讲解员:“荒漠化”,气候变化的作用

沙漠化被描述为“我们这个时代所面临的最严峻的环境挑战”,气候变化正在使情况变得更糟。

虽然这个词可能会让你想起风刮的撒哈拉沙漠的沙丘或绝大盐田的喀拉哈里沙漠,这个问题远远超出那些生活在和全世界的沙漠,威胁到粮食安全和生计的超过二十亿人。

气候变化的共同影响,土地管理不善和不可持续的淡水使用了世界上缺水的地区日益退化。这使得土壤不能够支持农作物、牲畜和野生动物。

本周,政府间气候变化专门委员会(IPCC)将发布其特殊的报告气候变化和土地。这份报告,写的数以百计的科学家和研究人员来自世界各地,投入一个七章只沙漠化的问题。

碳简短报告之前,看着沙漠化,气候变化扮演的必威手机官网角色和在世界各地的影响。

沙漠化的定义

1994年,联合国建立了联合国防治荒漠化公约》(UNCCD)作为“唯一具有法律约束力的国际协议环境与发展与土地可持续管理”。公约本身是一个响应调用在联合国地球峰会1992年在里约热内卢举行的谈判对荒漠化国际法律协议。

UNCCD沙漠化的定义协议采用在1994年的政党。它指出,荒漠化意味着“土地退化在干旱、半干旱和干燥的半湿润地区产生的各种因素,包括气候变化和人类活动”。

因此,而不是荒漠化意义的文字扩张的沙漠,这是一个总称,在世界缺水地区的土地退化。这个退化包括临时或永久土壤质量下降,植被、水资源或野生动物,例如。它还包括土地的恶化的经济生产力——比如能够为商业或农业土地生存的目的。

干旱、半干旱和干燥的半湿润地区统称为“旱地”。不出所料,这些地区每年获得相对较少的雨或雪。严格意义上说,他们是由UNCCD“极地和sub-polar区域以外的地区,年降水量的比例潜在蒸散落在范围从0.05到0.65”。

简单来说,这意味着该地区降雨量之间收到5 - 65%的水通过蒸发和它有可能失去蒸腾作用分别从地表和植被(假定足够的水分是可用的)。任何区域接收超过,这被称为“潮湿”。

你可以更清楚地看到这个地图,发现的世界旱地不同等级的橙色和红色的阴影。旱地包含大约38%的地球的土地面积,覆盖北部和南部非洲,北美西部,澳大利亚,中东和中亚。旱地是约27亿人(pdf)其中90%生活在发展中国家。

旱地是特别容易受到影响土地退化,因为降水稀少且变量以及土壤肥力较差。但这种退化是什么样子呢?

有许多的方法会降低。的一个主要流程是侵蚀,逐渐分解和去除的岩石和土壤。这通常是通过一些自然之力——诸如风、雨和/或波浪,但可以通过活动加剧了包括耕作、放牧和砍伐森林。

土壤肥力的丧失是另一种形式的退化。这可以通过营养物质的损失,如氮、磷、钾、有机质的数量的下降在土壤中。例如,水土流失的水造成全球损失高达42吨的氮和磷26吨每年。在耕种的土地上,这不可避免地需要通过肥料取代大量成本。土壤也受到盐化-盐含量的增加和酸化化肥的过度使用。

还有很多其他的流程列为退化,包括损失或植被类型的转变和覆盖,土壤的压实和硬化,增加森林大火,通过过度抽取地下水水位下降。

混合的原因

根据一项最近的报告从政府间生物多样性和生态系统服务科学政biwei6868策平台(IPBES),“土地退化几乎总是多个相互作用的原因”的结果。

荒漠化的直接原因大致可分为相关的土地——或者不是——如何管理和那些与气候有关。前者包括因素如砍伐森林、过度放牧的牲畜,过度种植的作物和不合适的灌溉;后者包括自然气候变化和全球变暖的人为温室气体的排放。

然后是根本原因,IPBES报告指出,包括“经济、人口、技术、制度和文化驱动程序”。

先看了看气候的作用,一个重要因素是,陆地表面比地球表面变暖更快。(最近的研究显示,这是因为“递减率”——速度,气温随高度减小穿过大气层——正在经历海洋比陆地更大的减少。这导致较小的增加的海洋表面温度比地面随着全球气温升高)。因此,尽管全球平均气温1.1摄氏度左右温暖的现在比前工业化时期,陆地表面的温度上升了大约1.7摄氏度。下面的图表比较土地温度的变化在四个不同的记录,全球平均气温自1970年以来(蓝线)。

