Zmiana klimatu, przyszłe ocieplenie i adaptacja w Europie
W ostatnich dziesięcioleciach podwyższone temperatury odnotowane w Europie i basenie Morza Śródziemnego stanowią jeden z najwyraźniejszych śladów zmian klimatycznych wraz ze zwiększoną częstotliwością fal upałów. Te modyfikacje klimatu stawiają środowisko i działalność człowieka pod silną presją, co skutkuje potrzebą opracowania nowych strategii adaptacji i łagodzenia skutków. Wyzwanie związane ze zmianą klimatu jest bezprecedensowe dla ludzkości i jest uznawane za priorytetowy temat przyszłych badań. Zmiany w sposobie, w jaki myślimy i zachowujemy się, są krytycznymi wyzwaniami na poziomie globalnym i regionalnym.
Zmiana klimatu jest fundamentalnym wyzwaniem dla ludzkości, ponieważ głęboko i wszechobecnie wpływa na sposób, w jaki żyjemy na naszej planecie. Wszelka działalność człowieka podlega wpływowi zmienności klimatu, która jest spowodowana czynnikami naturalnymi (zmiany naturalnych cykli mechanizmów atmosferycznych i oceanicznych) oraz działalnością antropiczną (produkcja gazów cieplarnianych). Zmiana klimatu ma niezwykle niejednorodny charakter pod względem przestrzeni, zmienności czasowej i dystrybucji. Ta osobliwość implikuje potrzebę zidentyfikowania kluczowych czynników lokalnych dla obszaru geograficznego będącego przedmiotem zainteresowania, wraz z wiedzą o odległych siłach i skutecznym multidyscyplinarnym podejściem do radzenia sobie z jego negatywnymi skutkami.
Zmiany klimatu są istotnym problemem na szczeblu międzynarodowym od końca lat 80., kiedy to Zgromadzenie Ogólne Narodów Zjednoczonych utworzyło Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu (Rezolucja 43/53, 1988). Następnie pierwszy raport oceny Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu ( IPCC, 1990 ) stwierdził: „… występuje naturalny efekt cieplarniany, który już utrzymuje Ziemię w cieplejszym stanie, niż byłaby w innym przypadku; emisje wynikające z działalności człowieka znacznie zwiększają stężenie gazów cieplarnianych w atmosferze dwutlenku węgla, metanu, chlorofluorowęglowodorów i podtlenku azotu. Wzrosty te wzmocnią efekt cieplarniany, powodując średnio dodatkowe ocieplenie powierzchni Ziemi ” ( IPCC, 1990). Ta szeroko zakrojona i zorganizowana ocena naukowa dostarczyła wstępnej podstawy do interpretacji głębokiej modyfikacji systemu klimatycznego Ziemi. W ciągu ostatnich trzech dekad, więcej oceny zmian klimatycznych zostały wyprodukowane przez Międzyrządowy Zespół do spraw Zmian Klimatu, wszystkie z nich wyciągnąć na pracy setek naukowców z całego świata ( IPCC, 2013 , 2014a , 2014b ).
Faza intensywnego globalnego ocieplenia doświadczyliśmy w ostatnich dziesięcioleciach zaczął jednoznacznie w 1950 roku i przyspieszył od 1980 ( IPCC, 2014a , 2014b ; . Baldi et al, 2006 ; . Zampieri et al, 2016 ). Wzrost ten dotyczy zarówno średnia miesięczna temperatura i wartości sezonowych wraz z ekstremalnych zjawisk klimatycznych ( IPCC, 2014a , 2014b ).
Globalne ocieplenie i fale upałów
Globalne ocieplenie ( Rysunek 1 ) wywołuje skutki, które można zmierzyć za pomocą wskaźników fizycznych, takich jak podnoszenie się poziomu mórz, zwiększona zawartość ciepła w oceanach, zmniejszenie pokrycia powierzchni śniegu i lodu (zarówno morskiego, jak i lądowego) oraz zwiększona częstotliwość bardzo gorących dni i bardzo intensywne deszcze ( IPCC, 2014b ). Wśród tych cech zmiany klimatu zdarzenia ekstremalne mają duże znaczenie dla oceny skutków i określenia opcji radzenia sobie. Dla uproszczenia, zdarzenie ekstremalne definiuje się jako zdarzenie klimatyczne, w którym powiązane wartości fizyczne przekraczają próg, który jest zbliżony do ekstremalnych możliwych wartości dla tej zmiennej ( IPCC, 2012 ).
Rysunek 1.
