Gli ecosistemi terrestri ed il Protocollo di Kyoto - Giacomo Grassi European Commission - Joint Research Centre - Ispra (VA)
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Gli ecosistemi terrestri ed il Protocollo di Kyoto Giacomo Grassi European Commission – Joint Research Centre – Ispra (VA) (image from Mollicone)
1. IL CLIMA STA CAMBIANDO 2. IL RUOLO DEGLI ECOSISTEMI TERRESTRI 3. IL “PROTOCOLLO DI KYOTO”: si può governare il clima? 4. (Le ricerche condotte al Joint Research Centre)
1. IL CLIMA STA CAMBIANDO Gli effetti (IPCC, 2007)
• Biodiversità La vegetazione si sposta A quote più elevate in montagna A latitudini più elevate • Maggiore frequenza e intensità di eventi climatici estremi ?
Le cause È molto probabile (>90%) che le attività umane siano la causa principale del riscaldamento globale (IPCC, 2007)
… ma ci sono ancora numerose incertezze
Chi emette i gas serra in atmosfera ? Emissioni pro capite annue da combustibili fossili, 2000 (t C/yr): USA: 5 Europa: 3 Paesi industrializzati
Cosa succederà in futuro ? Rispetto ad ora, l’IPCC considera “probabile” che: - la temperatura a fine secolo aumenti tra 1.8 e 4C, - il livello dei mari si alzi di 28-43 cm, - l’intensità e la frequenza di eventi climatici estremi aumenti
Negli ultimi due anni è cresciuto il consenso scientifico e la sensibilità dell’opinione pubblica: la discussione politica è passata da “SE esiste il cambiamento climatico” a “COME affrontarlo” The final proof of climate change
2. PERCHE’ GLI ECOSISTEMI TERRESTRI SONO IMPORTANTI ? - Sono parte della causa
change
Deforestazione tropicale: 13 Milioni ha/anno Emissioni di Carbonio nel tempo: 2000-2006 1.80 1.5 Pg C y-1 1.60 Africa (16% total emissions) 1.40 Latin America 1.20 S. & SE Asia Pg C yr-1 SUM 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 1990 2000 1980 1870 1910 1950 1850 1860 1880 1890 1900 1920 1930 1940 1960 Houghton, unpublished 1970
2000-2006 fossil fuel emissions 7.6 CO2 flux (Pg C y-1) Source deforestation 1.5 atmospheric CO22 4.1 Sink land 2.8 ocean 2.2 Time (y) Le Quéré, unpublished; Canadell et al. 2007, PNAS
[2000-2006] 45% of all CO2 emissions accumulated in the atmosphere 55% were removed by natural sinks Ocean removes 24% Land removes 30% Canadell et al. 2007, PNAS
2. PERCHE’ GLI ECOSISTEMI TERRESTRI SONO IMPORTANTI ? Sono parte della causa… … ma sono anche parte della soluzione
¾ Il ciclo del carbonio Serbatoi di C (Gt C): -C “stabile” (sedimenti): 70000000 -C “libero”: Atmosfera 750 Oceani 38000 Ecosist. terrestri 2000 Flussi di C (Gt C/anno): - Flussi di C antropici: combust. fossili 7.6+0.3 deforestaz. 1.5+0.8 - Accumuli di C Gli ecosistemi terrestri, assorbendo atmosfera 4.1 +0.1 parte della CO2 emessa dall’uomo, stanno oceani 2.2 +0.5 rallentando i cambiamenti climatici ecosist.terrestri 2.8+1.1 ma grande incertezza su QUANTO assorbono !
Seasonal effect due to terrestrial C uptake
• Dove va a finire la CO2 assorbita dagli ecosistemi terrestri ? CO2 “SLOW IN” “FAST OUT” GPP plant Heterotrophic Disturbance: photosynthesis respiration respiration fire, harvest 120 GtC/yr 60 GtC/yr 50 GtC/yr 8-9 GtC/yr e rm e e erm tak te rag r m tak t p m o r te up il rt n u ss diu st itte ng n so o e n l lo rbo e+ sh rbo ma m rbo nd ca bio ca il a ca tre in so Ecological Terms: Net Primary Production Net Ecosystem Production Net Biome Production NPP: 60 GtC/yr NEP: 10 GtC/yr NBP: 1-2 ~ GtC/yr Gran parte torna in atmosfera con la respirazione autotrofa (piante) ed eterotrofa (microorganismi del suolo). Solo una piccola parte (Net Biome Production) viene accumulata nei suoli e nella biomassa…. ma sulla stabilità nel tempo di questo accumulo c’è molta incertezza !
