat als països a avaluar la seua producció de gasos hivernacle i eventualment prendre mesures per a atenuar-la
5. Què es pot fer per atenuar-los?
Segons el protocol de Kioto, Espanya haurà de reduir les seues emisions
5. Què es pot fer per atenuar-los?
• El clima està canviant, més enllà de la variabilitat ‘habitual’
• Probablement l’activitat humana és responsable de bona part d’aquest canvi
• Les conseqüències en la biosfera i en el benestar de les persones poden ser enormes.
• El CG no ha de ser una condició sino una justificació més per a millorar l’ús dels
REPASSANT...
• El CG no ha de ser una condició sino una justificació més per a millorar l’ús dels recursos (energia i aigua, entre altres)
• És necessari el desenvolupament tecnològic per a millorar l’eficiència en l’ús dels recursos i mitigar els efectes de les pertorbacions naturals
• Ministerio del Medio Ambiente (2005). Impactos del cambioclimático en España.
• European Environmental Agency (2004). Impacts of Europe'schanging climate. An indicator-based assessment.
• Leemans, L. & Van Vliet, A. (2004). Extreme weather: does nature
keep up?. WWF and Wageningen Univ.
• Gitay, H., Suarez, A., Watson, R.T., Dokken, D.J. (2002). Cambio
climático y biodiversidad. IPCC.
• www.mma.es/oecc/impactos.htm• www.mma.es/oecc/impactos.htm• http://www.globallandproject.org• www.grida.no/• www.eea.eu.eu• www.igbp.net• www.ipcc.ch• www.nasa.gov
per a més informació...