Anomalia średniej rocznej globalnej temperatury powietrza (°C) na powierzchni (styczeń–grudzień), na podstawie zbioru danych dotyczących globalnej temperatury HadCRUT4 ( https://crudata.uea.ac.uk/cru/data/temperature/ ). Szeregi czasowe są obliczane za pomocą KNMI Climate Explorer.
W związku z tym utworzono zbiór 27 wskaźników pogodowo -klimatycznych w celu identyfikacji występowania zdarzeń ekstremalnych do celów monitoringu oraz przyszłych prognoz klimatycznych ( Sillmann i in., 2013a , 2013b ).
Prognozy na XXI wiek autorstwa 27-osobowego Zespołu Ekspertów ds. Wykrywania Zmian Klimatu i Wskaźników Wskaźniki realizowane w oparciu o różne modele klimatyczne i różne scenariusze emisji dwutlenku węgla wskazują na wzrost częstości ekstremalnie gorących dni i wzrost liczby następujących po sobie gorących dni. dni ( Sillmann et al., 2013b ), jak pokazano na Figurach 2 i 3 .
Rysunek 2.
Wskaźnik czasu trwania ciepłych obliczył trendy dla lat 1976-2010. Kółka reprezentują średnią roczną liczbę dni w danej dekadzie. Mapa pochodzi z zestawu danych E-OBS z siatką Europejskiej Oceny Klimatu i zbioru danych ( https://www.ecad.eu ).
Rysunek 3.
Anomalia roczna wskaźnika czasu trwania ciepłego dla zbioru historycznego + RCP8.5 oznacza średnie scenariusze przyszłego klimatu CMIP5 (w odniesieniu do okresu odniesienia 1981–2010). Indeks WSDI jest uśredniony dla obszaru geograficznego Europy (−10°E–45°E i 35°N–65°N). Uwzględniono tylko punkty siatki lądowej. Na osi pionowej pokazana jest średnia roczna anomalna liczba dni WSDI-ETCCDI. Na osi poziomej pokazany jest przedział czasu. Dane i obliczenia z KNMI Climate Explorer.
Istnieją pewne cechy śladu zmiany klimatu, które mają bardziej rozległy charakter. W Europie wśród tych śladów zmian klimatycznych z pewnością musimy zwrócić uwagę na wzrost temperatur w lecie oraz spójny wzrost upałów i fal upałów ( Zampieri i in., 2016 ). Nie ma konkretnej definicji fali upałów; każda fala upałów wynika z potrzeby scharakteryzowania skutków wzrostu temperatury przez długie okresy w szczególnym specyficznym sektorze zainteresowania, takim jak zdrowie ludzkie, produkcja roślinna, produkcja zwierzęca i środowisko. Z pewnością fale upałów mają znaczenie dla wszystkich aspektów, które są nierozerwalnie związane z czynnikami „cierpienia na ciepło”, na które narażone są ogólnie istoty żywe ( McMichael i in., 2006 ;Lacetera i wsp., 2013 ; Özkan i in., 2016 ). Te ekstremalne okresy są określane jako zdarzenia pogodowe o dużym wpływie, wraz z innymi zupełnie innymi zdarzeniami, takimi jak powodzie, burze wiatrowe lub fale zimna. Fale upałów można sklasyfikować według czasu ich trwania i/lub intensywności, mierzonej na podstawie wielkości, o jaką zarejestrowana temperatura powietrza odbiega od referencyjnych wartości klimatologicznych. To właśnie połączenie tych cech, czasu trwania i intensywności decyduje o wpływie na działalność człowieka i zdrowie zwierząt.
Na podstawie wskazań grupy roboczej Zespołu Ekspertów ds. Wykrywania i Wskaźników Zmian Klimatu falę upałów można zdefiniować jako zjawisko, dla którego występuje ciąg co najmniej 6 dni z maksymalną dobową temperaturą lub dobową temperaturą powyżej odpowiedniej dobowej wartość progowa w 90. percentylu ( Karl et al., 1999 ). Dokładniej, oblicza się ją jako serię wartości dziennych dla okresu analizy, w taki sposób, aby mieć określoną wartość progową dla każdego dnia obserwacji, a następnie próg jest przekraczany z dnia na dzień. Tym samym wartości temperatury powietrza podczas fali upałów są znacznie wyższe niż referencyjne wartości klimatu dla tego okresu i dla tego obszaru geograficznego.
Aby scharakteryzować fale upałów, zespół ekspertów ds. wykrywania i wskaźników zmian klimatu zdefiniował wskaźnik Warm Spell Duration Indicator jako liczbę dni, które należą do fali upałów. Wychodząc z danych stacji meteorologicznych, wykorzystując ponowną analizę modeli i modelowanie przyszłych scenariuszy klimatycznych, można odtworzyć trendy dobowych anomalii temperatury powietrza oraz zidentyfikować upalne dni i fale upałów.
