MODIFICARILE SISTEMICE ALE SISTEMULUI PAMANT

Modificarile globale sistemice ale mediului se manifesta in cadrul intregului SP si reprezinta efectele globale ale presiunii societatii asupra mediului. Aceste modificari cuprind: modificarile ciclurilor biogeochimice; schimbarile climatice; tendinta de ridicare a nivelului Oceanului Planetar; intensificarea fenomenului ENSO (El Nino-Southern Oscilation), reducerea stratului de ozon etc.

1 Ciclul carbonului si efectul de sera

Ciclul geochimic al carbonului este important pentru viata pe Terra. Acest ciclu are doua componente (terestra si oceanica) si cuprinde urmatoarele secvente: CO₂ din atmosfera este fixat de biosfera, soluri si de oceane. Din aceste medii este ulterior eliberat in atmosfera cu o intarziere de la cateva ore la cateva mii de ani, in functie de diferite procese. In situatiile de echilibru, cantitatea de carbon fixata este aproximativ egala cu cea eliberata in atmosfera. Fara influenta schimbarilor climatice cantitatea de CO₂ in atmosfera ar fi aproximativ constanta, clima fiind un factor principal de influentare a absorbtiei si eliberararii carbonului. Variatiile climatice conduc, implicit, la modificarea balantei carbonului si a concentratiei de CO₂ in atmosfera.

Cel mai important rezervor de carbon il reprezinta apele adanci ale oceanelor (34 Gt[1]), ca si cele de suprafata (0,9 Gt). Atmosfera contine 0,74 Gt, iar cantitati similare sunt stocate de biomasa terestra (0,55Gt) si in sol (1,2 Gt). O cantitate importanta de carbon este stocata in combustibilii fosili (5 Gt ).

Cu toate ca cea mai mare cantitate de carbon este stocata in apele adanci ale oceanelor, schimbul de carbon cu apele de suprafata se realizeaza foarte lent. Mult mai rapid este schimbul dintre atmosfera, apele de suprafata ale oceanelor, sol si biosfera. Carbonul este transferat inspre si dinspre ocean spre atmosfera prin procesul de difuzie. De la suprafata terestra CO₂ este transferat in atmosfera pe mai multe cai: prin meteorizarea rocilor, prin incendiile de paduri si ierburi, prin emisii vulcanice, prin arderea combustibililor fosili si prin alte activitati industriale. La suprafata terestra CO₂ este consumat prin fotosinteza vegetatiei terestre, sursa majora fiind atmosfera.

Desi este prezent in cantitate redusa (0,03%), CO₂ atmosferic are un rol important pentru balanta radiativa a Terrei, absorbind radiatia terestra cu lungime de unda lunga.

Ciclul oceanic al carbonului. Cercetarile si masuratorile efectuate in ultimii ani au putut stabili cu precizie fluxurile anotimpuale de CO₂ dintre aer si apa in fiecare bazin oceanic. Cel mai puternic flux dintre atmosfera si ocean se produce in zona ecuatoriala a Pacificului, care elibereaza in atmosfera pana la 1 Gt C/an. Cauza o reprezina miscarea ascendenta a maselor de apa in apropierea ecuatorului, urmata de incalzirea puternica a acestora. In acest fel, scade solubilitatea CO₂ in apa, care se elibereaza in atmosfera. Fluxul este influentat de lipsa relativa a activitatii planctonice din regiune care ar fi putut prelua o cantitate suplimentara de CO₂. Cea mai importanta sursa marina de inmagazinare a CO₂ este Oceanul Atlantic de Nord, unde apele calde aduse de Curentul Golfului sunt rapid racite, permitand astfel dizolvarea unei cantitati mari de CO₂, corelat cu o activitate biologica intensa (Steffen et al., 2004).

Cea mai mare parte a carbonului din apele marine este sub forma de carbon anorganic dizolvat, care este stocat in stratele intermediare si de adancime. Carbonul fixat in apele de suprafata este transportat foarte lent catre stratele de adancime. Modificarea circulatiei carbonului intre diferite strate oceanice depinde de circulatia maselor de apa care conduc la cresterea sau scaderea solubilitatii acestuia si de activitatea biologica. Circulatia termohalina poate modifica semnificativ cantitatea de carbon stocata, in functie de latitudine si anotimp. CO₂ este mai solubil in apele reci si sarate, de aceea o cantitate mai mare este retinuta in apele adanci si reci de la latitudini ridicate. In timpul circulatiei termohaline initiate in Atlanticul de Nord, odata cu patrunderea in adanc a apelor de suprafata, se transporta si o cantitate semnificativa de carbon, care ramane sechestrat la nivelul apelor de adancime. In lungul ecuatorului, odata cu incalzirea apelor de adancime ajunse la suprafata, scade solubilitatea CO₂ in apa, care este eliberat in atmosfera. De aceea, modificarea circulatiei termohaline, ca urmare a incalzirii climatice, perturba semnificativ cantitatea de CO₂ stocata de oceane si, implicit, ciclul carbonului.

Ciclul terestru al carbonului. Ciclul terestru al carbonului este considerat un "motor" care asigura energie si masa vietuitoarelor pe Terra. Acest ciclu este strans implicat in regularizarea compozitiei atmosferei la nivel global si in balanta energetica a SP (Steffen et al., 2004).

Plantele absorb CO₂ din atmosfera si il transforma in carbohidrati prin procesul de fotosinteza. O parte din carbonul absorbit este utilizata in metabolismul propriu (respiratie autotrofa), care se soldeaza cu eliberarea de CO₂ inapoi in atmosfera. Cantitatea ramasa (denumita productivitate neta primara) este folosita in procesul de crestere al plantei. Cantitatea globala de biomasa a plantelor (500 PgC) este relativ scazuta in comparatie cu cantitatea uriasa de carbon stocata in oceane si in combustibilii fosili, dar este importanta deoarece este foarte sensibila la modificarile climatice si la alte influente, contibuind semnificativ la cresterea/scaderea cantitatii de carbon din atmosfera. O parte a carbonului terestru, cuprinsa intre 1 500 si 2 000 PgC, este retinuta la nivelul materiei organice din sol (Steffen et al., 2004). Din sol carbonul se intoarce mult mai lent in atmosfera, ceea ce face ca solul sa reprezinte un tampon pe termen mediu foarte important in ciclul global al carbonului. Unele evenimente naturale sau antropice (furtuni, boli care afecteaza plantele, despaduriri, recoltarea plantelor, incendii etc.) accelereaza patrunderea in atmosfera a carbonului. Spre exemplu, savanele tropicale si padurile boreale emit anual in atmosfera 2-5 PgC ca urmare a incendiilor.

Schimbul anual de carbon dintre ecosistemele terestre si atmosfera este mult mai mare decat cel dintre ocean si atmosfera, de 120 PgC, comparativ cu 90 PgC/an. In epoca preindustriala aceste schimburi erau in echilibru si se compensau in cea mai mare parte. Uscatul terestru reprezinta o sursa neta de preluare a carbonului atmosferic, indepartand aproximativ 30% din CO₂ suplimentar introdus in atmosfera de activitatile antropice.

In perioada 1700-1960 s-a estimat ca uscatul a reprezentat o sursa majora de carbon pentru atmosfera, prin emisiile rezultate din conversia vegetatiei naturale la utilizari agricole. In prezent, procesul de fotosinteza cu preluare de CO₂ atmosferic a depasit respiratia plantelor (soldata cu eliberarea CO₂ in atmosfera), astfel ca uscatul a devenit un rezervor important de preluare a carbonului atmosferic, absorbind aproximativ 30% din dioxidul de carbon suplimentar introdus in atmosfera de activitatile antropice.

Perturbarea ciclului carbonului

Inaintea revolutiei industriale, in 1750, concentratia de CO₂ in atmosfera era de 280±10 ppm, concentratie mentinuta, cu mici fluctuatii, timp de mii de ai. De atunci, concentratia a crescut continuu, ajungand in 1999 la 367 ppm (IPCC, 2001a) (Fig. 1.), iar in anul 2005 la 379 ppm (IPCC, 2007).

Fig. 1. Evolutia concentratiei de CO₂ (IGBP Science 1, 1997).