• Quale ecosistema assorbe più CO2 ? 18% Si stima che 2/3 della Foreste produzione primaria netta 7% Agricoltura 2% degli ecosistemi terrestri Deserti 8% Praterie sia nelle foreste 65% Savane e Arbusti • Dove viene accumulato il C che rimane nell’ecosistema ? Dipende molto dal tipo di ecosistema. In media, circa 3/4 del C è nei suoli.
• L’assorbimento di C è omogeneo nel globo? NO: i maggiori -0.2 -0.1 0.0 assorbimenti di C avvengono -0.3 0.0 -0.1 nell’emisfero -0.1 -0.1 settentrionale -0.2 +0.0 -0.1 +0.3 0.0 +0.1 Rilascio di carbonio Assorbimento di carbonio +0. 0.0 -0.1 -0.3 -0.5 -0.7 1 (Baker, 2007) Si stima che in Europa circa il 7-12% delle emissioni di C molto incerto ! antropogeniche vengano assorbite dagli ecosistemi terrestri
• L’assorbimento di C è costante nel tempo ? NO: c’è una sorprendente Flussi di C in Europa (1980-2000) variabilità interannuale ! molto incerto ! Es. l’ondata di caldo+siccità del 2003 gli ecosistemi europei hanno emesso C, anzichè assorbirlo !
• Perché gli ecosistemi terrestri stanno assorbendo carbonio ? (fino a poco tempo fa si pensava che, a livello globale, fossero in equilibrio con l’atmosfera) 1) CO2 e N: l’aumento di CO2 atmosferica e le deposizioni azotate hanno finora avuto un effetto “fertilizzante” sulle piante 2) CLIMA: l’aumento di temperatura ha finora favorito la crescita delle piante (ad es. allungando la stagione vegetativa) 3) GESTIONE: l’abbandono di aree agricole e forestali marginali, una volta intensamente sfruttate, ha finora stimolato l’espansione e la ricrescita delle foreste (soprattutto in Europa) - Altri fattori ?
• Come risponderanno gli ecosistemi ai cambiamenti climatici futuri ? Di solito elevate CO2 stimolano una maggiore crescita delle piante, ma risposte variabili: - interazione con altri fattori (N e acqua) - scala spaziale/temporale analizzata - specie/ecosistema esaminato da Canadell (2005) No sign of N saturation? (Magnani et al. 2007)
Inoltre, molto poco si conosce su altri possibili effetti che i futuri cambiamenti climatici potrebbero provocare su: • decomposizione della sostanza organica del suolo (forti emissioni di CO2 ?) - In 25 anni suoli inglesi hanno perso 13 Mt CO2/anno (?) - Effetto del solo cambiamento climatico ? - Risultati estendibili ad altre aree in Europa ? molto incerto ! • fisiologia e fenologia delle piante • risposta ai parassiti, competizione tra specie • distribuzione delle specie e dei biomi
- Che ruolo giocheranno gli ecosistemi terrestri nel futuro ? 1) CO2 e N 2) CLIMA 3) GESTIONE ? ? ? Molti modelli prevedono molto incerto ! che entro fine secolo gli ecosistemi terrestri diventerranno una fonte di C verso l’atmosfera, contribuendo ulteriormente ai cambiamenti climatici
Qualche conclusione Gli ecosistemi terrestri, accumulando carbonio, stanno attivamente mitigando i cambiamenti climatici. C’è molta incertezza sull’entità, localizzazione, variabilità e la stabilità nel tempo di questo accumulo. Le maggiori incertezze riguardano il suolo. Queste incertezze sono tra le principali fonti di incertezza sulle future previsioni di cambiamenti climatici comprendere e fare previsioni sugli ecosistemi terrestri rappresenta una delle principali sfide che oggi si trova ad affrontare la scienza
3. Il “PROTOCOLLO DI KYOTO”: si può governare il clima? Rio (1992): UNFCCC Protocollo di Kyoto (1997) - UNFCCC: “stabilizzare i gas serra nell’atmosfera ad un livello che eviti pericolose interferenze con il clima”, - Kyoto: riduzione delle emissioni di gas serra nel periodo 2008-2012 del 5% (in media) rispetto ai livelli del 1990. CO2, CH4, N2O, HFC, PFC, SF6 Entrato in vigore il 16 febbraio 2005, con l’adesione di 157 Paesi ed alcune importanti assenze (Stati Uniti) .. L’Australia ha ratificato nel 2007. SOLO i Paesi industrializzati hanno obiettivi di “riduzione” vincolanti: Es. l’Unione Europea -8%, l’Italia -6.5%, Russia 0%, Spagna +15% Ogni anno, questi Paesi devono redigere un inventario di gas serra, che viene revisionato da esperti indipendenti dell’UNFCCC.