Co wiemy o falach upałów? W Europie badania naukowe i raporty sektorowe wskazują na wyraźny trend wzrostu liczby dni upalnych wraz ze wzrostem okresów ciepłych i fal upałów ( Baldi et al., 2006 ; Zampieri et al., 2016 ). Obszar Morza Śródziemnego jest zatem gorącym punktem zmian klimatycznych ( Giorgi, 2006 ), ponieważ wyróżnia się jako jeden z najbardziej krytycznych obszarów dla fal upałów i związanych z nimi problemów ( Baldi i in., 2006 ; Giorgi i Lionello, 2008 , Efthymiadis i wsp., 2011 ; Ulbrich i wsp., 2012). Ten specyficzny sygnał klimatyczny stał się bardziej widoczny w drugiej połowie XX wieku. Jednocześnie szereg badań dotyczących prognoz dotyczących przyszłego klimatu wskazuje, w jaki sposób ślad tej ekstremalnej cechy ocieplenia utrzyma się w przyszłości. Jest bardzo prawdopodobne, że w przyszłości częstotliwość upałów i upałów znacznie wzrośnie. Zatem intensyfikacja jest prawdopodobna ( Rysunki 1 – 3 ).
Należy również podkreślić, że odwrotne warunki pogodowe, charakteryzujące się liczbą dni chłodnych i liczbą fal zimna, wykazywały w ciągu ostatnich 30 lat znaczny spadek i oczekuje się, że ta sama tendencja utrzyma się w przyszłości w Europie i w Europie. Basen śródziemnomorski.
Skutki zmian klimatu i adaptacja
W ostatnich dziesięcioleciach społeczność naukowa podjęła wysiłek, aby poszerzyć naszą wiedzę naukową na temat podstawowych mechanizmów systemu klimatycznego Ziemi, a także implikacji i skutków zmian klimatu. Część tych wysiłków skierowano na zidentyfikowanie nowych działań mających na celu łagodzenie antropogenicznych trendów emisji gazów cieplarnianych. Inne wysiłki koncentrują się na identyfikacji nowych działań w celu dostosowania się do faktycznych i oczekiwanych zmian klimatu ( IPCC, 2013 , 2014a , 2014b ).
W związku z tym definiowanie i projektowanie istotnych działań mających na celu przeciwdziałanie negatywnym skutkom zmian klimatu musi być zaplanowane na skalę lokalną, aby zagwarantować ich skuteczność. Aby były uzasadnione, działania te muszą być rozwijane zgodnie z otaczającymi strukturami krajobrazu oraz społeczno-ekonomicznymi i środowiskowymi cechami regionalnymi, a wreszcie zgodnie z polityką krajową i międzynarodową.
Zmiany klimatu modyfikują specyficzne cechy termofizyczne i częstotliwość występowania zjawisk klimatycznych. W związku z tym modyfikacja temperatury powietrza, ilości opadów, poziomu wilgotności powietrza, intensywności wentylacji oraz występowanie zjawisk ekstremalnych, takich jak powodzie, susza, fale zimna i upałów, spowodowane zmianami klimatu, wywiera wpływ na środowisko oraz na systemy produkcji rolnej i hodowlanej . Z tych powodów rolnictwo jest jednym z najbardziej wrażliwych sektorów produkcji na siły zmienności i zmian klimatycznych.
Można zidentyfikować bezpośredni wpływ zmiany klimatu na zwierzęta gospodarskie. Obejmują one zmiany zachowań żywieniowych i zmiany w fizjologii zwierząt. Pośredni wpływ zmiany klimatu na zwierzęta gospodarskie jest również widoczny i obejmuje ekologię patogenów, jakość zasobów wodnych oraz zwiększoną śmiertelność osobników. Zmiana klimatu zmienia również praktyki agronomiczne i strategie zarządzania inwentarzem. Bezpośrednie i pośrednie skutki zmian klimatu są modulowane przez różne czynniki, takie jak położenie geograficzne, specyficzne cechy zwierząt, intensywność zdarzeń ekstremalnych i poziom narażenia. Specyficzny wpływ na zwierzęta obejmuje zmienione samopoczucie, zdrowie i budowę, które z kolei mają bezpośredni wpływ na jakość i ilość produkcji zwierzęcej ( Özkan i in., 2016 ).
