Gli ecosistemi terrestri ed il Protocollo di Kyoto

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1 Gli ecosistemi terrestri ed il Protocollo di Kyoto Giacomo Grassi European Commission Joint Research Centre Ispra (VA) (image from Mollicone)

2 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)

3 1. IL CLIMA STA CAMBIANDO Gli effetti (IPCC, 2007)

4 Biodiversità La vegetazione si sposta A quote più elevate in montagna A latitudini più elevate Maggiore frequenza e intensità di eventi climatici estremi?

5 Le cause Èmoltoprobabile(>90%) chele attivitàumanesianola causa principale del riscaldamento globale (IPCC, 2007)

6 ma ci sono ancora numerose incertezze

7 Chi emette i gas serra in atmosfera? Emissioni pro capite annue da combustibili fossili, 2000 (t C/yr): USA: 5 Europa: 3 Paesi industrializzati

8 Cosa succederà in futuro? Rispetto ad ora, l IPCC considera probabile che: - la temperatura a fine secolo aumenti tra 1.8 e 4C, -illivellodeimarisi alzi di cm, - l intensità e la frequenza di eventi climatici estremi aumenti

9

10 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

11 2. PERCHE GLI ECOSISTEMI TERRESTRI SONO IMPORTANTI? - Sono parte della causa

12 change

13 Deforestazione tropicale: 13 Milioni ha/anno Emissioni di Carbonio nel tempo: Africa Pg C y -1 (16% total emissions) 1.40 Latin America Pg C yr S. & SE Asia SUM Houghton, unpublished

14 fossil fuel emissions CO 2 flux (Pg C y -1 ) Sink Source deforestation atmospheric CO 2 land ocean 2.2 Time (y) Le Quéré, unpublished; Canadell et al. 2007, PNAS

15 [ ] 45% of all CO 2 emissions accumulated in the atmosphere 55% were removed by natural sinks Ocean removes 24% Land removes 30% Canadell et al. 2007, PNAS

16 2. PERCHE GLI ECOSISTEMI TERRESTRI SONO IMPORTANTI? Sono parte della causa ma sono anche parte della soluzione

17 Il ciclo del carbonio Serbatoi di C (Gt C): -C stabile (sedimenti): C libero : Atmosfera 750 Oceani Ecosist. terrestri 2000 Flussi di C (Gt C/anno): Gli ecosistemi terrestri, assorbendo parte della CO 2 emessa dall uomo, stanno rallentando i cambiamenti climatici - Flussi di C antropici: combust. fossili deforestaz Accumuli di C atmosfera oceani ecosist.terrestri ma grande incertezza su QUANTO assorbono!

18 Seasonal effect due to terrestrial C uptake

19 Dove va a finire la CO 2 assorbita dagli ecosistemi terrestri? CO 2 SLOW IN FAST OUT GPP photosynthesis 120 GtC/yr plant respiration 60 GtC/yr Heterotrophic respiration 50 GtC/yr Disturbance: fire, harvest 8-9 GtC/yr short term carbon uptake in biomass medium term carbon storage soil and litter long term carbon uptake tree+soil 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!

20 Quale ecosistema assorbe più CO 2? 18% Si stima che 2/3 della produzione primaria netta degli ecosistemi terrestri sia nelle foreste 7% 2% 8% 65% Foreste Agricoltura Deserti Praterie 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 ènei suoli.

21 L assorbimento di C è omogeneo nel globo? NO: i maggiori assorbimenti di C avvengono nell emisfero settentrionale Rilascio di carbonio Assorbimento di carbonio (Baker, 2007) Si stima che in Europa circa il 7-12% delle emissioni di C antropogeniche vengano assorbite dagli ecosistemi terrestri molto incerto!

22 L assorbimento di C è costante nel tempo? Flussi di C in Europa ( ) NO: c è una sorprendente variabilità interannuale! molto incerto! Es. l ondata di caldo+siccità del 2003 gli ecosistemi europei hanno emesso C, anzichè assorbirlo!

23 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) CO 2 e N: l aumento di CO 2 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) -Altrifattori?

24 Come risponderanno gli ecosistemi ai cambiamenti climatici futuri? Di solito elevate CO 2 stimolano una maggiore crescita delle piante, ma risposte variabili: - interazione con altri fattori (N e acqua) - scala spaziale/temporale analizzata - specie/ecosistema esaminato No sign of N saturation? da Canadell (2005) (Magnani et al. 2007)

25 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 CO 2?) - In 25 anni suoli inglesi hanno perso 13 Mt CO 2 /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

26 - Che ruolo giocheranno gli ecosistemi terrestri nel futuro? 1) CO 2 e N 2) CLIMA 3) GESTIONE??? Molti modelli prevedono che entro fine secolo gli ecosistemi terrestri diventerranno una fonte di C verso l atmosfera, contribuendo ulteriormente ai cambiamenti climatici molto incerto!

