1

1. TIINA SISTEMULUI TERESTRU GLOBAL (STG).

CADRUL TEORETIC I CONCEPTUALOBIECTIVE:

Informaiile prezentate n capitolele care alctuiesc aceast tem familiarizeaz studenii cu elementele pe care le implic tiina Sistemului Terestru Global (STG), care are ca scop cercetarea interdisciplinar a modificrilor globale ale mediului, prin intermediul programelor globale de cercetare ale mediului.1.1. Orientri prioritare n cercetarea mediului. Programe globale de cercetare a mediuluiSistemul Terestru este ntr-o continu transformare, relaiile dintre geosfere fiind reflectate n trsturile regionale ale mediului i n dinamica unor circuite planetare, cum sunt circuitele biogeochimice (mai ales ciclul carbonului), circulaia termohalin, circuitele atmosferice etc. Spre exemplu, atmosfera este esenial pentru existena vieii i n acelai timp compoziia ei este modificat profund de biosfer. Ciclul hidrologic asigur legturi complexe ntre atmosfer, oceanul planetar i apele continentale. n acelai timp ciclul hidrologic este puternic modificat de schimbrile utilizrii terenurilor, de despduriri i de deertificare. Oceanul Planetar are un rol deosebit n modificarea ciclurilor biogeochimice, ntre ocean, atmosfer i criosfer existnd legturi de tip conectiv i teleconectiv. Cele mai complexe interaciuni se produc n zonele de coast unde se nregistreaz i cea mai accentuat presiune antropic asupra mediului.Modificrile globale ale mediului sunt studiate n cadrul urmtoarelor programe internaionale: Programul Internaional Geosfer-Biosfer; Programul Dimensiunea Uman a Modificrilor Globale ale Mediului; Programul Mondial de Cercetri Climatice i DIVERSITAS. Cercetrile efectuate n cadrul acestor programe sunt integrate ntr-o serie de proiecte comune care sunt reunite n cadrul unui program numit Parteneriatul pentru tiina Sistemului Terestru (Earth Science System Partenership, ESSP).

Programul Internaional Geosfer-Biosfer. Studiul Modificrilor Globale (The International Geosphere-Biosphere Programme: A study of Global Change IGBP) a fost fondat n anul 1986 de ICSU, Romnia devenind membr ncepnd cu anul 1992.

Obiectivele programului constau n descrierea i nelegerea proceselor interactive fizice, chimice i biologice care regleaz Sistemul Terestru Global, unicul mediu favorabil vieii, modificrile care se produc n acest sistem i nivelul n care acestea sunt influenate de activitile umane (IGBP Directory, 2004). Noua structur a acestui program denumit IGBP II este construit n jurul celor trei componente majore ale Sistemului Terestru (ocean, uscat terestru i atmosfer), precum i la interfaa dintre ele (Fig. 1.1.).

Fig. 1.1. Domeniile prioritare de studiu i tendinele recente de integrare ale

cercetrilor globale (Global Change Newsletter, 2002).

Activitile IGBP se concentreaz asupra a opt teme majore care sunt studiate n cadrul unor proiecte interdisciplinare, numite proiecte nucleu:

1. Proiectul Internaional pentru studiul Chimiei Atmosferei Terestre (International Global Atmospheric Chemistry Project IGAC) studiaz relaia dintre componentele atmosferice, procesele fizice, chimice i biologice i clim. Obiectivele principale ale proiectului constau n nelegerea rolului chimiei atmosferice n sistemul climatic, determinarea efectelor modificrilor n emisiile i depunerile regionale ale unor constitueni atmosferici care controleaz climatul global (gaze cu efect de ser, metan i oxizi de azot, aerosoli i nuclei de condensare a norilor, ozon i alte gaze urm). Pentru rezolvarea acestor aspecte cercetrile se concentreaz asupra inventarierii emisiilor de gaze prin reele de monitorizare, modelrii matematice a unor sisteme globale i precizrii unor particulariti ale troposferei i stratosferei. Studiile asupra troposferei nalte sunt legate de cele ale proiectului referitor la procesele stratosferice i la rolul lor n clim (Stratospheric Processes and their Role in Climate - SPARC) din cadrul Programului Climatic Mondial (WCRP).2. Proiectul Ocean este organizat pentru cercetarea interdisciplinar a unor obiective comune din cadrul proiectelor Dinamica Global a Ecosistemelor Oceanice (Global Ocean Ecosystem Dymanics - GLOBEC) i Proiectul privind biogeochimia marin integrat i cercetarea ecosistemelor (Integrated Marine Biogeochemistry and Ecosystem Research - IMBER). Proiectul GLOBEC este unul dintre cele mai vechi proiecte nucleu IGBP, adoptat n 1995, avnd ca scop nelegerea n detaliu a structurii i funcionrii ecosistemului oceanic la nivel global, a subsistemelor sale majore i a modului n care schimbrile ecosistemelor marine vor afecta sistemul terestru global prin identificarea i cuantificarea mecanisemelor de rspuns. Proiectul nrudit IMBER a fost iniiat n 2001 cu scopul nelegerii modului n care interaciunile dintre ciclurile biogeochimice i ecosistemele maritime rspund la modificrile globale i modul n care se reflect asupra Sistemului Terestru.