Zmiany w jakości produkcji zwierzęcej wymuszają modyfikacje bezpieczeństwa żywności, dostępności żywności, emisji gazów cieplarnianych i zmienności dochodów gospodarstw rolnych również mogą mieć skutki społeczne. W rzeczywistości jest to schematyczny i uproszczony proces, który prowadzi do potencjalnej zmiany w sektorze hodowlanym z czystej zmienności klimatycznej. Ta złożona sieć czynników międzyagentowych może być postrzegana jako arena, na której występuje silna konkurencja i potencjalny konflikt między kluczowymi czynnikami ( Köchy i in., 2017 ).
Zmiana klimatu może zmienić warunki, w jakich zazwyczaj działają rolnicy, wprowadzając nowe poziomy niepewności, z których wiele było wcześniej nieznanych. Te złożone i wymagające warunki wymagają nowych motywacji do strategicznej adaptacji i radzenia sobie ze zmianą klimatu. Wysiłki te są istotne w złożonej dziedzinie produkcji zwierzęcej, w szczególności na obszarach południowej Europy i Morza Śródziemnego ( Segnalini i in., 2011 ), gdzie wpływ zmian klimatu wydaje się być bardziej widoczny i zasadniczo negatywny ( Dono i in. ., 2016). Wzrost temperatur w okresie letnim oraz wzrost liczby i intensywności fal upałów wraz z utrzymującym się zmniejszaniem zasobów wodnych negatywnie wpływają na produkcję mleka. Rzeczywiście, ostatnie badania wykazały, że fale upałów prowadzą do zwiększonej śmiertelności bydła mlecznego ( Vitali et al., 2009 ) oraz spadku jakości i ilości produkowanego mleka ( Bertocchi et al., 2014 ). Dlatego zmiany klimatyczne będą miały istotny wpływ ekonomiczny na dochody przedsiębiorstwa rolnego ( Dono i in., 2013 ).
Zarządzanie zwierzętami hodowlanymi podczas fal upałów ma kluczowe znaczenie dla producentów zwierząt gospodarskich i będzie miało wpływ na dochody hodowców. Negatywne skutki stresu cieplnego dla zwierząt gospodarskich można podsumować w następujący sposób: 1) wzrost śmiertelności zwierząt, zwłaszcza z powodu osłabionej odpowiedzi immunologicznej i rozprzestrzeniania się chorób zakaźnych, 2) zmniejszona płodność z powodu zmienionych wzorców hormonalnych, 3) zmniejszona ilość paszy spożycie i tempo wzrostu oraz 4) zmniejszone ilości mleka, zwłaszcza u wysokowydajnych krów mlecznych.
Ponadto zmiany klimatyczne i środowiskowe związane z wysokimi temperaturami, wysokim poziomem dwutlenku węgla i modyfikacją częstotliwości opadów prawdopodobnie wpłyną na produkcję roślinną, która ma fundamentalne znaczenie dla zaopatrzenia w paszę i paszę dla zwierząt gospodarskich. Bezpośrednimi skutkami ocieplenia klimatu i zmniejszenia opadów są zmniejszenie plonów pasz i pasz, zmiana wartości odżywczej (np. zwiększenie zdrewniałości) oraz zróżnicowanie składu florystycznego biomasy. Pośrednie skutki zmian klimatu obejmują dyfuzję pasożytów i patogenów oraz zwiększoną inwazyjność niektórych gatunków roślin. Utratę bioróżnorodności i pogorszenie funkcji gleby w wyniku ekstremalnych zjawisk klimatycznych należy rozpatrywać w szerszym kontekście wyzwań związanych ze zmianą klimatu.
Postrzeganie zmian klimatycznych
W ostatnich dziesięcioleciach uzyskano solidną wiedzę naukową, która dostarcza ważnych informacji, które można wykorzystać do podejmowania decyzji opartych na nauce. Potrzebne są jednak dodatkowe narzędzia wspomagające podejmowanie decyzji i zrozumienie procesów poznawczych związanych z postrzeganiem zmian klimatu, aby wykorzystać te informacje do przekształcenia społeczeństwa w odporność na zmiany klimatu.
Koncepcyjne ramy odniesienia tego poznawczego procesu postrzegania adaptacji do klimatu ( Rysunek 4 ) można podzielić na kilka powiązanych ze sobą faz ( Nguyen i in., 2016a , 2016b ) w następujący sposób:
- W pierwszej fazie rolnik poznaje lokalne aspekty środowiskowe poprzez bezpośrednie obserwacje.
- Druga faza kończy się, gdy rolnik zrozumie, dzięki bezpośredniemu doświadczeniu, ekonomiczne, zawodowe, społeczne i kulturowe tło obszaru, na którym prowadzi działalność.