O concentratie crescuta de CO₂ in atmosfera, cum este concentratia actuala, nu s-a inregistrat niciodata in ultimii 420 000 de ani si nici chiar in ultimele 20 de milioane de ani (Steffen et al., 2004). Pentru ultimul secol rata de crestere a concentratiei de CO₂ din atmosfera este fara precedent si este datorata emisiilor antropice. Aproximativ trei patrimi dintre acestea sunt datorate arderii combustibililor fosili. In perioada 1980-1989 prin arderea combustibililor fosili a fost emisa in atmosfera o cantitate medie de 5,4±0,3 PgC/an, iar in deceniul 1990-1999 aceasta cantitate a fost de 6,3±0,4 PgC/an. Restul emisiilor sunt datorate modificarilor in utilizarea terenurilor (Tabelul 1.). Pentru ultimele doua decenii au fost apreciate rate de crestere ale CO₂ atmosferic de 3,3 PgC/an (1980-1989) si de 3,2 PgC/an (1990-1999). Aceste rate sunt mai reduse in comparatie cu emisiile, ca urmare a faptului ca o parte din CO₂ emis in atmosfera este dizolvat in apa oceanelor si o parte este preluat de ecosistemele terestre.

Tabelul 1. Bugetul anual de CO₂ (Gt^* an^-1) (IGBP Science, 1, 1997).

Cantitatea de CO₂ absorbita curent de oceane nu este constanta si poate fi modificata de numerosi factori. Spre exemplu, cantitatea de CO₂ absorbita de Oceanul Pacific in zona ecuatoriala poate fi afectata dramatic de fenomenul El Niño. In timpul anilor in care se manifesta fenomenul El Niño, fluxul de CO₂ dintre ocean si atmosfera poate fi redus cu pana la 50%, comparativ cu cel al anilor obisnuiti, deoarece se reduce stocarea terestra a carbonului ca urmare a temperaturilor ridicate, secetelor si incendiilor forestiere din zonele tropicale. Pentru perioada 1980-1989 fluxul ocean-atmosfera a fost estimat la -1,9 PgC/an, iar cel dintre uscatul terestru si atmosfera la -0,2 PgC/an. Pentru perioada 1990-1999 aceste fluxuri au fost de -1,7, respectiv -1,4 PgC/an. Eliberarea de CO₂ net, ca urmare a modificarilor in utilizarea terenurilor, in anii '80, a fost estimata la 0,6 - 2,5 PgC/an (in medie 1,7) datorata in principal despaduririlor efectuate in zonele tropicale.

Intre 1992 si 1993, in emisfera nordica, s-au observat o serie de anomalii in fluxul carbonului fiind inregistrata o crestere a concentratiei de CO₂ in atmosfera. Aceasta crestere a fost urmata de o pierdere de aproximativ aceeasi magnitudine in perioada 1994-1995. O a doua crestere semnificativa s-a inregistrat in perioada 1995-1997, atat in America de Nord, cat si in Eurasia.

Efectul de sera este o trasatura naturala esentiala a SP, mecanismele sale fiind intelese inca de la sfarsitul secolului al XIX-lea de savantul suedez Arrhenius. Acest efect si-a exercitat actiunea inca din primele ere geologice din istoria Terrei si este datorat prezentei in atmosfera a unor gaze cum sunt dioxidul de carbon (CO₂), oxidul de azot (N₂O), metanul (CH₄), ozonul (O₃) si vaporii de apa. Efectul de sera determina, in ansamblu, mentinerea la suprafata terestra a unei temperaturi relativ constante favorabile dezvoltarii vietii, fiind cel mai important factor de fortare radiativa.

Acest efect consta in retinerea partiala in atmosfera a radiatiilor solare de unda scurta reflectate de suprafata terestra sub forma de radiatii calorice de unda lunga (Fig. 2.). Gazele cu efect de sera mentionate absorb aceste radiatii si le retransmit spre suprafata terestra. In acest fel atat atmosfera cat si suprafata terestra devin mai calde decat in cazul in care nu ar fi existat concentratia respectiva de gaze cu efect de sera (Climate Change, 1990). In situatia in care nu ar fi existat gazele cu efect de sera (in special vaporii de apa si dioxidul de carbon) atmosfera terestra ar fi fost cu 33sC mai rece. Efectul de sera se manifesta si pe alte planete cum sunt Venus si Marte. Spre exemplu, pe planeta Venus, unde predomina CO₂ in proportie de peste 90%, intre gazele cu efect de sera, incalzirea datorata acestui efect este de 523sC.

Temperatura pe Terra este strans legata de continutul de gaze cu efect de sera care s-a modificat permanent in trecutul geologic al planetei datorita unor cauze naturale. Astfel, evaluarile efectuate prin analiza unor carote de gheata din Antarctica si Groenlanda pentru intervale temporale cuprinse intre 100 000 si 420 000 de ani au pus in evidenta ca exista o buna corelatie intre concentratia de gaze cu efect de sera si temperaturi. Aceste gaze (CO₂, N₂O si CH₄) prezinta o concentratie mai scazuta pentru intervalele glaciare cu temperaturi scazute si concentratii mai ridicate in perioadele interglaciare mai calde. Cele mai complete date au fost obtinute din profilul realizat la Statiunea Vostok (Antarctica), unde au fost puse in evidenta patru cicluri glaciare-interglaciare in ultimii 420 000 de ani. Analizele efectuate au aratat concentratii maxime de CO₂ de 280 ppmv si de 750 ppbv pentru gazul metan (in prezent concentratiile au valori de 360 si respectiv 1700) (Steffen et al., 2004). S-a dovedit ca efectul de sera are un rol esential in autoreglarea sistemului climatic si in declansarea unor mecanisme de feedback. Astfel, incalzirea atmosferei genereaza o evaporare mai intensa, vaporii de apa contribuind la randul lor la o incalzire mai accentuata a climei in continuare.

Fig.2. Emisia gazelor cu efect de sera

(Global change research in the Netherlands, 2001).

Intensificarea efectului de sera. Pentru ultimii 1 000 de ani dinaintea Revolutiei Industriale, ponderea gazelor cu efect de sera a ramas relativ constanta. Cresteri semnificative au fost inregistrate dupa 1750 si mai ales in a doua jumatate a secolului al XX-lea. O serie de activitati antropice, cum sunt arderea combustibililor fosili in care dioxidul de carbon s-a fixat de-a lungul a milioane de ani, defrisarea padurilor, in special a celor tropicale si utilizarea lemnului drept combustibil maresc cantitatea de gaze cu efect de sera in atmosfera. Alaturi de dioxidul de carbon in atmosfera patrund cantitati sporite de oxid de azot (N₂O), gaz metan (CH₄) degajate prin cultivarea intensa a orezului pe suprafete de mii de hectare si prin diferite activitati industriale. Utilizarea aparatelor frigorifice, a sprayurilor si prelucrarea maselor plastice este insotita de pierderi de freon, de gaze din grupa clorofluorocarbonului si de alte gaze care au proprietatea de a amplifica efectele dioxidului de carbon.

Cel mai important gaz cu efect de sera emis de activitatile umane este dioxidul de carbon (CO₂) a carui concentratie a crescut de la circa 280 ppm in perioada preindustriala la 360 ppm in 1999 cu un ritm mediu de 1,5 ppm/an. Evaluarile efectuate in cadrul profilului Vostok din Antarctica arata ca asemenea cresteri nu au fost inregistrate in ultimii 420 000 de ani si este probabil ca nici in ultimele 20 de milioane de ani. Aceasta crestere alarmanta pentru echilibrul sistemului climatic global este consecinta, in proportie de 60-70%, a emisiilor de CO₂ rezultate din arderea combustibililor fosili si a modificarii utilizarii terenurilor, in special prin despaduriri (Tabelul 2.).

Tabelul 2. Emisiile de gaze cu efect de sera (GES) din activitati naturale si umane.

Gazul metan (CH₄) contribuie cu 20% la accentuarea efectului de sera avand un factor de fortare radiativa de 0,48 Wm^-2 si provine in cea mai mare parte din surse biologice (extinderea in Asia de SE a culturilor de orez). Comparativ cu situatia din 1750 s-a inregistrat o crestere de 150%, concentratia actuala de gaz metan ajungand la 1 745 ppb.

