Miljögeografi – Miljöfrågor på Tellus
Termodynamikens förutsättningar :
1. Ingen materia försvinner eller nyskapas
2. Allting sprider sig
Kretslopp !
Det geologiska kretsloppet
Exogena (Gradational) nedbrytande
krafter: Vittring, Erosion (Energi från solen)
Sluttningsprocesser (Gravitation)
Rinnande vatten
transporterar sand
och lera till havet
Endogena (Tectonic) uppbyggande krafter:
Bergskedjeveckning, Jordbävningar, Vulkanism
Kontinentaldrift (Energi från jordens inre,
konvektionsströmmar i manteln - Astenosfären
Sediment
bildar sedimentära
bergarter
Planetary Boundaries : To avoid catastrophic environmental change humanity must stay within defined 'planetary boundaries' for
a range of essential Earth-system processes, argue Johan Rockström and his co-authors in a Nature Feature.
The inner green shading represents the proposed safe operating space for nine planetary systems.
The red wedges represent an estimate of the current position for each variable. The boundaries in three systems
(rate of biodiversity loss, climate change and human interference with the nitrogen cycle), is already exceeded.
Miljögeografi ?
1. Hållbarhet – Bärkraft – Ekologiskt fotavtryck
2. Vatten
3. Förlust av jordbruksmark
4. Sopor och avfall
5. Biologiska kretslopp
6. Anrikning av molekylsopor =miljögifter (Persistenta), tungmetaller / organiska ämnen
7. Biodiversitet – utrotning av arter, Mass extinction?
8. Kväve, Fosfor – Eutrofiering. Exemplet Östersjön
9. Försurning
10. Atmosfären : Ozon
11. Atmosfären : Växthusgaser och klimat
Människans ekologiska fotavtryck : Hur många hektar per capita som vi använder för att
försörja oss och ta hand om vårt avfall. Jordens biokapacitet är ca 2,1 ha per person.
Välfärd (HDI) och ekologiska fotavtryck
Jordens biokapacitet: 2.1 hektar per person
Sweden
Sustainable ? Development ?
Vad är hållbart och vad är utveckling ?
We have a problem: Exponential growth can never be sustainable!
Rivers 0,5% Atmosphere 1,5%
3,5% NaCl
1400 milj km3
35 milj km3
300 000 km3
Den hypsografiska kurvan
Jordytans medelhöjd
- 2 400 m
Fördelning av hav och land från pol till pol
Markanvändning – förlust av produktiv jordbruksmark
Antropogena landskap :
Dagbrott (Strip mining)
Eroderat jordbrukslandskap
Sao Paolo, Brasilien
Human-induced soil degradation
Urbana landskap - Trafiklandskap
Finns det hållbara städer ?
Sopor, Avfall
Solid waste , speciellt biologiskt icke nedbrytbart avfall, dvs olika typer av plast.
Sop-problemet kan minskas med pant på plast och metallförpackningar :
Panta Mera !
Sopförbränning (Incineration)
med rökgasrening
Sopor
och
biobränslen
Ett kraftvärmeverk som tillverkar både elektricitet och fjärrvärme – mer än 90 %
av energiinnehållet i bränslet blir till nyttig energi.
Biologiska/ Geobiologiska kretslopp
Näringsväv och näringskedja
Energin flödar –
Materien cirkulerar
Ingenting försvinner
eller nyskapas Allting sprider sig
Ca. 90 % av energin/biomassan
försvinner mellan varje steg (trofisk
nivå) i näringskedjan/pyramiden
Delarna i det ekologiska kretsloppet : Producenter – Gröna växter med fotosyntes
Producerar mat och syre till alla med hjälp av solens energi,
Konsumenter – Herbivorer (Växtätare) och Karnivorer (Rovdjur, köttätare)
Nedbrytare (Destruenter, Decomposers) återför materien till växterna
Tungmetaller (Hg, kvicksilver, Pb, bly, Cd, kadmium m fl) , deras källor och omsättning.
Klororganiska fettlösliga persistenta miljögifter :
Till exempel
DDT, PCB, Dioxin, HCB
Flamskyddsmedel:
Bromerande difenyletrar
(BrDPE)
Mjukgörare i plaster:
Ftalater
Dessa ämnen kan vara direkt giftiga,
cancerframkallande och/eller
hormonstörande, de liknar kroppens
egna hormoner.
Ftalater
Biomagnification (Anrikning av fettlösliga persistenta miljögifter i näringskedjan)
Biodiversity – Biologisk mångfald
Dagens utrotningstakt ?
Någonstans mellan 2 och 10 arter av växter,
djur och svampar försvinner för gott varje dag.
Hoten : Förstörda livsmiljöer (Habitat disruption).
Jakt och exploatering, Införsel av konkurrerande arter
(Invasive species) tex. Råttor och möss, mink, vandrarmussla (Zebra mussel)
Mass extinctions ?
Has the Earth’s sixth mass extinction already arrived?
Anthony D. Barnosky, Nicholas Matzke, Susumu Tomiya, Guinevere O. U. Wogan, Brian Swartz, Tiago B.