Strumenti del Protocollo di Kyoto: • Riduzione diretta delle emissioni: - minor uso di combustibili fossili (aumento delle energie rinnovabili – incluse biomasse -, tecnologie più efficienti) - minori emissioni dall’agricoltura • Accumulo del carbonio nei sistemi agroforestali (sinks) Nel sistemi di contabilita’ delle emissioni previsto dall’UNFCCC, gli ecosistemi terrestri sono inclusi in due settori: “Agricoltura” (emissioni di N20 e CH4) “Land Use, Land Use Change and Forestry” (LULUCF: emissioni e assorbimenti di CO2).
Il settore LULUCF, importante perche’ capace di assorbire CO2 (compensando le emissioni di altri settori), e’ pero’ caratterizzato da: - Incertezza delle stime - Dubbi su saturazione del “sink” e permanenza del C accumulato - Addizionalita’ (come distinguere l’ impatto antropico da un sottofondo “naturale” molto variabile?) Questo ha reso questo settore molto complesso e controverso, e l’accordo finale e’ stato un difficile compromesso: -Art. 3.3: conteggio obbligatorio delle emissioni/assorbimenti da afforestazione/riforestazione/deforestazione dal 1990. Biomassa 1 Biomassa 2 forestazione calcolo 1990 2008 2012 - Art. 3.4: Un Paese puo’ scegliere SE includere nel conteggio complessivo le emissioni/ assorbimenti derivanti da: - gestione forestale (con un massimo valore di assorbimento) - gestione delle terre agricole e dei pascoli - rivegetazione
• Strumenti di flessibilità supplementari: - Emission trading: scambio di crediti di CO2 tra Paesi industrializzati ridurre le emissioni attraverso il “libero mercato” è più economico …oggi la CO2 è quotata in borsa ! Quotazione della CO2 - Joint Implementation e Clean Development: promozione di attività di riduzione delle emissioni o di aumento di assorbimenti in altri Paesi (ad es., è possibile guadagnare crediti di C tramite trasferimento di tecnologie pulite o piantando foreste nei Paesi in via di sviluppo, ma la deforestazione tropicale e’ esclusa!)
- Critiche al Protocollo di Kyoto (1): • E’ costoso. Vero (in Europa applicare Kyoto costa ~ 3-8 Miliardi €/anno), ma quando si considerano altri costi socio-economici …. • danno economico per le inondazioni nel 2002: ~ 17 Miliardi € • danno all’agricoltura nel 2003: ~ 13 Miliardi € • decessi dovuti all’onda di calore del 2003: ~ 35.000 • danno economico per l’uragano Katrina (2005) > 60 Miliardi $ …..soldi spesi dagli italiani per lotterie nel 2005: 23 Miliardi € ! Kyoto costa molto meno di quello che fara’ risparmiare (Stern Review) E’ un’occasione per riconvertire l’intero sistema energetico • Si basa su dati non certi, ed il rischio di eventi catastrofici e’ basso. Vero, ma e’ giusto non far nulla se la posta in gioco e’ importante ? Come ci comportiamo dal medico, o con l’ assicurazione dell’ auto?