Oxidul de azot (N₂O) este un gaz cu diferite concentratii fluctuante de la an la an. Comparativ cu 1750, concentratia de N₂O a crescut cu 16% avand un factor de fortare radiativa de 6% din totalul gazelor cu efect de sera. Dintre sursele antropice au o pondere insemnata activitatile industriale, ingrasamintele pe baza de azot si cresterea animalelor.

Emisiile de gaze din grupa clorofluorocarbonului afecteaza ozonul stratosferic si sunt reglementate prin Protocolul de la Montreal. In prezent se remarca o usoara scadere dupa un maxim atins in 1994. Au o pondere de 14% intre gazele cu efect de sera si un factor de fortare radioactiva de 0,34 Wm^-2 (IPCC, 2001a).

Exista si unele substante care, desi sunt emise in cantitati mici in atmosfera, tind sa aiba in viitor un efect de sera tot mai accentuat. Unele dintre acestea, cum este hidrofluorocarbonul, au inceput sa fie utilizate ca substitute ale celor interzise prin protocolul de la Montreal. Alte gaze, cum sunt cele din grupa perfluorocarbonului, raman in atmosfera pentru perioade de mii de ani, iar sursele antropice emit cantitati mult mai mari decat sursele naturale.

O situatie aparte se inregistreaza cu ozonul (O₃) care, in cea mai mare parte, nu este emis direct in atmosfera ci se formeaza din diferiti compusi produsi pe cale naturala sau antropica. In stratosfera distrugerea stratului de ozon genereaza o intensificare a radiatiilor ultraviolete cu urmari daunatoare pentru sanatatea oamenilor. Acest fenomen determina in acelasi timp o fortare radiativa negativa, deci o tendinta de racire a climei. Efecte total diferite se inregistreaza pentru ozonul din troposfera care este un gaz cu efect de sera considerat pe locul trei ca importanta dupa CO₂ si CH₄ (IPCC, 2001a). Acesta se formeaza prin reactii fotochimice ca urmare a poluarii atmosferice iar concentratia sa a crescut cu circa 35% fata de perioada preindustriala.

2. Schimbarile globale ale climei

2.1. Incalzirea climei in secolul al XX-lea

Intensificarea globala a presiunii antropice asupra sistemului climatic din ultimul secol a determinat o incalzire fara precedent in ultimii 1 000 de ani a atmosferei din apropierea suprafetei terestre. Consecintele continuarii acestei tendinte sunt greu de evaluat, numerosi specialisti considerand ca Terra se gaseste intr-un moment critic al existentei sale.

Problema incalzirii climei este considerata de un grup de 110 laureati ai Premiului Nobel ca fiind una dintre cele mai importante provocari ale societatii contemporane pentru securitatea internationala (Nobel Laureatus, 2001, citat de Mc Bean, 2004).

Al Treilea Raport de Evaluare al Comitetului Interguvernamental pentru Schimbari Climatice (IPCC) a pus in evidenta o incalzire a climei in ultimul secol de 0,6 ± 0,2sC. Aceasta incalzire s-a desfasurat in doua intervale, intre 1910 si 1945 si intre 1976 si 2000. Ultima decada a secolului trecut este considerata ca fiind cea mai calda a perioadei de observatii instrumentale (din 1861), dar 1998 este anul cel mai calduros al aceluiasi interval. Incalzirea din ultimul secol depaseste evident modificarile climei din ultimii 1 000 de ani care tin de variabilitatea naturala a sistemului climatic. Aceste modificari includ o perioada calda corespunzatoare secolelor al XI-lea - al XIV-lea si un interval de racire cunoscut sub denumirea de Mica Glaciatie, pentru secolele al XV-lea - al XIX-lea (Fig. 3.).

Existenta unei retele mondiale de puncte de masurare a temperaturilor si inregistrarile satelitare au permis evidentierea unor diferentieri regionale semnificative ale incalzirii globale din secolul al XX-lea. In ansamblu, incalzirea a fost mai accentuata (cu circa 50%) pe uscat decat pe ocean. Cele mai mari cresteri ale temperaturii s-au inregistrat in zonele temperate si la latitudini mai mari de pe continentele din Emisfera Nordica. Spre exemplu, in Europa Centrala, temperatura medie anuala a crescut in medie cu 0,8sC, cele mai importante cresteri fiind inregistrate in primele si ultimele decenii ale secolului (Busuioc, 2003). Tendinta generala de incalzire a climei este pusa in evidenta si de o crestere a frecventei temperaturilor extreme coborate (IPCC, 2001).

Regimul precipitatiilor este caracterizat in secolul al XX-lea prin diferentieri spatiale semnificative si prin succesiunea unor intervale critice legate de circulatia generala a atmosferei si de episoadele calde El Niño. Cresteri ale precipitatiilor s-au inregistrat in zona latitudinilor medii si mari de pe continentele din Emisfera Nordica (cresteri de 0,5-1% pe decada) si in zona tropicala (0,2-0,3% pe decada) din ambele emisfere. Concomitent, s-au inregistrat scaderi ale precipitatiilor in regiunile subtropicale din Emisfera Nordica (circa 0,3% pe decada) (IPCC, 2001). Aceste fenomene, combinate cu presiunea antropica accentuata asupra mediului, au determinat o intensificare a fenomenelor de desertificare. Secetele s-au extins, in special in Asia si Africa, fiind insotite si de o intensificare a furtunilor de praf.

Fig. 3. Evolutia temperaturii pe Glob in perioada 1860-1980 (IGBP Science, 1, 1997).

2.2. Modificarile posibile ale climei in secolul al XXI-lea

Evaluarea tendintelor de evolutie a climei se bazeaza pe cunoasterea si intelegerea balantei energetice a Terrei la un moment dat si pe estimarea cantitativa, cu ajutorul unor modele climatice, a evolutiei climei in viitor.

Modelele climatice se bazeaza pe legile fizicii si simuleaza, prin ecuatii matematice, diferite scenarii de crestere a emisiilor de gaze cu efect de sera la care se adauga inputul altor agenti de fortare radiativa. Modelele climatice descriu starea fiecarui component al sistemului climatic in parte si corelatia dintre doua sau mai multe componente.

Primele modele climatice din anii '70 ai secolului trecut se refereau numai la atmosfera, ulterior, in anii '80, au fost corelate si cu proprietatile suprafetei terestre. La inceputul anilor '90 au devenit tot mai cunoscute modelele care cupleaza componentele atmosferei si ale oceanelor.

Ulterior, prin dezvoltarea tehnicilor de calcul, aceste modele au devenit tot mai complexe si mai precise reusind sa prezinte si variantele regionale ale modificarilor climei in diferite scenarii. Pe plan international sunt utilizate zeci de modele, cele mai perfectionate dintre acestea reusind sa coreleze atmosfera, suprafata terestra, oceanul si banchiza de gheata, aerosolii, ciclul carbonului, dinamica vegetatiei si chimia atmosferica (IPCC, 2001a) (Tabelul 3.).

Tabelul 3. Estimarea modificarilor evenimentelor climatice extreme in a doua jumatate a secolului al XX-lea si in secolul al XXI-lea (IPCC, 2001a).

Chiar daca in prezent persista unele incertitudini referitoare la variabilitatea interna a sistemului climatic si la evaluarea activitatii solare si a eruptiilor vulcanice din trecut se poate considera ca incalzirea globala inregistrata in ultimii 50 de ani este probabil ca s-a datorat cresterii concentratiei de gaze cu efect de sera in atmosfera.

Incepand cu anul 2000 au fost introduse in cercetare o serie de scenarii noi care acorda o importanta deosebita factorului uman si sunt cunoscute sub denumirea de SRES (Raportul Special IPCC asupra scenariilor de emisii). Aceste scenarii climatice iau in considerare doua situatii care presupun dublarea instantanee a concentratiei de CO₂ in atmosfera - experiment de echilibru si dublarea treptata - experiment tranzitoriu.

Au fost elaborate 4 grupe de scenarii cu 40 de variante grupate in familii de scenarii care se refera la diferite posibilitati de crestere economica, la dinamica populatiei globului si la dezvoltarea tehnologica legate de factorii de fortare radiativa (emisii de gaze cu efect de sera, sulfuri, poluare etc.) (IPCC, 2001a).