全球平均土地温度从四个数据集:CRUTEM4(紫色),美国国家航空航天局(红色),NOAA(黄色)和加州大学伯克利分校(灰色)1970年至今,相对于1961 - 90年基准。从HadCRUT4记录也表明全球气温(蓝色)。图通过碳短暂使用必威手机官网Highcharts。

虽然这持续,人类造成的气候变暖本身会增加植被,所面临的热应力也有关极端天气事件恶化解释说,林赛Stringer教授教授在环境与发展利兹大学第一作者和即将到来的联合国政府间气候变化专门委员会的章土地退化土地上报告。她告诉碳简要:必威手机官网

“气候变化影响等极端事件的频率和幅度的干旱和洪水。自然干燥的地区例如干旱可以产生巨大影响植被和生产力,特别是土地被大量的牲畜。植物由于缺水死亡,土壤变得光秃秃的,更容易受到风的侵蚀,最终被水当雨水。”

(特约记者评论在她的角色在她家的机构,而不是在她的能力作为一个作者IPCC。是这样的科学家在本文中引用。)

自然气候变化和全球变暖也会影响世界各地的降雨模式,从而导致沙漠化。降雨量有陆地表面的冷却效果,所以降雨量下降在高温下可以让土壤变干,变得更容易流失。另一方面,强降雨侵蚀土壤本身,会导致洪涝灾害和沉降。

例如,大范围的干旱和有关沙漠化——在非洲萨赫勒地区在20世纪下半叶的自然波动有关大西洋、太平洋和印度洋,而研究也表明降雨是由部分复苏在地中海气候变暖海洋表面温度。

怀中Michaelides博士高级讲师旱地研究小组在布里斯托大学作者之一的沙漠化土地IPCC报告的章,描述了一个干燥的气候转变为主要气候变暖对荒漠化的影响。她告诉碳简要:必威手机官网

“气候变化的主要作用是通过aridification,向一个更进步变化的气候干旱状态——即降雨减少与蒸发的需求——这直接影响供水植被和土壤。”

气候变化也是一个因素野火,导致变暖——有时干燥季节火灾提供了理想的条件。气候变暖可以加速土壤中有机碳的分解,使他们耗尽不能够保持水分和养分。

以及物理对景观的影响,气候变化可能对人类的影响”,因为它减少了适应和生计选项,可以驱使人们overexploit土地”,斯金格。

指过度开发土地,人类可以处置失当,导致降解。也许最明显的方式是通过砍伐森林。移除树木会扰乱土壤中的养分的平衡和土壤带走了根帮助绑定在一起,被侵蚀的危险和清洗或吹走。

森林也扮演了一个重要的角色在水循环——特别是在热带地区。例如,研究发表于1970年代显示,亚马逊雨林产生大约一半的降雨。这意味着清除森林经营的风险,导致当地气候干燥,增加荒漠化的危险。

粮食产量也是沙漠化的主要因素。不断增长的粮食需求农田扩展到森林和草原集约农业方法的,并使用最大化收益。过度放牧牲畜的地带牧场植被和养分。

这种需求通常可以有更广泛的政治和社会经济驱动力,斯金格:

“例如,欧洲对肉类的需求可以推动林地在南美洲的间隙。虽然沙漠化是经验丰富的在特定位置,司机是全球,主要从流行的全球政治和经济体系。”

本地和全球影响

当然,这些司机可以孤立存在的。气候变化与人类其他司机的退化,比如“不可持续的土地管理和农业扩张,导致或加剧这些沙漠化过程”,说阿利博士Mirzabaev,高级研究员波恩大学和协调作者沙漠化土地IPCC报告的章。他告诉碳简要:必威手机官网

“[结果]下降,农作物和牲畜生产力、生物多样性的丧失,增加森林大火在某些领域的机会。自然,这些将会对食品安全的负面影响和生计,尤其是在发展中国家。”

斯金格说沙漠化经常会带来“植被的减少,所以更裸露的地面,缺少水,和土壤盐化灌溉地区”。这也就意味着一个生物多样性的丧失和可见疤痕的景观通过侵蚀和沟壑下面的暴雨的形成。