- Critiche al Protocollo di Kyoto (2): • E’ inutile. Vero, serve ben altro per rallentare i cambiamenti climatici, ma: - è il primo passo nella giusta direzione… - è il primo tentativo di governo mondiale dell’ambiente - può avere altre importanti ricadute positive (qualità aria, biodiversità) • Nessun sacrificio viene richiesto ai Paesi in via di sviluppo. Vero, ma storicamente il problema dei gas serra in atmosfera è stato causato dai paesi ricchi.. Sono loro che devono iniziare a risolverlo. • Si concentra sulla MITIGAZIONE, trascurando l’ADATTAMENTO. Vero, occorre trovare un equilibrio tra lo sforzo di evitare l’ingestibile (mitigazione) e il gestire l’ inevitabile (adattamento) • Le foreste sono una scappatoia per evitare di ridurre le emissioni. In gran parte vero. Ma senza la “flessibilita’ ambigua” offerta dalle foreste, oggi non avremmo Kyoto. Occorre migliorare per il post-Kyoto.
- A che punto siamo in Europa ? Comparison of 2005 EU-15 emissions with hypothetical target path towards the EU-15 Kyoto target GHG emissions (Base-year level = 100) Kyoto Protocol commitment period 2008-2012 100 Target path 98.0 Distance to target path 96.9 96.6 Use of carbon sinks and Kyoto mechanisms EU-15 Kyoto target 90 80 1990 1995 2000 2005 2010 EU-15 trend EU-15 Kyoto target (2008-2012) Hypothetical linear target path
Wast e Emissioni T o t al GHGin EU-15 per Agricult ure 3% settore 2 0 0 5(2005) 9% Indust rial processes 8% Energy use excluding t ransport Transport 59% 21% Energy excl. transport -3% Transport 25% Industrial processes -16% Agriculture -11% Waste -38% -60% -40% -20% 0% 20% 40%
Emissioni gas serra dell’ Italia (UNFCCC 2007) 700 Data (without LULUCF) 650 Trend (without LULUCF) GHG Emissions (Tg CO2 eq) target 2010 613 Tendenza 600 Situazione 582 attuale (+12%) 550 135 (-22%) 519 500 Obiettivo per l’Italia: 450 485 -6.5% rispetto al 1990 400 1990 2005 2010 Year
Contributo previsto del settore AGROFORESTALE al raggiungimento degli obiettivi italiani
Quale prospettiva per il post-Kyoto? L’ultima conferenza UNFCCC (Bali, Dic. 2007) ha avviato un importante processo negoziale che dovrebbe concludersi a Copenaghen nel Dic. 2009 con un accordo di azione globale sui cambiamenti climatici (operativo dal 2013). Punti-chiave: - Mitigazione: si spera in obiettivi ambiziosi (Paesi sviluppati: - 25/40% entro il 2020?), segnali incoraggianti per il coinvolgimento dei PVS. - Adattamento: maggiore aiuto ai paesi piu’ a rischio - Sviluppo e trasferimento di tecnologie eco-compatibili
Nell’ ambito della mitigazione, sono previsti incentivi per azioni di riduzione delle emissioni da deforestazione tropicale (REDD) Emissions from deforestation reference scenario Reduced emissions, for which a “positive incentive” (C market? fund?) may be received Reference Period Assessment Period time 1990? 2005? • Azioni “dimostrative” dal 2008 • Grandi aspettative: finalmente soldi per ridurre la deforestazione • Sfida per la comunita’ scientifica: e’ possibile misurare in modo semplice e credibile le emissioni di deforestazione tropicale?
CONCLUSIONI Per ora il Protocollo di Kyoto ha modestissimo significato per il clima, ma un grande significato politico (e presto anche economico) Gli ecosistemi terrestri stanno naturalmente accumulando C, mitigando cosi’ i cambiamenti climatici. Incentivare tale accumulo (come fa Kyoto) può risultare utile per prendere tempo, ma l’ effetto e’ modesto e limitato nel tempo. Ben piu’ importante e`la protezione degli ecosistemi naturali ricchi di C, es. foreste tropicali (non incentivata da Kyoto, ma inclusa negli accordi futuri)
Gli alberi sono sempre stati al centro delle negoziazioni sul clima
E grazie per l’attenzione !