Scenariul A₁ presupune o crestere economica foarte rapida bazata pe tehnologii noi mai eficiente. Cresterea populatiei va atinge un maxim spre mijlocul secolului urmand sa descreasca in continuare, in conditiile atenuarii diferentelor regionale. Variantele de scenarii A₁ cuprind: 1, utilizarea surselor de energie fosile intensive; 2, utilizarea surselor de energie alternative; 3, un echilibru intre cele doua tipuri de surse.

Scenariul A₂ pune in evidenta o lume diversificata cu mentinerea particularitatilor locale si cu o tendinta generala de crestere a populatiei. Are loc o dezvoltare economica diferentiata cu accentuarea disparitatilor regionale.

Scenariul B₁ pune in evidenta o lume convergenta cu o evolutie a populatiei similara cu scenariul A₁. Acesta se bazeaza pe o economie eficienta cu o dezvoltare a tehnologiilor bazate pe energie nepoluanta. Se aplica solutii globale economice, sociale si de mediu.

Scenariul B₂ descrie o lume in care predomina solutiile locale pentru problemele dezvoltarii durabile. Se presupune o crestere continua a populatiei si o grija speciala pentru aspectele de protectie a mediului.

Modul in care va evolua clima in secolul al XXI-lea depinde direct de cresterea concentratiilor de gaze cu efect de sera din atmosfera. Conform celui de-al treilea raport IPCC (2001a) concentratia de CO₂, cel mai important gaz cu efect de sera, va ajunge in anul 2100 la cantitati cuprinse intre 540 si 970 ppm, ceea ce reprezinta o crestere de 90% si respectiv 230% comparativ cu situatia din 1750. Daca se va ajunge, conform unora dintre scenariile mentionate, la efectuarea unor reimpaduriri masive va fi posibil ca o parte (intre 40 si 70 ppm) din concentratia de dioxid de carbon din atmosfera sa fie preluata si stocata de biosfera.

Toate scenariile (A₁, A₂, B₁, B₂) prevad ca emisiile provenite din combustibilii fosili raman dominante in continuare ajungand sa reprezinte in 2100 circa 3/4 dintre factorii de fortare radiativa (in prezent detine o pondere de 50%). Rezultatele obtinute cu ajutorul a 35 de variante de scenarii SRES pun in evidenta, pentru secolul al XXI-lea, o crestere mai accentuata a temperaturi decat in secolul al XX-lea, situatie care este probabil fara precedent in ultimii 10 000 de ani.

Astfel temperatura globala este posibil sa creasca cu 1,4 pana la 5,8sC in functie de rezultatele diferite ale scenariilor. Cresterile vor fi diferentiate avand valori mai mari pe continente si in Emisfera Nordica. Este posibil ca pana spre mijlocul secolului al XXI-lea ritmul de crestere sa fie atenuat de aerosolii emisi in atmosfera. De asemenea vor fi probabil diferentieri regionale evidente. Astfel, incalzirile de iarna din regiunile de nord ale Emisferei Nordice vor depasi cu 40% incalzirea medie prognozata. Verile vor fi extrem de calduroase in partea centrala si nordica a Asiei (IPCC, 2001a).

Intr-o lume viitoare mai calda se va inregistra o crestere a cantitatii de vapori de apa din atmosfera si o marire, la nivel global a cantitatilor de precipitatii. Situatia este mult mai complicata la nivel regional unde vor fi inregistrate diferentieri evidente in functie de scenariile avute in vedere. Cele mai semnificative cresteri ale precipitatiilor, atat vara cat si iarna, sunt prevazute de scenariile SRES A₂ si B₂. Pentru regiunile temperate ale emisferei nordice, pentru Africa Tropicala si Antarctica cresterile sunt prevazute pentru perioada de iarna spre deosebire de nordul si estul Asiei unde verile vor fi mai ploioase. Pentru unele regiuni cum sunt Australia, America Centrala, Africa de sud vor fi inregistrate scaderi ale precipitatiilor in timpul iernii (IPCC, 2001). In ansamblu, este probabil ca vor creste precipitatiile extreme care vor avea un impact accentuat asupra societatii.

Modificarile regimului circulatiei atmosferice, precipitatiilor si evapotranspiratiei vor influenta dispunerea zonala a vegetatiei si, intr-un interval mult mai lung, a solurilor, avand repercusiuni directe si asupra activitatilor agricole. Astfel plantele vor beneficia de o crestere mai viguroasa datorita maririi continutului de CO₂ din atmosfera.

Totodata se vor inregistra si modificari ale ecosistemelor, in special in regiunile de limita cum ar fi limita superioara a padurii in munti, limita dintre stepa si padure sau cea dintre tundra si padure. In regiunile temperate se prevede posibilitatea unei prelungiri a sezonului de crestere a plantelor. In teritoriile cu deficit de umiditate din Europa cum sunt tinuturile mediteraneene si cele din estul continentului se apreciaza o crestere a acestui deficit. In aceste conditii se vor extinde irigatiile, dar va exista pericolul salinizarii solurilor. Pentru nord-vestul Europei cercetarile au pus in evidenta o posibila imbunatatire a conditiilor pentru agricultura. Incalzirea climatului si prelungirea sezonului de vegetatie va permite introducerea a noi culturi si extinderea spre nord a terenurilor cultivabile cu cate 200 km pentru fiecare grad de crestere a temperaturii medii anuale. In aceste regiuni solurile reprezinta un factor restrictiv important. De asemenea se prevede o marire a ritmului de crestere a padurilor astfel ca productivitatea lor va spori, spre exemplu, in Peninsula Scandinava, cu 25-50%.

In muntii zonei temperate se va inregistra o tendinta de urcare a limitelor etajelor de vegetatie. Astfel, pentru Muntii Alpi se apreciaza o crestere a altitudinii limitei padurii cu 500-600 m (100 m pentu o crestere a temperaturii de 0,6sC). Tot in Alpi limita zapezilor perene va urca probabil cu 300 - 400 m favorizand reducerea dimensiunilor si topirea totala a unor ghetari. In conditiile reducerii stratului de zapada activitatile turistice legate de sporturile de iarna vor fi afectate in unele statiuni turistice montane din zona temperata. Procesele de modelare a reliefului in spatiul montan se vor modifica in functie de schimbarea regimului hidrologic al raurilor de modificarea circulatiei apei in sol si de posibilitatile diferite de manifestare a fenomenelor extreme (Balteanu si colab., 1987). Activitatile de protectie a mediului se vor modifica si ele in sensul ca va fi utila includerea unor teritorii noi pe lista rezervatiilor si a parcurilor nationale. Tendintele de incalzire ale climei genereaza o intensificare a ciclonilor tropicali, a tornadelor si a furtunilor extratropicale, precum si o tendinta de extindere a arealelor afectate (Tabel 4.).

Tabelul 4. Implicatiile schimbarilor climatice asupra mediului si societatii (adaptat dupa Institutul Pacific de Studii pentru Dezvoltare, Mediu si Securitate Silver Spring MD., USA, 2000).

2.3. Modificarile climei in Romania

Schimbarile climatice din Romania se incadreaza in tendinta globala de incalzire, avand insa particularitati regionale legate de pozitia tarii nostre pe glob la intersectia paralelei de 45s latitudine nordica cu meridianul de 25s longitudine estica, in partea sud-estica a Europei Centrale si de existenta lantului carpatic. Aceste schimbari includ evolutia principalilor parametri climatici (temperatura, precipitatiile, umezeala, regimul vanturilor), succesiunea sezoanelor si existenta unor fenomene extreme si a tendintelor de desertificare.

Pentru ultimul secol a fost pusa in evidenta o crestere a temperaturii medii anuale cu 0,3sC (Busuioc, 2003), cu o intensificare dupa 1960. Cresterile sunt diferentiate fiind mai accentuate in sud si sud-est cu valori de 0,8sC la statiile Bucuresti-Filaret si Constanta. Daca se ia in considerare actiunea moderatoare a Marii Negre, in Dobrogea aceste cresteri ar fi posibil sa fie mai accentuate.

