38
Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring ur ett vetenskapligt perspektiv

Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Europahuset Inför CBD 2010

4e oktober 2010

Prof. Johan RockströmStockholm Resilience Centre

Stockholm Environment Institute

Biologisk mångfald och klimatförändring ur ett vetenskapligt perspektiv

Page 2: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Human growth20/80 dilemma

Ecosystems60 % loss dilemma

Climate550/450/350 dilemma

Surprise99/1 dilemma

”The Quadruple Squeeze”

Page 3: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Accelerated biodiversity loss during the Anthropocene

– The 6th Major extinction event in the History of Planet Earth

Growing evidence of importance of biodiversity - to sustaining ecosystem functioning and services- to prevent ecosystems from tipping into undesired states- to prevent other Earth system processes from flipping

THE GLOBAL DRAMA OF BIODIVERSITY LOSS

Page 4: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Atmospheric CO2 concentration

IGBP synthesis: Global Change and the Earth System, Steffen et al 2004

Etheridge et al. Geophys Res 101: 4115-4128

Page 5: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Northern hemisphere average surface temperature

IGBP synthesis: Global Change and the Earth System, Steffen et al 2004

Mann et al Geophys Res Lett 26(6): 759-762

Page 6: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Atmospheric N2O concentration

IGBP synthesis: Global Change and the Earth System, Steffen et al 2004

Machida et al Geophys Res Lett 22:2921-2925

Page 7: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Atmospheric CH4 concentration

IGBP synthesis: Global Change and the Earth System, Steffen et al 2004

Blunier et al J Geophy Res 20: 2219-2222

Page 8: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Ozone depletion

IGBP synthesis: Global Change and the Earth System, Steffen et al 2004

JD Shanklin British Antarctic Survey

Page 9: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Natural climactic disasters

IGBP synthesis: Global Change and the Earth System, Steffen et al 2004

Page 10: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Ocean ecosystems

IGBP synthesis: Global Change and the Earth System, Steffen et al 2004

FAOSTAT 2002 Statistical database

Page 11: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Shrimp farm production

IGBP synthesis: Global Change and the Earth System, Steffen et al 2004

WRI 2003, a guide to world resources

Page 12: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Coastal zone nitrogen flux

IGBP synthesis: Global Change and the Earth System, Steffen et al 2004

Mackenzie et al 2002.

Page 13: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Tropical rainforest and woodland loss

IGBP synthesis: Global Change and the Earth System, Steffen et al 2004

Richards, the Earth as transformed by human action, Cambridge University Press

Page 14: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Domesticated land

IGBP synthesis: Global Change and the Earth System, Steffen et al 2004

Klein Goldewijk and Batties

Page 15: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Species extinctions

IGBP synthesis: Global Change and the Earth System, Steffen et al 2004

Wilson, the Diversity of Life.

Page 16: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

The Planetary Response to the drivers of the Anthropocene

From: Steffen et al. 2004

”the great acceleration of the human entreprise”,Professor Will Steffen

1900 1950 2000

CO2, N2O, CH4 concentrations

Overfishing

Land degradation

Loss Biodiversity

…..

2010

-202

0

Page 17: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Human Development in an era of rapid global

change

Mitigation and Adaptation to Global environmental change

Ecological Resilience and the capacity to persist, adapt and transform in the face of shocks

Ecological functions and Ecosystem services

Biological Diversity

Insights into the funda-mentals of human well-being

Page 18: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

5

4

3

2

1

0

Page 19: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring
Page 20: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Biodiversity and ecosystem functions

functional diversity (functional complementarity)species that perform different ecosystem functions (nitrogen fixation, pollination, etc.)

response diversitySpecies (gene complexes) that perform the same function in different ways with different response capacities to environmental changes (redundancy, biological insurance)

Page 21: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Sources of resilienceWhat is required for coral reefs to regenerate

after disturbance?

Biodiversity Biodiversity provides resilienceprovides resilience

Bellwood, Hughes, Folke & Nystrom, Nature 2004

Page 22: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

1

2

• overfishing, coastal eutrophication

• phosphorous accum- ulation in soil and mud

• fire prevention

3

state shift

• disease, hurricane

• flooding, warming, overexploitation of predators

• good rains, continu- ous heavy grazing

coral dominance

clear water

grassland

4

algal dominance

turbid water

shrub-bushland

Valuable Ecosystem Services Loss of ecosystem services(Desirable) (Undesirable)

Page 23: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Disturbance regimes and multiple social-ecological feedbacksRealising the risks of biodiversity loss

-Borneo rainforest-palmoil-fire dynamics- Water resources, land-water degradation, climate change and world food prices- Wealth, lifestyles, meat consumption, livestock dynamics