27 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

28 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 del 5% (in media) rispetto ai livelli del CO 2, CH 4, N 2 O, HFC, PFC, SF 6 Entrato in vigore il 16 febbraio 2005, con l adesione di 157 Paesi ed alcune importanti assenze (Stati Uniti).. L Australia ha ratificato nel 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.

29 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).

30 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 forestazione Biomassa 1 Biomassa 2 calcolo 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

31 Strumenti di flessibilità supplementari: - Emission trading: scambio di crediti di CO 2 tra Paesi industrializzati ridurre le emissioni attraverso il libero mercato è più economico oggi la CO 2 è quotata in borsa! Quotazione della CO 2 - 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!)

32 - 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: ~ 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?

33 - 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.

34 - 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) 100 Target path 98.0 Kyoto Protocol commitment period Distance to target path Use of carbon sinks and Kyoto mechanisms 90 EU-15 Kyoto target EU-15 trend EU-15 Kyoto target ( ) Hypothetical linear target path

35 Agriculture 9% Wast e 3% Emissioni Total GHG in EU-15 per settore 2005(2005) Indust rial processes 8% Transport 21% Energy use excluding transport 59% Energy excl. transport -3% Transport 25% Industrial processes Agriculture -16% -11% Waste -38% -60% -40% -20% 0% 20% 40%

36 Emissioni gas serra dell Italia (UNFCCC 2007) GHG Emissions (Tg CO2 eq) Data (without LULUCF) Trend (without LULUCF) target 2010 Situazione attuale (+12%) 582 Tendenza (-22%) Obiettivo per l Italia: -6.5% rispetto al Year

37 Contributo previsto del settore AGROFORESTALE al raggiungimento degli obiettivi italiani

38 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 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

39 Nell ambito della mitigazione, sono previsti incentivi per azioni di riduzione delle emissioni da deforestazione tropicale (REDD) Emissions from deforestation Reference Period 1990? 2005? reference scenario Assessment Period Reduced emissions, for which a positive incentive (C market? fund?) may be received 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? time

40 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)

41 Gli alberi sono sempre stati al centro delle negoziazioni sul clima

42 E grazie per l attenzione!

43 Risorse in rete per approfondire Cambiamenti climatici: informazioni generali su questioni scientifiche e politiche - The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC): - United Nations Framework Convention on Climate Change (multilingue): - Commissione Europea: DG Environment: pagina Climate Change (inglese) Sito dedicato all educazione ambientale (multilingue): - Per informazioni aggiornate su questioni scientifiche e politiche: Ricerche sui cambiamenti climatici e gli ecosistemi terrestri - Progetto di ricerca europeo Carboeurope su ciclo del carbonio in Europa: con iniziativa per le scuole: - Attività dell Unità Cambiamenti Climatici del JRC: - Global Change and Terrestrial Ecosystem: Cosa posso fare io? (in inglese) - Per calcolare la CO 2 che emetto: - Per consigli su azioni concrete: -

44 Le ricerche sugli ecosistemi terrestri al Centro Comune di Ricerca di Ispra (JRC) - Unità Cambiamenti Climatici

45 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) -Comprenderei 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.

46 L approccio multiplo di CarboEurope-IP: L Unità Cambiamenti Climatici del JRC è impegnata in questi ambiti

47 Siti del JRC Rete di siti di Carboeurope-IP San Rossore (Pisa) Pineta di Pino marittimo Zerbolò (Parco Ticino) Piantagione di Pioppo In tutti questi siti: -simisurala produttività primaria netta (assorbimento di C) dell ecosistema -sistudianoi processi che sono alla base di questa produttività

48 Come si misura l assorbimento di C di un ecosistema? Con una tecnica (Eddy Covariance) che, attraverso sofisticati sensori, misura pacchetti di CO 2 che entrano ed escono dall ecosistema NEE (µmolco 2 m-2s NEE (umol m -2 s -1 ) Esempio: andamento giornaliero dello scambio ecosistemico netto nella pineta di S. Rossore (PI) Giugno Ora del giorno Assorbimento Emissione

49 Quali processi dell ecosistema si studiano? E come? Flusso di linfa lungo il tronco Fotosintesi fogliare Flusso di C0 2 dal suolo Flussi di N 2 0 e CH 4 dal suolo

50 QUALCHE ESEMPIO DI RICERCHE IN ATTO PRESSO IL JRC 1. Variabilità interannuale dello scambio ecosistemico netto in una pineta a San Rossore, Pisa Pubblicazione su Nature! NEE (gc m -2 month -1 ) Effetto del caldo + siccità JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC Un assaggio del futuro effetto del clima sugli ecosistemi?

51 2. Effetti del cambio d uso del suolo sul C dell ecosistema, Parco del Ticino (PV) Foresta Naturale Area di rimboschimento Ticino Bosco Siro Negri: foresta naturale, eta circa 200 anni, 15 specie Pioppeto: eta 12 anni Piantagioni di pioppo Coltivazioni di riso -1 C del suolo (g/kg) Bosco Negri Pioppeto La trasformazione delle foreste planiziali causa una considerevole perdita del carbonio contenuto nel suolo!

52 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)