Cresterile sunt mai reduse in partea centrala si de nord a tarii cu exceptia depresiunii Baia Mare unde au fost puse in evidenta valori de 0,7sC. Datele inregistrate la cinci statii meteorologice din Carpatii Meridionali si Occidentali, situate la altitudini cuprinse intre 1 090 si 2 504 m, pentru perioada 1961-2000 pun in evidenta urmatoarele:

o crestere usoara a temperaturii medii anuale si o descrestere a cantitatilor de precipitatii pentru fiecare statie analizata;

o crestere usoara a temperaturilor medii anuale la statiile Vf. Omu (2 504 m alt.) si o crestere evidenta la Stana de Vale pentru intervalul 1979-2000;

o crestere evidenta a cantitatilor de precipitatii, in special pe versantii sudici ai Carpatilor Meridionali (in apropiere de Sinaia) si in etajul alpin (statia Vf. Omu). De asemenea, se constata concentrarea precipitatiilor pe perioade scurte de timp si o crestere a caracterului torential al acestora (Sararu, 2002).

Pentru iarna au fost puse in evidenta incalziri semnificative insotite de topirea brusca a zapezii, trecerea spre primavara fiind brusca. Pentru toamna s-a inregistrat o usoara racire a climei pentru jumatatea de vest a tarii, iar in timpul verii se inregistreaza variatii de temperatura cu oscilatii lungi de timp care se incadreaza in tendinta generala de variatie (Cuculeanu, Balteanu, 2005).

In privinta precipitatiilor, datele instrumentale pun in evidenta diferentieri regionale semnificative cu o usoara tendinta de crestere in sud, vest si est si cu scaderi anuale in restul teritoriului.

Este evidenta accentuarea caracterului torential al precipitatiilor care se manifesta prin caderea unor cantitati mari de precipitatii in perioade scurte de timp urmate de perioade indelungate secetoase.

Anul 2000 a fost caracterizat prin temperaturi excesive si prin secete generalizate. Inregistrarile din reteaua ANM au pus in evidenta ca vara anului 2000 a fost cea mai secetoasa din ultimii 100 de ani, fiind precedata de intervalul de primavara care a fost, de asemenea extrem de secetos.

Chiar si in anii secetosi precipitatiile produc viituri de amploare in timpul primaverii cand sunt combinate cu topirea zapezilor si in timpul verii. Dintre acestea cea mai distrugatoare a fost viitura de pe un afluent al Raului Mare (Muntii Retezat), din 11 iulie 1999 care s-a soldat cu 13 victime, 21 persoane ranite si 2 blocuri de locuinte distruse.

Anul 2005 se incadreaza intre anii ploiosi cu precipitatii abundente care au produs viituri de amploare in Banat si Moldova si numeroase viituri de tip flush-flood (viituri-fulger) in spatiul montan si deluros.

Un alt fenomen extrem inregistrat in ultimii ani este reprezentat de intensificarile accentuate ale vantului uneori insotite de formarea tornadelor si a trombelor.

Estimarea evolutiei climei pentru tara noastra s-a realizat cu ajutorul modelelor climatice de circulatie generala (MCG). Acestea presupun existenta unor scenarii si prezinta diferentiat modificarile regionale posibile ale climei. Pentru tara noastra a fost elaborat "Studiul national asupra schimbarilor climatice in Romania. Evaluarea vulnerabilitatii si optiuni de adaptare", V. Cuculeanu (2003, coordonator), realizat cu asistenta financiara si tehnica a Guvernului S.U.A.

Pentru acest studiu au fost folosite patru modele de echilibru larg utilizate pe plan international: GISS (Godard Institute for Space Studies), UK (United Kingdom), CCCM (Canadian Climate Center) si GFDL R-30 (Geophysical Fluid Dynamics Laboratory) la care se adauga un model tranzitoriu GFDL, numit GFD1. Au fost utilizate date referitoare la temperaturile medii lunare si la precipitatii pentru intervalul 1961-1990, obtinute de la 100 de statii meteorologice din reteaua ANM (Administratia Nationala de Meteorologie) (Fig. 4.). Pentru validarea modelelor la nivel regional s-au utilizat si date obtinute pe un spatiu mai larg cuprins intre 13-36s longitudine estica si intre 39-52s latitudine nordica. Toate aceste date, care corespund situatiei actuale, au fost simulate pe modele pentru cazul 1x CO₂ (Busuioc et al., 2003).

Temperaturile sunt cel mai bine reproduse de modelele CCCM si GISS. Celelalte doua modele (UK89 si GFD3) pun in evidenta pentru perioada actuala o clima mai rece decat situatia reala (Fig.5.). Pentru sezonul cald CFD3 indica insa temperaturi mai ridicate. Pentru precipitatii, evaluate pentru acelasi interval, sunt inregistrate diferentieri semnificative intre modele. Datele cele mai apropiate de cele inregistrate in reteaua meteo sunt furnizate de modelul canadian (CCCM). Modelul UK89 supraestimeaza cantitatile de precipitatii, iar modelul GFD3 le subestimeaza. Rezulta ca, in ansamblu, pentru temperaturi si precipitatii situatia actuala este cel mai bine reprodusa de modelul canadian (CCCM).

Pentru analiza modificarilor climei in secolul al XXI-lea au fost utilizate scenarii climatice pentru cazul 2 x CO₂, experiment de echilibru si tranzitoriu, ceea ce inseamna ca s-a utilizat ipoteza dublarii cantitatilor de CO₂ in atmosfera.

Toate modelele mentionate pun in evidenta pentru tara noastra o tendinta evidenta de incalzire a climei cuprinsa intre 2,4 si 7,4sC. Cele mai reduse si mai plauzibile cresteri sunt furnizate de modelul canadian care se pare ca este cel mai bine adaptat particularitatilor regionale din Europa Centrala. Acelasi model prezinta un semnal climatic care pune in evidenta posibilitatea cresterii precipitatiilor in lunile reci si o scadere a acestora in intervalul cald (Busuioc et al., 2003).

Fig. 4. Statii meteorologice folosite pentru elaborarea scenariilor climatice pentru Romania

(Busuioc si colab., 2003).

Fig. 5. Media lunara a temperaturii aerului (⁰C) calculata prin modelul UK89 (1xCO₂)

(Busuioc si colab., 2003).

Cresteri evidente de temperatura pentru acest secol sunt simulate si de studiile mai recente bazate pe scenariile de emisii A₂ si B₂. Astfel, modelul regional RegCM pune in evidenta, pentru intervalul 2071-2100, o crestere a temperaturilor de 1-4sC si o crestere a precipitatiilor cu precadere in vestul si nord-vestul Romaniei cu 50 mm (Busuioc, 2004, citat de Cuculeanu, Balteanu, 2005) (Fig.6.).

Fig. 6. Distributia cantitatilor medii lunare multianuale a precipitatiilor atmosferice pe teritoriul Romaniei (1961-1990) (Busuioc si colab., 2003).

3. Ridicarea nivelului Oceanului Planetar

Una dintre cele mai importante urmari ale incalzirii globale a climei pe Terra este cresterea nivelului Oceanului Planetar. Tendinta generala de incalzire a climei datorita efectului de sera are o influenta directa asupra ridicarii nivelului marin, cu impact pe termen lung pentru zonele de coasta si consecinte grave mai ales pentru tarile insulare si pentru cele cu teritorii joase.

Zonele litorale au fost folosite de om din cele mai vechi timpuri, acestea oferind conditii bune pentru amplasarea asezarilor, posibilitati de transport, hrana si numeroase alte resurse. Conform estimarilor Natiunilor Unite, circa 60% din populatia globului traieste in zonele de coasta la mai putin de 60 km de tarm. In trei decenii aceasta proportie va ajunge la circa 75%. Aceasta populatie exercita o presiune dosebita asupra mediului costier, fiind in acelasi timp vulnerabila in raport cu tendinta de ridicare a Oceanului Planetar. In aceasta situatie se gasesc in special marile aglomerari urbane care exercita o presiune accentuata pe spatii largi in jurul lor. Opt din primele zece metropole ale lumii sunt situate in zonele litorale, tendinta de migrare a populatiei spre aceste zone fiind in continuare accentuata (UN Atlas of Oceans, 2000). Astfel, densitatea populatiei in aceste zone creste mult mai repede decat in tinuturile situate spre interiorul continentelor. In spatiul de 100 km de la tarm densitatea populatiei a crescut de la 77 loc./km² in 1990 la 87 loc./km² in 2000.