Page 24: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Gulf of Maine – a disaster in the making? co-management success in disguise

23-04-21 Johan Rockström and Carl Folke, Stockholm Resilience Centre

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

0102030405060708090

2010200019901980197019601950Year

Div

ersi

ty (

H''

)

% L

obst

er

Near-future Lobster collapse

Declining ecological and Economic Diversity

Former Mixed fishery

Current Lobster monoculture

Page 25: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Photo: CC Jason Auch / Azote

Page 26: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Photo: S Zeff / Azote

Page 27: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Regime shifts in all systems

• Sub-system specific indices of ecosystem development (PC1 from PCA)

• Regimes identified using STARS on PC1s (red lines)

• Almost synchronous regime shifts in all sub-systems

Bothnian Bay (BB)

BB

BS

GF

GR

CBS

TS

Bothnian Bay (BS)

Gulf of Finland (GF)

Gulf of Riga (GR)

Central Baltic (CBS)

The Sound (TS)

Torsten Bleckner et al., 2009

Page 28: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

23-04-21 Johan Rockström and Carl Folke, Stockholm Resilience Centre

Australia: The Never- Ending Drought

Photo: The Canberra Times

Drought is into its 5th year across much of eastern Australia; this appears to be part of a 30-year drying trend in the region.

87% of New South Wales is currently drought-declared.

Water supplies of Sydney and Canberra are at their lowest levels in history; Sydney has less than two years remaining.

Drought, Fires and FoodA social transformation in the making?

In January 2003, violent wildfires devastatedCanberra, Australia’s capital city

Page 29: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

The Resilience of the Earth System

Page 30: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Our precarious predicament

”We have our foot on the accelerator driving towards the Abyss...”

Ban Ki-moon Secretary General of the UNSept 2009

Page 31: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Planetary Boundaries: Exploring the safe operating space for humanity in the Anthropocene (Nature, 461 : 472 – 475, Sept 24 - 2009)

Page 32: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Climate Change< 350 ppm CO2 < 1W m2

(350 – 500 ppm CO2 ; 1-1.5 W m2)

Ocean acidificationAragonite saturation

ratio > 80 % above pre-industrial levels

(> 80% - > 70 %)

Ozone depletion< 5 % of Pre-Industrial 290 DU

(5 - 10%)

Global Freshwater Use<4000 km3/yr

(4000 – 6000 km3/yr)

Rate of Biodiversity Loss

< 10 E/MSY(< 10 - < 1000 E/MSY)

Biogeochemical loading: Global N & P Cycles Limit industrial

fixation of N2 to 35 Tg N yr-1(25 % of natural fixation)

(25%-35%)P < 10× natural

weathering inflow to Oceans

(10× – 100×)

Atmospheric Aerosol Loading To be determined

Land System Change

≤15 % of land under crops

(15-20%)

Chemical Pollution Plastics, Endocrine Desruptors, Nuclear Waste Emitted globally

To be determined

Planetary Boundaries

Page 33: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Rockström et al. 2009 Nature, 461 (24): 472-475

Global fresh-water use

The real climate challenge

Page 34: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

0

2

4

6

8

10

12

14

16

1970 1980 1990 2000 2004

Gt C

/yr

CO2 from fossil fuels and other sourcesCO2 from land use changeCH4 from agriculture, waste and energyN2O from agriculture and othersF gases

Adapted from Canadell et al., 2007

Terrestrial and Marine Carbon

sinks

0123456789

10

Gt

Carb

on

/yr

ocean

land

Fossil CO2

Land CO2

Agric/waste/energy CH4

Agric/others N2O

CFCs/Tropospheric O3

Page 35: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Rate of Biodiversity LossAvoid large scale irreversible loss of functional diversity and ecological resilience

• The current and projected rate of biodiversity loss constitutes the sixth major extinction event in the history of life on Earth – the first to be driven by human activities on the planet

• Biodiversity plays a key role for functional diversity and thereby ecosystem resilience

• Humans have increased the rate of species extinction by 100-1,000 times the background rates that were typical over Earth’s history

• Average global extinction rate projected to increase another 10-fold, to 1,000-10,000 E/MSY during the current century

Page 36: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Biodiversity LossSetting the boundary:

• Suggesting a safe planetary boundary (here placed at 10 E/MSY)

• within an order of magnitude of the natural background rate

Page 37: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

Biodiversity provides resilience for humanity in

an era of rapid global change

Page 38: Europahuset Inför CBD 2010 4e oktober 2010 Prof. Johan Rockström Stockholm Resilience Centre Stockholm Environment Institute Biologisk mångfald och klimatförändring

The institutional capacities to manage the earth’s ecosystems are evolving more slowly than man’s overuse of the same systems.