3. Proiectul Internaional al Uscatului Terestru (Global Land Project - GLP) nglobeaz cercetrile referitoare la interaciunea dintre societate i resursele naturale ale ecosistemelor terestre i acvatice. Strategia proiectului se axeaz pe modificarea relaiilor om-mediu la scar local i regional, deoarece modificrile n starea i funcionarea ecosistemelor i activitilor umane legate de ele tind s aib efecte majore la aceste scri. Strategia de cercetare asigur cadrul pentru studii detaliate privind vulnerabilitatea i dezvoltarea durabil a sistemului terestru n diferite regiuni ale lumii. Proiectul nrudit Modificarea Utilizrii Terenurilor i a Cuverturii Terestre (Land Use / Cover Change - LUCC) a completat, n octombrie 2005, cercetarea n cadrul acestui proiect.

4. Interaciunea Uscat-Ocean n Zonele de Coast (Land-Ocean Interactions in the Coastal Zone - LOICZ) se concentreaz asupra fluxurilor de materie i energie dintre uscat, mare i atmosfer, fiind urmrite efectele globale ale ridicrii nivelului Oceanului Planetar. n cadrul acestui proiect se realizeaz evaluarea, modelarea i predicia modificrilor globale ale zonelor costiere sub presiuni multiple i ca o parte integral a Sistemului Terestru.

n zonele de coast, care ocup circa 18% din suprafaa uscatului terestru, este concentrat 60% din populaia Globului i 2/3 dintre oraele cu o populaie de peste 1,6 milioane locuitori. Partea submers a acestor zone furnizeaz circa 90% din producia de pete i importante resurse de petrol i gaze.

5. Studiul suprafeei oceanului i a atmosferei joase (Surface Ocean-Lower Atmosphere Study - SOLAS) are ca scop nelegerea interaciunilor biochimice i fizice dintre ocean i atmosfer i modul n care acest cuplu este influenat sau influeneaz modificrile globale ale mediului. Cercetrile interdisciplinare au nceput din anul 2001 asupra urmtoarelor aspecte: interaciunile biogeochimice dintre ocean i atmosfer, procesele de schimb la interfaa aer-ocean, rolul transportului i transferului de materie i energie n stratele atmosferice i oceanice de limit, fluxurile de CO2 i de alte gaze active dintre aer i apa marin.6. Studiul integrat al ecosistemelor terestre i al proceselor atmosferice (Integrated Land Ecoystems-Atmosphere Processes Study - iLEAPS). Progresele tiinifice recente au condus la contientizarea importanei interconexiunilor dintre procesele biosferice, compoziia atmosferei, utilizarea terenurilor i schimbul de energie i ap la nivelul suprafeei terestre n funcionarea sistemului climatic. Obiectivele acestui proiect cuprind nelegerea modului n care interaciunea dintre procesele fizice, chimice i biologice transfer i transform energia i materia la interfaa pmnt-atmosfer; determinarea implicaiilor acestor procese pentru Sistemul Terestru i determinarea modului n care activitile umane sunt influenate sau infleuneaz acest sistem integrat.7. Modificrile Globale din Trecut (Past Global Changes-PAGES). Acest proiect urmrete evaluarea modificrilor climei din trecut pentru elaborarea unor modele predictive i precizarea cauzelor acestor modificri, precum i aspectele referitoare la interaciunile din trecut dintre activitile umane i modificrile mediului.