Chiar in conditiile in care concentratia de gaze cu efect de sera din atmosfera nu va mai creste si clima nu va mai suferi modificari, nivelul marii va continua sa creasca in urmatoarele sute de ani. De asemenea, va continua topirea ghetarilor, ca si a calotelor glaciare.

Ridicarea nivelului Oceanului Planetar se poate desfasura treptat sau, mai putin probabil, brusc. Ambele variante sunt periculoase si impun masuri de adaptare din partea societatii. Probabilitatea unei cresteri bruste a nivelului Oceanului Planetar datorita topirii calotei antarctice este redusa pentru viitorul apropiat (secolul al XXI-lea) (Fig. 7.). Cresterea treptata a nivelului apelor oceanice se resimte mai ales pe tarmurile joase unde se inregistreaza si o crestere a vulnerabilitatii fata de furtuni si de valurile generate de acestea. Un alt efect direct corespunde salinizarii apelor de suprafata si apelor subterane din zonele litorale.

Ridicarea nivelului Oceanului Planetar este datorata urmatoarelor cauze:

aportul tot mai mare de apa rezultat din topirea calotelor glaciare, din topirea ghetarilor montani si din topirea zapezilor in regiunile polare, aportul suplimentar de apa dulce de pe continente provenita din utilizarea de catre om a rezervelor subterane, din panzele freatice si de adancime.  S-a calculat ca, anual, patrunde in oceane un volum suplimentar de 2 400 km³ de apa utilizat in agricultura pentru irigatii, in industrie si in scopuri casnice;

marirea volumului apelor oceanice prin incalzire, prin fenomenul cunoscut sub numele de "expansiune termica". Acesta se datoreaza cresterii temperaturii apei, ceea ce conduce la o scadere a densitatii acestora si la o crestere a volumului.

Fig. 7. Evolutia nivelului Oceanului Planetar pentru perioada 1940 - 2100 (IPCC 2001a, cu modificari).

Incalzirea globala a Oceanului Planetar se resimte mai ales in primii 300 m adancime. Incepand cu anul 1950 s-a inregistrat o rata de crestere a temperaturii apelor oceanice de 0,04⁰ C/decada (IPCC, 2001a). De-a lungul perioadelor geologice nivelul marii s-a modificat de mai multe ori, din cauze tectonice, ca urmare a modificarilor suprafatei geoidului si a glaciatiunilor. Spre exemplu, in decursul ultimei glaciatii din perioada cuaternara au fost identificate intre 20 si 25 de oscilatii de scurta durata ale nivelului marii, corelate cu perioadele glaciare si interglaciare. Modificarile nivelului marii la scara timpului geologic pun in evidenta natura ciclica a acestor oscilatii si ajuta la intelegerea si prognozarea modificarilor actuale.

De la ultimul maxim glaciar (cu 20 000 de ani in urma) nivelul marii s-a ridicat cu aproximativ 120 m, cu o crestere rapida de 10 mm/an in prima parte a intervalului (cu 15000-6 000 de ani in urma). In ultimii 6 000 de ani cresterea medie a nivelului marii a fost de aproximativ 0,5 mm/an, cu o rata medie de 0,1 - 0,2 mm/an in ultimii 3000 de ani. Pentru ultimii 200 de ani a fost inregistrata o rata de crestere de 1,5-3 mm/an, media fiind de 1- 2 mm/an (IPCC, 2001a).

In Strategia Europeana de Dezvoltare Durabila (2005) se apreciaza ca nivelul Oceanului Planetar s-a ridicat cu 8 cm numai in ultimii 20 de ani. Daca se va mentine ritmul actual de crestere, pana in anul 2030 nivelul ar creste cu 18 cm, iar pana in 2050 cu 35 cm. Pana in 2070 se va inregistra o crestere de aproximativ 44 cm, iar pana la sfarsitul secolului cu peste 90 cm. Exista si unele scenarii extreme conform carora ridicarea nivelului Oceanului Planetar in urmatorii 50 de ani va fi de 0,50 - 1 m, dar pana in prezent nu exista o certitudine in aceasta privinta. Pentru perioada 1993-2001, specialistii francezi, analizand datele oferite de satelitul Topex-Poseidon, apreciaza o crestere medie a nivelului marii de 2,5±0,2 mm/an. Pentru perioada 1995-1996 s-a evaluat o crestere generala a nivelului Oceanului Planetar de 0,5±0,05 mm/an (La Lettre du Changement Global, 2002).

Aproximativ 10 din cei 20 cm, cu cat s-a ridicat nivelul Oceanului Planetar in ultimii 100-150 de ani, pot fi atribuiti expansiunii termice din stratele superioare ale oceanelor si topirii ghetarilor montani si de calota, urmare directa a cresterii globale a temperaturii aerului. Ceilalti 10 cm pot fi atribuiti altor procese, inclusiv interventiei antropice in ciclul hidrologic (Gornitz et al., 1997).

Activitatile antropice care conduc la ridicarea nivelului Oceanului Planetar sunt: exploatarea apei subterane, cresterea scurgerii de suprafata ca urmare a modificarilor in utilizarea terenurilor, arderea combustibililor fosili si despaduririle, toate acestea contribuind la cresterea nivelului marin cu 0,8±0,2 mm/an. Pe de alta parte, stocarea apei in marile lacuri de acumulare, pierderile provocate de infiltratii si evapotranspiratie si irigatiile impiedica un echivalent de 1,6±0,2 mm/an sa ajunga in ocean, rezultand astfel o scadere a nivelului cu aproximativ 0,8±0,4 mm/an (Gornitz et al., 1997).

Rata de crestere a nivelului marii ca urmare a expansiunii termice s-a estimat la 0,3 - 0,7 mm/an, ajungand in ultimele decenii la 0,6 - 1,1 mm/an. Topirea ghetarilor si a calotelor glaciare contribuie la ridicarea nivelului cu 0,2 - 0,4 mm/an (IPCC, 2001a) (Fig. 8.).

Fig. 8. Cresterea medie a nivelului Oceanului Planetar in perioada 1990-2100 conform diferitelor scenarii SRES (IPCC, 2001a).

Cresterea nivelului Oceanului Planetar nu este uniforma pe Terra, la nivel regional si local existand o serie de paricularitati. Modelele si scenariile climatice prevad pentru Antarctica o rata de crestere negativa de -0,2 - 0 mm/an, ca urmare a cresterii cantitatilor de precipitatii si, implicit, a cresterii cantitatii de apa inmagazinate in gheata si zapada.

Pentru Groenlanda cresterile sunt estimate la 0 - 0,1 mm/an. Pe parcursul secolului al XX-lea, Antarctica si Groenlanda au contribuit la ridicarea nivelului marii cu 0 - 0,5 mm/an, fapt determinat de modificarile pe termen lung legate de schimbarile climatice din trecut.

Pe Glob exista regiuni cu rate mai mari de crestere a nivelului oceanic, dar si unele cu rate de coborare. Una din cele mai mari rate de ridicare a nivelului marii se inregistreaza pe coasta estica a S.U.A. (Baltimore, Maryland) fiind de 3,5 mm/an, de 2 ori mai mare decat media pe glob. In schimb, pe tarmurile Suediei si ale Norvegiei tendinta este de scadere a nivelului marii cu 4 mm anual, ca urmare a ridicarii uscatului.

Pentru Marea Neagra, studiile efectuate au pus in evidenta o tendinta de crestere a nivelului, de aproximativ 15 cm in ultimii 50 de ani (Stanev et al., 2002). Tendinta de crestere anuala a nivelului Marii Negre este de 3 mm, oarecum mai ridicata decat tendinta globala, fapt ce poate fi asociat partial cu circuitul local al apei, dar si cu fenomenul general de subsidenta din regiune, de aproximativ 1 mm/an.