Risorse in rete per approfondire Cambiamenti climatici: informazioni generali su questioni scientifiche e politiche - The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC): http://www.ipcc.ch/ - United Nations Framework Convention on Climate Change (multilingue): http://unfccc.int/2860.php - Commissione Europea: DG Environment: pagina Climate Change (inglese) http://www.europa.eu.int/comm/environment/climat/home_en.htm Sito dedicato all’educazione ambientale (multilingue): http://europa.eu.int/comm/environment/youth/air/arguments2_en.html - Per informazioni aggiornate su questioni scientifiche e politiche: www.ghgonline.org Ricerche sui cambiamenti climatici e gli ecosistemi terrestri - Progetto di ricerca europeo “Carboeurope” su ciclo del carbonio in Europa: http://www.carboeurope.org/, con iniziativa per le scuole: http://www.carboschools.org/ - Attività dell’Unità Cambiamenti Climatici del JRC: http://ies.jrc.cec.eu.int/fp6ccu.html - Global Change and Terrestrial Ecosystem: http://www.gcte.org Cosa posso fare io ? (in inglese) - Per calcolare la CO2 che emetto: http://www.co2.org/calculator/index.cfm - Per consigli su azioni concrete: http://www.climnet.org/publicawareness/index.htm - http://kam.jrc.it/vgas/
Le ricerche sugli ecosistemi terrestri al Centro Comune di Ricerca di Ispra (JRC) - Unità Cambiamenti Climatici
Come si studia il ruolo degli ecosistemi terrestri nel clima ? Non esiste una metodologia unica e sempre valida. Esistono diversi approcci, validi a scale spaziali e temporali differenti Per tale motivo il progetto europeo CarboEurope-IP, a cui partecipa il JRC, adotta un “approccio multiplo”, che confrontando i risultati di diverse metodologie a diverse scale mira a: Mappa di assorbimento di C in Europa - Quantificare il bilancio del C degli ecosistemi in Europa (con le variazioni spaziali e temporali) - Comprendere i processi e i meccanismi che controllano il ciclo del C negli ecosistemi, e l’impatto che su di esso hanno i cambiamenti climatici e la gestione del territorio.
L’approccio multiplo di CarboEurope-IP: L’Unità Cambiamenti Climatici del JRC è impegnata in questi ambiti
Siti del JRC Rete di siti di Carboeurope-IP Zerbolò (Parco Ticino) Piantagione di Pioppo Pineta di Pino marittimo San Rossore (Pisa) In tutti questi siti: - si misura la produttività primaria netta (assorbimento di C) dell’ecosistema - si studiano i processi che sono alla base di questa produttività
Come si misura l’assorbimento di C di un ecosistema? Con una tecnica (Eddy Covariance) che, attraverso sofisticati sensori, misura “pacchetti” di CO2 che entrano ed escono dall’ecosistema Esempio: andamento giornaliero dello scambio Assorbimento Emissione ecosistemico netto nella pineta 29 Giugno di S. Rossore (PI) 2002 10 5 0 2m s NEE (umol m-2 s-1) -2 -5 NEE (µmolCO -10 -15 -20 -25 -30 -35 0 2 4 6 8 1 10 12 14 16 18 20 22 Ora del giorno
Quali processi dell’ecosistema si studiano ? E come ? Flusso di linfa lungo il tronco Fotosintesi fogliare Flusso di C02 dal suolo Flussi di N20 e CH4 dal suolo
QUALCHE ESEMPIO DI RICERCHE IN ATTO PRESSO IL JRC… 1. Variabilità interannuale dello scambio ecosistemico netto in una pineta a San Rossore, Pisa Effetto del caldo + siccità 2003 40 30 1999 2000 2001 2002 2003 20 10 -1 NEE (gC m-2 month ) 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90 -100 JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC Pubblicazione su Nature! Un assaggio del futuro effetto del clima sugli ecosistemi ?
Foresta Naturale 2. Effetti del cambio d’uso del Ti c in o suolo sul C dell’ecosistema, Parco del Ticino (PV) Area di rimboschimento Bosco Siro Negri: foresta naturale, eta’ circa 200 anni, 15 specie Pioppeto: eta’ 12 anni Piantagioni di pioppo Coltivazioni di riso 40 La trasformazione C del suolo (g/Kg) 35 -1 30 delle foreste 25 planiziali causa una considerevole 20 perdita del 15 10 5 carbonio contenuto 0 nel suolo ! Bosco Negri Pioppeto
3. Riduzione di emissioni da deforestazione tropicale: la nuova frontiera tra foreste e clima E’ possibile stimare in modo sufficientemente accurato le emissioni di deforestazione tropicale ? (image from Mollicone)
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