“荒漠化已经导致了全球生物多样性的丧失”,补充道乔伊斯Kimutai从肯尼亚气象部门。Kimutai,同时也是作者在荒漠化土地IPCC报告的章,讲述碳简要:必威手机官网

“野生动物,特别是大型哺乳动物,有有限的能力及时适应气候变化和荒漠化的耦合效应”。

例如,一个研究巴基斯坦(pdf)科里斯坦的沙漠地区发现“动植物已经变薄与严重程度的增加逐渐desertization”。和一个研究蒙古发现“所有物种丰富度和多样性指标显著下降”,因为放牧和不断上升的温度在过去的20年。

土地退化也可以打开外来入侵物种和那些不适合放牧牲畜,Michaelides说:

“在许多国家,荒漠化意味着土壤肥力下降,植被的减少,特别是草覆盖,和更多的侵入性灌木物种。实际上,这并不可用土地放牧的后果,,工作效率较低的土壤。生态系统开始寻找不同的方式更耐旱灌木入侵曾经是草地和更多的裸露的土壤暴露。”

这“对粮食安全造成毁灭性的后果,生计和生物多样性”,她解释说:

“粮食安全和生计土地紧密相联,荒漠化特别直接的后果。东非的例子是许多国家,特别是索马里、肯尼亚和埃塞俄比亚,一半以上的人口是牧民依赖健康的牧场维持生计。仅在索马里,牲畜贡献约40%的GDP(国内生产总值)。”

的UNCCD的估计约12公顷的生产性土地荒漠化和干旱每年损失。这是一个每年可以生产20吨的粮食。

这有一个相当大的财务影响。在尼日尔,例如,退化引起的土地利用变化量的成本其国内生产总值的11%左右。同样在阿根廷,“全损的生态系统服务由于土地利用/覆盖变化,湿地退化和用地管理实践在牧场退化和选定的农田”相当于约16%的GDP。

牲畜的损失,降低作物产量和粮食安全是人类的影响很明显下降荒漠化,斯金格说:

“人们以不同的方式应对这些挑战,不吃饭节约粮食;购买他们所能——这是困难的对于那些生活在贫困和其他一些生计选择——收集野生食物,在极端条件下,通常结合其他司机,人们远离灾区,放弃土地。”

人特别容易受到沙漠化的影响,他们“不安全的产权,很少有经济支持农民,哪里有高水平的贫困和不平等,而治理薄弱”,斯金格补充说。

沙漠化的另一个影响是增加沙子和沙尘暴。这些自然现象,有各种名称,“热风”、“哈布沙暴”、“黄尘埃”,“白色风暴”,和“守卫”——发生在强风吹松散的沙子和灰尘从光秃秃的,干燥的土壤。研究表明全球年度粉尘排放增加了25%在19世纪晚期和今天,气候变化和土地利用变化的关键驱动因素。

沙尘暴在中东,例如,“近年来越来越频繁和强烈”,最近的研究发现。这推动了“长期减少降雨推广应用低土壤水分和植被”。然而,斯金格说,“这还需要进一步的研究来建立精确的气候变化之间的联系,沙漠化和灰尘和沙尘暴”。

沙尘暴对人类健康产生巨大影响,导致呼吸系统疾病如哮喘和肺炎,心血管问题和皮肤过敏,以及开放水源污染。他们也可以毁坏的基础设施,减少的效果太阳能电池板和风力涡轮机覆盖在灰尘,造成破坏公路、铁路和机场。

气候反馈

增加向大气中灰尘和沙子也是沙漠化的方法本身可以影响气候,Kimutai说。其他人包括“植被变化、地表反照率(地球表面的反射率),和温室气体通量”,她补充道。

大气中的尘埃颗粒散射入射辐射从太阳,减少表面变暖在本地,但增加它在上面的空气。他们还可以影响云的形成和寿命,可能降低降雨的可能性从而减少水分在已经干燥的地区。

土壤碳的一个非常重要的存储。前两米全球旱地的土壤,例如,存储估计6460亿吨碳——大约32%的碳在世界上所有的土壤。

研究显示土壤的水分含量是主要影响旱地土壤“mineralise”碳的能力。这是一个过程,也称为“土壤呼吸”,微生物分解土壤中的有机碳和将其转化为二氧化碳。这个过程也使土壤中的养分供植物生长时使用。