3.1. Consecintele globale si regionale ale ridicarii nivelului Oceanului Planetar

Tendinta generala de ridicare a nivelului Oceanului Planetar determina intensificarea proceselor de abraziune marina, retragerea coastelor si acoperirea cu apa a unor suprafete joase. Circa 70% din tarmurile Oceanului Planetar sunt expuse acestui impact de lunga durata, fiind amenintate poldere, orase, cai de comunicatii si instalatii portuare. Polderele sunt suprafete indiguite situate sub nivelul Oceanului Planetar, utilizate de om din cele mai vechi timpuri pentru agricultura si pentru asezari. Ruperea digurilor poate sa aiba consecinte catastrofale si de aceea sunt necesare masuri de suprainaltare si de consolidare suplimentare. Cele mai grave consecinte vor fi resimtite in special de tarile insulare si de cele cu teritorii sub nivelul marii. Pe Glob, aproximativ 400 de milioane de locuitori traiesc la distante de 20 m fata de nivelul marii si 20 km de tarm (Small et al., 2000, citat de Gornitz et al., 2002) (Fig. 9.).

Ridicarea nivelului Oceanului Planetar cu un ritm de 2 pana la 5 ori mai mare fata de cel actual poate conduce la inundarea regiunilor costiere joase, la cresterea incidentei inundatiilor si la eroziunea mai accentuata a plajelor. Aproximativ 70% din plajele nisipoase ale Oceanului Planetar prezinta tendinte evidente de retragere si periclitare a activitatilor umane din regiunile respective. Eroziunea plajelor este intensificata de activitatile umane, prin retinerea sedimentelor fine in lacurile de acumulare din amonte, modificarea sedimentarii in lungul tarmurilor prin construirea de diguri de protectie si prin extragerea nisipului.

Ratele de eroziune ale plajelor vor creste de 2-3 ori pana in anul 2020, de 3-6 ori pana in 2050 si de 4-10 ori pana in 2080, comparativ cu anul 2000 (Gornitz et al., 2002). Pentru compensarea pierderilor va fi nevoie de o cantitate de nisip de 2,3-11,5% mai mare pana in anul 2020, pentru a acoperi pierderile datorate ridicarii nivelului Oceanului Planetar. De asemenea, va trebui protejata infrastructura costiera cat si arealele dens populate.

Fig. 9. Ponderea populatiei care locuieste la pana 100 km de tarm

Un alt impact major va fi resimtit prin distrugerea si modificarea wetland-urilor (terenurilor umede) costiere si a resurselor ecologice asociate. Impactul cresterii nivelului marii asupra terenurilor umede este cu atat mai accentuat cu cat se asociaza cu o presiune antropica semnificativa asupra mediului in aceste areale.

Areale extinse cu mangrove au fost defrisate, crescand astfel si impactul evenimentelor extreme (furtuni, cicloni, tsunami etc.) asupra tarmurilor. Padurile de mangrove se extind in zonele costiere tropicale si subtropicale ale Africii, Australiei, Asiei si Americii. Ele acopera aproximativ 25% din lungimea coastelor tropicale si contin o mare diversitate de specii de plante si animale. Padurile de mangrove protejeaza tarmurile de eroziune, furtuni, actiunea valurilor si tsunami si furnizeaza pentru populatia locala lemn pentru foc si material de constructie. Padurile de mangrove sunt amenintate de defrisare, poluare, inundatii prelungite, de fluctuatii de nivel ale marii si de dezvoltarea statiunilor turistice. La nivel mondial apoape jumatate din padurile de mangove au fost deja distruse. Thailanda a pierdut peste jumatate din padurile sale de mangrove din 1960 pana in prezent. In Filipine, mangrovele s-au redus de la 450 000 ha (in 1920) la numai 110 000 ha (in 1990). In Ecuador peste 90% din padurile de mangrove au disparut (UNEP, 2002). Valurile tsunami devastatoare din Oceanul Indian din decembrie 2004 au avut un impact mult mai mare asupra populatiei si tarmurilor din regiune, neexistand o protectie naturala corespunzatoare a tarmurilor. Ca urmare a ridicarii nivelului Oceanului Planetar aproape un sfert din terenurile umede ale Terrei ar putea fi distruse pana in 2080 (Nicholls et al., 1999, citat de Steffen et al., 2004).

O alta consecinta a ridicarii nivelului oceanului la nivel global o reprezinta distrugerea recifilor de corali. Coralii sunt foarte sensibili la modificarile de nivel si de temperatura ale marii, prin studiul lor existand posibilitatea datarii modificarilor nivelului oceanic. In Insulele Caraibe, aproape 20% din atolii de coral sunt pe cale de distrugere datorita intensificarii uraganelor, poluarii, ridicarii nivelului oceanului si cresterii temperaturii la suprafata oceanului. In unele insule atolii de corali au fost distrusi chiar in proportie de 80%, ceea ce determina o reducere semnificativa a biodiversitatii prin disparitia a numeroase specii de pesti.

Pe Glob au fost efectuate numeroase studii regionale asupra ridicarii nivelului Oceanului Planetar in diferite variante. Astfel, in S.U.A., ridicarea nivelului apelor marine cu 1 m ar determina inundarea a 35 000 km², iar cu 0,50 m va avea drept consecinta inundarea a 24 000 km² de plaje. Cele mai afectate vor fi statele de pe coastele Oceanului Atlantic si din Golful Mexic. Pe coastele vestice ale Oceanului Pacific, efectele vor fi mai evidente in Golful San Francisco. Conform estimarilor (Pew Center on Global Climate Change), orase importante ca New York, Miami, New Orleans, Washington vor cheltui sume mari cu masurile de protectie. Ridicarea nivelului marin cu 0,50 m pana in 2100 va necesita cheltuieli suplimentare de protectie a coastelor de pana la 10 150 miliarde USD.

In Japonia, sunt estimate cresteri ale nivelului marin de 0,80 m pana in anul 2100. Luarea in considerare a unui scenariu de crestere cu 1 m a nivelului marin pune in evidenta necesitatea luarii unor masuri severe pentru protejarea a circa 15 milioane de locuitori. Arii metropolitane mari cum sunt Tokyo, Osaka, Nagoya vor avea suprafete mari sub nivelul marii cu implicatii directe pentru populatie si pentru asezarile portuare. Cresterea nivelului marin va intensifica taifunuri frecvente si tsunami.

Ridicarea nivelului Marii Caspice in ultimele trei decenii cu 2,25 m este un exemplu de situatie extrema cu grave consecinte pentru regiunile de coasta intens populate si pentru platformele marine de extragere a petrolului. Cercetarile efectuate sub egida UNESCO au pus in evidenta efectele negative ale acestei ridicari accelerate asupra tuturor componentelor mediului si costurile mari ale protectiei localitatilor litorale. Printre cauzele acestei ridicari rapide se numara modificarile balantei hidrologice regionale, modificarile globale ale parametrilor climatici si unele efecte tectonice.

4. Intensificarea fenomenului El-Nino

Oscilatia Sudica - El Niño este unul dintre cele mai complexe fenomene globale de interactiune intre doua invelisuri fluide ale Terrei: atmosfera si hidrosfera. Acest fenomen se produce in zona tropicala a Oceanului Pacific si se manifesta prin doua efecte majore:

- incalzirea la suprafata a apelor Oceanului Pacific si deplasarea acestora dinspre partea vestica spre partea estica, sub impulsul unor mase de aer care se deplaseaza in aceeasi directie, avand tendinta de a perturba si de a inlocui vanturile alizee;

- modificari anormale ale climei pe intreaga planeta si, in special, in zonele tropicale, unde se inregistreaza secete si furtuni violente insotite de inundatii si cicloane.

Denumirea "El Niño" provine din limba spaniola si inseamna "Copilul Domnului", fiind utilizata de pescarii din Peru si Ecuador pentru perioadele din preajma Craciunului, in care coastele celor doua tari sunt scaldate de curenti oceanici anormali de calzi. Aceasta incalzire a apelor oceanului se produce in fiecare an in preajma Craciunului, insa denumirea "El Niño" este folosita atunci cand incalzirea dureaza cel putin 6 luni, iar temperatura apei oceanului creste cu cel putin 0,5sC.

Modificarile periodice ale temperaturii apei oceanului (ale caror cauze nu sunt destul de clar intelese) determina o modificare a temperaturii si presiunii aerului insotita de schimbarea circulatiei generale a maselor de aer.