- Trzecia faza to praktyka w określonych warunkach społeczno-ekonomicznych, społecznych, kulturowych i instytucjonalnych. Ten etap jest również wzbogacony o wiedzę społeczną, naukową i technologiczną, którą rolnik mógłby zaczerpnąć z relacji osobistych i instytucjonalnych.
- Ostatnią fazę osiąga się, gdy następuje skuteczna transformacja procesów decyzyjnych w stan większej odporności i solidności w odniesieniu do zmian klimatycznych.
Rysunek 4.
Proces poznawczy: ramy pojęciowe procesu postrzegania i adaptacji (na podstawie Nguyen i in., 2016a ).
Pierwsze dwie fazy są napędzane przez osobiste przystosowanie rolnika, które jest modulowane przez postrzeganie informacji związanych z zagrożeniami związanymi ze zmianą klimatu. Ostatnie dwie fazy są reprezentowane przez zdolność rolników do adaptacji i zmiany, która wynika z procesów biofizjologicznych i społecznych. Z tych powodów proces adaptacji do zmian klimatu musi opierać się na obu wymiarach uczenia się adaptacji („postrzeganie, aby uczyć się i dostosowywać” oraz „uczenie się postrzegania i dostosowywania się”), aby utrzymać adaptacyjne cykle reakcji na zmiany klimatu ( Nguyen i in., 2016b ).
Wnioski
Wyzwanie zmiany klimatu jest bezprecedensowe dla ludzkości i wymaga znaczącej zmiany w naszym sposobie myślenia i działania ( IPCC, 2014b ). Teraz wiemy, z niejednorodnym, ale rozsądnym poziomem wiarygodności, jak przyszłe scenariusze zmian klimatu wpłyną na agroekosystemy, krajobrazy, linie brzegowe, plony rolne oraz lokalne i globalne gospodarki. Jednak nadal nie wiadomo, jak te zmiany wpłyną na ogół na społeczeństwo.
Aby opracować skuteczną strategię przystosowania się do zmiany klimatu, naukowcy, obywatele, rolnicy, hodowcy zwierząt gospodarskich i decydenci będą musieli dostosować nowy proces myślenia i uczenia się, który musi opierać się na aktualnych informacjach naukowych. Adaptacja do zmian klimatu musi być wdrażana jako ciągła transformacja, co oznacza ciągłą zmianę na różnych poziomach społeczeństwa. Instytucje odgrywają również istotną rolę w tym procesie transformacji. Zainteresowane strony muszą być świadome potencjalnych negatywnych skutków i zagrożeń związanych ze zmianą klimatu i muszą chcieć zaangażować się w debatę, aby pogłębić wiedzę i zintegrować wiedzę naukową i tradycyjną w celu opracowania i wdrożenia innowacyjnych strategii adaptacyjnych. Ponadto,
O Autorach
Massimiliano Pasqui jest klimatologiem. Ukończył studia fizyczne i uzyskał stopień doktora w zakresie modelowania fizycznego w ochronie środowiska. Jego główne zainteresowania to modelowanie numeryczne wspierające prognozy pogody, analiza danych klimatycznych, przewidywalność prognoz sezonowych oraz wpływ zmian klimatycznych. W ostatniej dekadzie był profesorem kontraktowym na kursach meteorologii, modelowania numerycznego i klimatologii na kilku włoskich uniwersytetach, a także na kursach mistrzowskich podyplomowych organizowanych przez krajowe i międzynarodowe organizacje badawcze.
Edmondo Di Giuseppe jest analitykiem danych klimatycznych w CNR-DISBA (Dipartimento di Science Bio-Agroalimentari). Jego praca łączy metodologię statystyczną i narzędzia programowe do analizy zjawisk klimatycznych. Jego zainteresowania w ramach Klimatologii Statystycznej to grupowanie, wartości ekstremalne, geostatystyka, modele czasoprzestrzenne i wnioskowanie bayesowskie.
Podziękowanie
Badanie to było częściowo wspierane w ramach centrum wiedzy FACCE JPI „MACSUR” (DM 2660/7303/2012 — www.macsur.eu ) finansowanego przez włoskie Ministerstwo Polityki Rolnej, Żywnościowej i Leśnej. Z wdzięcznością doceniamy KNMI Climate Explorer, narzędzie badawcze do badania klimatu z bezpłatnym dostępem pod adresem https://climexp.knmi.nl . Dziękujemy prof. Pier Paolo Roggero (UNISS) i prof. Gabriele Dono (UniTuscia) za wiele przydatnych dyskusji na temat aspektów związanych z adaptacją w ciągu ostatnich lat.