土壤呼吸表明土壤的维持植物生长的能力。通常,呼吸与土壤水分减少,下降微生物活动有效地停止。这减少了微生物释放二氧化碳,它还能抑制植物生长,这意味着植被占用更少的二氧化碳从大气中通过光合作用。总的来说,干燥的土壤更容易净排放的二氧化碳。

土壤变得更加干旱,他们将倾向于更少人能削减大气中的碳,从而会导致气候变化。其他形式的退化也一般向大气中释放二氧化碳,如森林砍伐、过度放牧和——被剥夺土地的植被森林大火。

映射问题

“世界上大多数旱地环境受沙漠化影响在某种程度上,“Michaelides说。

但是,强劲的全球荒漠化不是直截了当的,估计Kimutai解释道:

“当前的估计由于沙漠化的程度和严重性不同缺失和/或不可靠的信息。沙漠化过程的多样性和复杂性使其量化更加困难。研究使用不同的方法基于不同的定义。”

并确定沙漠化是困难,因为它往往会出现相对缓慢,Michaelides补充道:

“在过程的开始,沙漠化可能很难检测,因为它的缓慢可能需要几十年才能意识到一个地方正在发生变化。检测到它的时候,它可能很难停止或逆转。”

荒漠化在地球陆地表面第一次被映射在《华尔街日报》发表的一项研究经济地理在1977年。它指出:“世界上的大部分时间里,几乎没有好的信息在各个国家沙漠化的程度”。地图所示——分级区域沙漠化是“轻微”,“温和”、“严重”或“非常严重”的基于组合”发布信息,个人经验,与同事协商”。

1992年,联合国环境规划署(UNEP)发布了第一份“世界地图集的沙漠化”(填料)。它绘制全球人类造成的土地退化,大量吸收了UNEP-funded”人类活动导致的土壤退化的全球评估”(GLASOD)。GLASOD项目本身就是基于专家判断,超过250土壤和环境科学家导致区域评估输入其全球地图,它出版于1991年。

GLASOD地图所示,详细描述了全世界范围和程度的土地退化。它归类为退化成化学(红色阴影)、风(黄色)、物理(紫色)或水(蓝色)。

虽然GLASOD也用于二叠发表于1997年,地图受到了批评缺乏一致性和再现性。随后的数据集,如全球土地退化的评估和改进”(GLADA),从增加受益卫星数据。

然而,的时候第三叠——由欧洲委员会联合研究中心——在二十年后,作者决定采取一条不同的道路。正如报告所说:

“全球土地退化不能由单一指标映射或通过任何算术或模拟变量的组合。一个单一的全球土地退化的地图不能满足所有视图或需要。”

而不是单个指标,阿特拉斯认为一组14个变量常与土地退化,如干旱、牲畜密度、树损失和减少土地生产力。

因此,下面的地图——从阿特拉斯没有显示土地退化本身,但这些变量的“融合证据”一致。最多的国家的潜在问题(橙色和红色的阴影所示)——如印度、巴基斯坦、津巴布韦和墨西哥——因此认定为特别风险恶化。

未来

沙漠化不能以单一指标,也很难对如何做出预测的降解率在未来可能会改变。

此外,有许多社会经济贡献的司机。例如,直接受荒漠化影响的人数可能增加纯粹是因为人口增长。世界各地的人口生活在旱地预计将增加43%到四十亿年的2050。

气候变化对干旱的影响也是复杂的。气候变暖是一般更能从地表蒸发水分——潜在的增加干燥结合高温。

然而,气候变化也会影响降雨模式,和一个温暖的氛围可以容纳更多的水蒸气,潜在的增加平均和在一些地区强降雨。

还有一个概念上的问题区分长期变化的干燥地区干旱的相对短期性质。

一般来说,全球旱地面积将扩大随着气候变暖。预测下RCP4.5 RCP8.5排放场景表明,旱地将增加了11%和23%分别相比,1961 - 90。这将意味着旱地可以占50%或56%,分别的地球陆地表面到本世纪末,从目前的38%左右。

这种扩张的干旱地区会发生主要是“在西南北美,非洲的北部边缘,非洲南部和澳大利亚”,另一项研究说,“半干旱地区的主要扩张将发生在地中海的北边,南部非洲和北美和南美”。

研究还表明,气候变化已经增加世界各地的可能性和严重性的干旱。这一趋势可能会继续。例如,一项研究使用中间排放的场景,“RCP4.5”,项目”大量增加(相对意义上的50% -200%)在未来中度和重度干旱频率的大部分美洲,欧洲,南非,和澳大利亚”。