8. Proiectul privind analiza, integrarea i modelarea la nivel global (Global Analysis, Integration and Modelling - GAIM) a fost nlocuit, n anul 2005, de Analiza, integrarea i modelarea Sistemului Terestru (Analysis, Integration and Modelling of the Earth System - AIMES). n cadrul celor dou proiecte se preconizeaz dezvoltarea unor serii de modele bazate pe relaia dintre sistemele biogeochimice, clim i perturbaiile antropogene, precum i realizarea de experimente virtuale la scar global privind modificrile trecute, prezente i viitoare ale Sistemului Terestru. Proiectul se desfoar n colaborare cu grupurile de modelare ale Programului Climatic Mondial (WCRP) i ale Programului Internaional Dimensiunea Uman a Modificrilor Globale ale Mediului (IHDP).

Corelarea activitilor complexe din cadrul celor 8 proiecte - nucleu ale Programului Internaional Geosfer-Biosfer este asigurat prin existena unor baze de date comune, prin analize globale nsoite de elaborarea unor modele n comun i prin dezvoltarea unor iniiative regionale nsoite de activiti legate de pregtirea specialitilor.Programul Internaional Dimensiunea Uman a Modificrilor Globale ale Mediului (International Human Dimensions Programme of Global Environmental Change - IHDP) a fost lansat oficial n 1990 i are ca obiectiv studierea relaiilor complexe dintre activitile umane i procesele naturale.

Schimbrile climatice, reducerea stratului protector de ozon, tendina de ridicare a nivelului Oceanului Planetar, extinderea deerturilor i a suprafeelor despdurite, intensificarea dezastrelor naturale, reducerea biodiversitii sunt numai o parte dintre cele mai importante modificri legate de accentuarea presiunii umane asupra mediului. Acestea au ptruns din domeniul tiinific n sfera politic i n contiina public fiind solicitate politici noi de mediu pentru atenuarea efectelor n adaptarea la modificrile globale ale mediului.

Dimensiunile umane ale modificrilor globale ale mediului cuprind att cauzele, ct i consecinele aciunilor individuale i colective ale oamenilor care determin modificarea sistemelor fizice i biologice i afecteaz calitatea vieii i dezvoltarea durabil n diferite pri ale globului (IHDP Annual Report, 2000).

Principalele probleme care sunt n curs de evaluare n cadrul acestui program rspund urmtoarelor ntrebri:

- cum contribuie activitile umane la modificrile globale ale mediului?

- de ce sunt ntreprinse aceste activiti?

- cum influeneaz modificrile globale viaa oamenilor?

- ce aciuni pot s fie ntreprinse pentru a rspunde acestor modificri, pentru a le atenua efectele i pentru a le reduce? (IHDP Briefing Note, April 1999).Activitile desfurate n cadrul acestui program sunt structurate n patru proiecte majore: Dimensiunea Instituional a Modificrilor Globale ale Mediului (Institutional Dimensions of Global Environmental Change-IDGEC); Modificrile Globale ale Mediului i Securitatea Uman (Global Environmental and Human Security - GECHS); Transformrile Industriale (Industrial Transformation - IT) i Modificrile Utilizrii Terenurilor i ale Cuverturii Terestre (Land Use / Cover Change - LUCC) proiect comun cu IGBP, nlocuit n octombrie 2005 cu Proiectul Terestru Global (Global Land Project GLP).

Cercetrile din cadrul acestor proiecte contribuie la dezvoltarea unor colaborri internaionale interdisciplinare ample i la formularea unor concluzii utile pentru fundamentarea tiinific a deciziilor politice legate de numeroase aspecte cum sunt: resursele alimentare i foametea, calitatea resurselor de ap, starea de sntate a populaiei. Programul Mondial de Cercetri Climatice (World Climate Research Programme - WCRP) a fost iniiat n 1979 pentru studierea sistemului climatic fizic al Terrei cu scopul prognozrii modificrilor climatice regionale i globale i al impactului activitilor antropice asupra climatului.

n cadrul programului sunt studiate cantitativ cele patru componente fizice ale sistemului climatic: atmosfera global, suprafaa uscatului, Oceanul Planetar, Criosfera (calotele glaciare, ghearii i nveliul de zpad). Datele obinute din msurtori au permis o mai bun nelegere a unor procese eseniale atmosferice hidrologice i oceanografice fiind realizate modele operaionale care permit prognozele pe termen scurt i mediu.