Quental, Charles Marshall, Jenny L. McGuire, Emily L. Lindsey, Kaitlin C. Maguire, Ben Mersey &
Elizabeth A. Ferrer
Nature 471, 51–57 (03 March 2011)
Östersjöområdet (Baltic Sea) med omgivande länder
och avrinningsområde (Catchment area)
Östersjön – ett brackvattenshav
Antalet marina arter (gröna
siffror) och utbredningsgränser
i Östersjöområdet
Övergödning (Eutrofiering) orsakad av mänsklig aktivitet
Kväve: Nitrat, Ammoniak
Fosfor: Fosfater
Mekanismer bakom eutrofiering (övergödning) som leder till algblomning och
syrefria bottenområden
The release rate per sub-basin of the Baltic Sea is compared to what that sub-basin can tolerate, .
Rather unsurprising, the two densily populated gulfs are un-sustainable, while the sparsely populated north is sustainable.
The viscious self-reinforcing P-cycle
1. Spring blooming: High Nlevels promote green algae
bloom causing anoxic bottoms
3. Cyanobacteria (Blue green algae) are nitrogen
Fixating (from the air) and thus not depending on
N in the water. P causes mid and late summer blooms
2. Anoxia in bottom sediments makes P
water soluble and it seeps up to the surface
Syrefria (Anaeroba, Anoxic) bottenområden i Östersjön
Syrgasprofil längs kurvan i Östersjön från
Öresund upp runt Gotland
Försurning (Acid precipitation) Svavel från fossila bränslen, kol och olja, bildar
svaveldioxid vid förbränning, SO2 + H2O
H2SO4
Luftens kväve, N2 , bildar kväveoxider i förbränningsmotorer NOX + H2O
HNO3
Försurning av världshaven : Hot mot koraller och all djur med kalkskal
Ozon, O3, bildas när UV-strålar träffar syrgas, O2
i stratosfären och absorberar den farliga UV-B
Strålningen. Ozonlagret förstörs av CFC, freoner ,
Haloner och andra antropogena
(människoskapade) utsläpp
Växthuseffekten – En jord i termisk balans
Kambrium, Ordovicium, Silur, Devon, Karbon, Perm/ Trias, Jura, Krita/Paleocen, Neocen
= mass extinctions (Massutdöenden)
Jordens klimat under
ca.800 miljoner år
Snow ball Earth
Vår nuvarande istid
420,000 years of ice core data from Vostok, Antarctica, research station. Current period is at left.
From bottom to top: insolation at 65°N due to Milankovitch cycles (connected to 18O); 18O isotope of oxygen;
levels of methane (CH4); relative temperature; levels of carbon dioxide (CO2).
400 000 års klimatvariationer uppmätta i Vostok ice core
En nästan 4000 m lång ispropp uppborrad ur inlandsisen
Växthusgaser : CO2 (Koldioxid), CH4 (Metan), N2O (Lustgas), Freoner (Fluorkolväten)
Växthus gasernas (CO2 och CH4 )
ökning under Antropocen enligt Ruddiman
GtC/yr = miljarder ton kol /år
CO2 i atm (ppm)
Lilla istiden
I år 2012 :
391 ppm
Havsnivåhöjning f.n. ca 2 mm/år
Mass extinctions (Massutdöenden) i jordens historia
?
Has the Earth’s sixth mass extinction already arrived?
Anthony D. Barnosky, Nicholas Matzke, Susumu Tomiya, Guinevere O. U. Wogan, Brian Swartz, Tiago B.
Quental, Charles Marshall, Jenny L. McGuire, Emily L. Lindsey, Kaitlin C. Maguire, Ben Mersey &
Elizabeth A. Ferrer
Nature 471, 51–57 (03 March 2011)
Permafrost Methane
(CH4)Time Bomb
A vast expanse of permafrost in Siberia and Alaska has started
to thaw for the first time since it formed 11,000 years ago,
marked in dark blue on the map. It is caused by the recent
3+°C rise in local temperature over the past 40 years - more
than four times the global average. Peat bogs cover an area of
a million square miles (or almost a quarter of the earth's land
surface) to a depth of 25 meters. Those in Siberia are the
world's largest.
What was until recently a barren expanse of frozen peat is
turning into a broken landscape of mud and lakes, some more
than a kilometre across. All only in the past 3 or 4 years.
This has the potential to release vast quantities of methane
trapped by ice below the surface - billions of tonnes of
methane.
World-wide, peat bogs store at least two trillion tons of CO2.
This is equivalent to a century of emissions from fossil fuels.
This is one of the most feared tipping points. There is a delicate
threshold where a slight rise in the Earth's temperature can
cause a dramatic change in the environment by triggering a
huge and instantaneous increase in global temperature.
This melting is an irreversible ecological landslide
- a vicious circular feedback that is becoming stronger and
stronger, and is doing so more quickly with every passing
summer.
* Naturliga [CO2] toppar som följer Milankovics cykler
Koldioxid,CO2(antropogen = människoskapad) :
en 8000-årig historia?
Metan, CH4 (antropogen) : en 5000-årig historia?
Skogsskövling = Ökad CO2– halt, Ökade skogsarealer = Minskad CO2– halt
Epidemier (Digerdöden, Smittkoppor, Pest) med mänsklig massdöd - Jordbruksmark växer igen
med skog som binder stora mängder koldioxid och påverkar klimatet.
Människans möjliga fördröjning av en nutida istid (Ruddiman)
Yngre Dryas : en tusenårig köldperiod i Nordeuropa förmodligen orsakad av att stora
mängder smältvatten från Nordamerika blockerade Golfströmmen