另一项研究指出,气候模型模拟“表明严重和广泛的干旱在未来30 - 90年在许多土地因降水减少和/或增加蒸发”。

然而,应该指出的是,并不是所有的旱地有望获得更多的干旱与气候变化。例如下面的地图,显示了一定程度的干旱的预测变化(定义为降雨量的比值潜在蒸散下,PET)到2100年RCP8.5气候模型模拟。红色阴影区域是那些将变得更加干燥,因为宠物会增加降雨多,而在绿色预计将变得湿润。后者包括非洲萨赫勒地区和东部地区,以及印度和中国北部和西部地区。

气候模型模拟还表明,降雨,当它发生时,将会更加激烈几乎整个世界,可能会增加土壤侵蚀的风险。预测表明,世界上大多数会看到16 - 24%的增长在2100年的极端降水强度。

解决方案

因此限制全球变暖的一个重要途径帮助控制沙漠化在未来,但还有其他的解决方案吗?

联合国已经指定的从2010年1月至2020年12月的十年“联合国十年沙漠和防治沙漠化”。十年是一个“机会变化的安全至关重要的长期能力旱地为人类的福祉提供价值”。

很清楚的是,预防比治疗更好,更便宜。“一旦发生沙漠化逆转”是非常具有挑战性的,Michaelides说。这是因为一旦“级联退化过程的开始,他们很难中断或停止”。

阻止沙漠化开始之前需要措施”防止水土流失,防止植被损失,防止过度放牧或土地管理不善”,她解释说:

“所有这些事情需要和政策从社区和政府共同努力,在大尺度上土地和水资源管理。即使是小规模的土地管理不善会导致退化在更大的尺度上,所以这个问题是非常复杂且难以管理。”

在联合国可持续发展大会2012年在里约热内卢,各方同意“努力实现土地退化中立世界的可持续发展”。这个概念的“土地退化中立”(LDN)随后UNCCD占据了也正式通过作为目标15.3的可持续发展目标2015年,联合国大会。

LDN的想法,详细解释了下面的视频,是一个层次结构的反应:首先避免土地退化,第二减少它发生,第三,以抵消任何新的降解通过恢复和恢复土地的地方。结果是,整体退化进入平衡——任何新的退化是补偿与逆转的退化。

“土地可持续管理”(SLM)是实现LDN关键目标,说玛利亚姆Akhtar-Schuster博士联合的UNCCD的biwei6868科学政策接口和审查编辑沙漠化土地IPCC报告的章。她告诉碳简要:必威手机官网

“可持续的土地管理实践,这是基于当地的一个区域的社会经济和生态条件,有助于避免荒漠化在第一时间也减少持续的降解过程。”

SLM本质上意味着土地的经济效益和社会效益最大化,同时维护和提高其生产力和环境功能。这可能包括一系列的技术,如循环放牧牲畜,增加土壤养分,使作物收获后残留在陆地上,捕捉泥沙和养分,否则会丢失流失,快速增长和种植树木提供躲避风。

但这些措施不仅可以应用在任何地方,指出Akhtar-Schuster:

“因为SLM必须适应当地环境不存在一刀切工具箱,以避免或减少沙漠化。然而,所有这些适应本地工具将有最好的效果如果是嵌入在一个集成的国家土地利用规划系统”。

斯金格认为有“没有银弹”预防和逆转沙漠化。,这并不总是相同的投资SLM谁从中受益的人,她解释说:

“一个例子将是土地使用者在流域上游退耕还林面积和减少水土流失进入水体。对于那些居住这降低了下游洪水风险减少沉降,也可以提供改善水质。”

然而,还有一个公平问题如果上游土地使用者支付新树和那些下游接收免费的好处,斯金格说:

”解决方案,因此需要确定谁“赢”和“输了”,应该合并策略,弥补或减少不平等。”

“每个人都忘记了,最后一部分股权和公平,“她补充道。的其他方面也一直被忽视的历史上是解决方案获得社区的支持,斯金格说。

研究显示使用传统的知识可以为解决土地退化是特别有益的。不仅仅是因为社区世代生活在旱地已经成功地这样做,尽管棘手的环境条件。

这个想法越来越被,斯金格说,应对“自上而下的干预”,证明了“无效的”,因为缺乏社区的参与。