S-au fcut studii aprofundate asupra relaiilor ocean-atmosfer n zonele tropicale ale Oceanului Pacific fiind precizate particularitile fenomenului ENSO (El Nio - Southern Oscillation) i au fost puse bazele Sistemului global de observare a Oceanului Planetar.

Proiectul experimental referitor la energia global i la circuitul hidrologic (Global Energy and Water Cycle Experiment - GEWEX) ofer date eseniale referitoare la radiaie, nori, aerosoli, precipitaii i temperaturi iar proiectul Procese Stratosferice i rolul lor n climat (Stratospheric Processes and Their Role in Climate - SPARC) integreaz studiile asupra mecanismelor modificrii temperaturii n stratosfer.

Pentru investigarea oceanelor a fost iniiat proiectul Experimentul asupra Circulaiei Apelor n Oceanul Planetar (World Ocean Circulation Experiment - WOCE), considerat printre cele mai ample studii asupra relaiilor ocean / atmosfer.

Un alt proiect cu implicaii majore pentru modificrile climei este Climatul i Criosfera (Climate and Criosphere-CliC), care se refer la efectele schimbrii climei asupra covorului sezonier de zpad, asupra permafrostului, a ghearilor continentali i a banchizei care la rndul lor exercit influene ireversibile asupra climei. Criosfera este n acelai timp un indicator sensibil al tendinelor de nclzire a climei i prezint interaciuni globale cu oceanul i cu atmosfera (WCRP, 2001).

Posibilitile de predicie ale schimbrilor climei la diferite scri temporale i spaiale formeaz obiectul de studiu al proiectului Variabilitatea i posibilitile de predicie ale climei (Climate Variability and Predictability - CLIVAR). Acest proiect se concentreaz asupra colectrii i analizrii datelor referitoare la paleoclima.

O atenie deosebit se acord elaborrii unor modele globale care permit simulri ale schimbrilor climei n relaie cu creterea coninutului de dioxid de carbon n atmosfer bazate pe prelucrarea datelor cu ajutorul unor computere performante. Programul Internaional DIVERSITAS a fost nfiinat n 1991 i este finanat de ase organizaii tiinifice i culturale internaionale ntre care UNESCO i ICSU (International Council for Science). Programul are ca obiectiv principal unificarea i corelarea diferitelor studii asupra biodiversitii ntr-un sistem unitar de cooperare international.

Elementele eseniale ale programului (Core Programme Elements - CPE) cuprind: efectele biodiversitii asupra funcionrii ecosistemelor; originile, meninerea i modificarea biodiversitii; sistematica, inventarierea i clasificarea biodiversitii; monitorizarea biodiversitii; conservarea i restaurarea durabil a biodiversitii. Aceste proiecte cuprind o serie de teme prioritare, semnificative pentru cercetarea interdisciplinar a mediului: biodiversitatea legat de soluri i sedimente; biodiversitatea marin; biodiversitatea microbian; biodiversitatea apelor continentale; dimensiunea uman a biodiversitii; speciile invadatoarea i efectele lor asupra biodiversitii; evaluarea biodiversitii montane (IGBP Directory 2000-2001).

Anul 2002 a fost declarat Anul Internaional al Observrii Biodiversitii urmnd s fie accentuate legturile cu organismele politice i de decizie pentru a sprijini mai eficient Convenia privind Diversitatea Biologic.

n anul 2003 a fost stabilit o nou etap de cercetare bazat pe trei proiecte nucleu cu obiective distincte.

Proiectul referitor la descoperirea biodiversitii (bioDiscovery), urmrete evaluarea biodiversitii pe glob i dezvoltarea bazei tiinifice pentru monitorizarea biodiversitii prin nfiinarea unor observatoare;

Proiectul privind serviciile ecologice (ecoServices), urmrete extinderea tiinei biodiversitii i funcionrii ecosistemelor la o scar mai larg, dezvoltarea unor mijloace efective pentru corelarea modificrilor n structura i funcionarea ecosistemelor, evaluarea rspunsului populaiei la modificrile n serviciile ecositemelor, precum i impactul modificrilor biodiversitii asupra sntii populaiei.