Fenomenul El Niño se repeta la intervale neregulate cuprinse intre 3 si 7 ani, iar incalzirea poate sa persiste si 1-2 ani. Datorita caracterului fluctuant al incalzirilor, oamenii de stiinta au numit fenomenul El Niño "Oscilatia Sudica" sau, prescurtat, ENSO (El Niño Southern Oscilation).

In perioadele de manifestare a fenomenului El Niño productia de peste din lungul coastelor pacifice ale Americii de Sud scade foarte mult, tarmurile sunt afectate de furtuni puternice cu precipitatii abundente, iar pasarile care produc guano pe insulele din apropierea continentului sunt lipsite de hrana.

Studiile intreprinse au aratat ca fenomenul El Niño este vechi de mii de ani si cuprinde anumite intervale de intensificare, cu manifestari daunatoare pentru activitatile umane. Astfel de perioade s-au inregistrat intre 1870-1920 si intre 1940-2000. Consecintele cele mai evidente, care au determinat si o extindere a cercetarilor, s-au produs in intervalul 1982-1983, cand fenomenul El Niño a durat aproape 2 ani.

Modificarile climatice care insotesc fenomenul El Niño sunt foarte pronuntate, mai ales in regiunile intertropicale si se manifesta printr-o intensificare a perturbatiilor atmosferice insotite de cicloane, tornade si ploi abundente in unele regiuni si prin secete combinate cu fenomene de desertificare in alte regiuni.

Uraganele violente se inregistreaza in Marea Caraibilor, in America Centrala si in sud-vestul Americii de Nord. O intensificare a secetelor este evidenta in regiunile musonice ale Asiei, in special in India, Indonezia, in Australia si in regiunile semidesertice din Africa. Spre exemplu, fenomenele de desertificare din Sahel si din Rajahstan (India) au fost strans legate de intensificarea fenomenului El Niño in intervalul 1982 - 1983 si de o crestere a frecventei lui dupa 1960.

Opusul fenomenului El Niño este "La Niña" (fetita in limba spaniola), fenomen caracterizat printr-o racire anormala a apelor din estul Oceanului Pacific. Acest fenomen este in legatura cu o intensificare a vanturilor de est care imping cantitati mari de apa calda de la suprafata oceanului spre vest, locul apei calde fiind luat de o apa mai rece provenind din adancimi.

Fenomenul El Niño, care se manifesta intens din decembrie pana in martie, intensifica, la randul lui, o serie de fenomene meteorologice extreme, cum sunt: ploile musonice puternice in India, ploile abundente si taifunurile in Australia, uraganele violente in Oceanul Atlantic etc. Fenomenele El Niño si La Niña au efecte si asupra productiei de orez influentand sezoanele musonice din Asia. S-a constat ca sezonul ploios debuteaza mai tarziu, iar cel secetos mai devreme in timpul anilor cu El Niño si invers in timpul celor cu La Niña. Exista diferente semnificative si in distributia cantitatilor de precipitatii: in timpul fenomenelor El Niño precipitatiile din sezonul secetos sunt cu pana la 90% sub valoarea normala si invers in timpul fenomenelor La Niña. De asemenea, productia de orez este mult diminuata in timpul perioadelor cu intensificari ale fenonemului El Niño (Yoshino, 2001).

Fenomenul El Niño are influente accentuate si asupra emisferei nordice, generand ierni grele in Canada si SUA datorita inaintarii maselor de aer polar spre sud.

Fenomenele El Niño si la La Niña sunt cunoscute de cel putin 13000 de ani. Populatiile incase din America de Sud isi construiau totdeauna asezarile pe culmi si mai departe de rauri pentru a le feri de inundatii. Masuratorile anuale asupra cresterii coralilor au evidentiat ca evenimentele El Niño inainte de secolul XX aveau o frecventa mult mai mica decat in ultimii 100 de ani (IGBP, 3, 2001).

In ultimii 100 de ani s-au inregistrat 23 de fenomene El Niño si 15 La Niña si aceasta frecventa sporita este probabil legata de incalzirea globala a climei.

5. Reducerea stratului de ozon

Stratul de ozon, situat in stratosfera, este stratul cu o concentratie ridicata a moleculelor de ozon la altitudini cuprinse intre 15 si 25 km. Are un rol important in protejarea suprafetei terestre contra efectelor negative ale radiatiilor ultraviolete (UV) emise de Soare si a inceput sa fie deteriorat datorita unor activitati industriale insotite de emisii de gaze.

Principalele gaze implicate in reducerea stratului de ozon sunt Cloro-fluoro-carbonul (CFC) si halonii. Acestea nu sunt toxice sau inflamabile, fiind folosite la fabricarea frigiderelor, spray-urilor sau ca solvent de curatire in fabricile de circuite electronice. Gazele din grupa CFC pot sa persiste in atmosfera pana la 150 de ani.

Moleculele de CFC si haloni trec in atmosfera inalta unde nivelul radiatiilor UV este in mod obisnuit ridicat. Aceste radiatii contribuie la separarea atomilor de clor din moleculele de CFC si a celor de brom din haloni. Odata eliberate, moleculele de clor si brom sunt capabile sa distruga continuu moleculele de O₃. Un atom de clor si de brom poate reactiona cu pana la 100 000 de molecule de ozon (Fig. 10.).

Au fost evidentiate si alte tipuri de substante chimice inrudite cu CFC, cu efecte similare. In prezent se incearca producerea altor substante care sa inlocuiasca CFC in procesul de productie, insa cu unele costuri tehnologice mai ridicate. Toate aceste gaze contribuie la distrugerea moleculelor de ozon si la rarefierea acestora pe spatii largi, acestea fiind numite "gauri in stratul de ozon".

Primele asemenea "gauri in stratul de ozon" au fost identificate deasupra teritoriilor arctice si antarctice, cu precadere in timpul primaverilor din cele doua emisfere. Masuratorile au pus in evidenta ca aproximativ 3% din ozonul protector al Terrei s-a redus in ultimele trei decenii si deasupra Canadei, S.U.A. si deasupra altor tari situate la latitudini temperate. Deasupra Antarcticii, specialistii au pus in evidenta reduceri in stratul de ozon de pana la 50-60%, indeosebi intre altitudinile de 12 si 20 km. In 1985, deasupra Canadei a fost pusa in evidenta existenta unei gauri in stratul de ozon, care apare indeosebi in timpul primaverilor polare si poate sa persiste 2-3 luni. Rarefierea stratului de ozon atingea, in anul 2001, o suprafata de 28 milioane km² deasupra Antarcticii (NASA 2001, citat de UNEP, 2002). Pierderea curenta a ozonului este estimata la 6% in emisfera nordica in timpul iernii si a verii, la 5% in emisfera sudica la latitudini medii in tot timpul anului, la 50% in timpul primaverilor antarctice si la 15% in timpul celor arctice. In acest fel, nivelul radiatiilor ultraviolete creste in aceste regiuni cu 7%, 6%, 130% si respectiv 22% (UNEP, 2000).

Fig. 10. Formarea si descompunerea ozonului (Pickering, Owen, 1997).

Eruptiile vulcanice puternice, cum au fost cele ale vulcanilor Mount Saint Helens din partea vestica a S.U.A. si Pinatubo din Filipine (1991) determina o scadere brusca a ozonului stratosferic datorita cantitatilor mari si eterogene de aerosoli care patrund in stratosfera.

La nivel mondial exista o serie de protocoale pentru protectia stratului de ozon, prin reducerea emisiilor de substante periculoase (Conventia de la Viena privind Protectia Stratului de Ozon, 1985; Protocolul de la Montreal privind substantele care deterioreaza stratul de ozon, 1987 si o serie de alte protocoale ulterioare care au adus amendamente acestora).

O reducere cu 1% a concentratiei de O₃ din atmosfera inalta determina o crestere cu 2% a cantitatii de radiatii UV care ajunge pe Terra, generand o crestere cu 3% a cazurilor de cancer de piele si o crestere a mortalitatii cauzate de afectiuni maligne ale pielii.

Expunerea prea indelungata la radiatii UV scade imunitatea organismului la substantele care patrund in corp prin piele si produce o serie de afectiuni ale ochilor, in special cataracta, deteriorarea corneei si a retinei. De asemenea, este afectata si cresterea plantelor terestre si a culturilor agricole, precum si viata acvatica (scade populatia piscicola si productia de fitoplancton).