Proiectul referitor la dezvoltarea durabil a biodiversitii (bioSustainability), urmrete elaborarea unor reguli pentru a fi folosite de factorii politici i decizionali. Obiectivele sale cuprind evaluarea eficienei msurilor curente ntreprinse pentru conservarea i utilizarea durabil a biodiversitii, studiul factorilor sociali, politici i economici care determin pierderea biodiversitii, studiul interaciuni dintre populaie i biodiversitate n cadrul ecosistemelor urbane.

n cadrul acestui program internaional i desfoar activitatea trei reele internaionale interdisciplinare care se refer la diferite aspecte legate de ecosisteme.

Evaluarea biodiversitii montane la nivel global, nfiinat n 2002, desfoar cercetri pe terenurile accidentate, cu climat extrem i presiune sever n utilizarea terenurilor, condiii care fac ecosistemele montane printre cele mai vulnerabile de pe glob.

Studiul biodiversitii agricole examineaz sistemele agricole i plantaiile prin efectuarea de cercetri privind utilizarea terenurilor i modul n care afecteaz biodiversitatea i economia ecologic.

Biodiversitatea apelor dulci, reea de cercetare care urmrete identificarea i monitorizarea biodiversitii apelor dulci i rolul n funcionarea ecosistemelor, precum i interaciunea dintre procesele biologice i sociale.

Pentru o mai bun integrare a cercetrilor referitoare la Sistemul Terestru Global, n anul 2001 a fost organizat o nou structur denumit Parteneriatul pentru tiina Sistemului Terestru (Earth Science System Partenership, ESSP), n cadrul creia cele patru programe globale (IGBP, IHDP, WCRP, Diversitas) sunt reunite pentru a desfura cinci proiecte comune. Proiectul Global al Carbonului (Global Carbon Project GCP), avnd ca scop nelegerea ciclului global al carbonului, include dimensiunile biofizice i antropice ale acestuia, ca i interaciunile dintre ele.

Modificrile globale ale mediului i sistemul hranei (Global Environmental Change and Food Systems - GEOCAFS), pune n eviden aspectele referitoare la vulnerabilitatea activitilor de asigurare a hranei n raport cu modificrile globale ale mediului. n cadrul acestui proiect se elaboreaz strategii pentru diminuarea impactului modificrilor globale asupra sistemului de hran.

Proiectul privind sistemul global al apei (Global Water System Project GWSP) studiaz modul n care activitile umane modific sistemul hidrologic global, precum i implicaiile socio-economice i de mediu rezultate din modificrile antropogene ale sistemului hidrologic global.

Proiectul Modificrile globale ale mediului i sntatea uman (Global Environmental Change and Human Helath), n parteneriat cu Organizaia Mondial a Sntii, evalueaz impactul trecut, prezent i viitor al modificrilor globale ale mediului asupra sntii populaiei i urmrete introducerea n agenda politic a msurilor de diminuare a hazardului i de adaptare.

Proiectul Sistemul Modificrilor Globale pentru Analiz, Cercetare i Instruire (Global Change System for Analysis, Research and Training - START) grupeaz un sistem de reele regionale de cercetare cu scopul de a asigura colaborarea dintre instituii i specialiti n vederea cercetrii aspectelor regionale ale modificrilor globale, evalurii impactului rezultatelor la nivel regional, asigurarrii unei informri regionale adecvate a factorilor de decizie i guvernelor. De asemenea, se urmrete mrirea capacitilor tiinifice n rile n curs de dezvoltare n domeniul modificrilor globale ale mediului.

Aceste proiecte reflect o etap nou de cercetare care pune n eviden progresele realizate n acest domeniu n ultimele dou decenii i necesitatea elaborrii unor sinteze interdisciplinare cuprinztoare.

BIBLIOGRAFIE

Blteanu, D. (1994), IGBP, WCRP, IHDP Related activities in Romania, Proceedings of the ENRICH Seminar, Budapesta, UngariaBlteanu, D. (2002), Cercetarea interdisciplinar a modificrilor globale ale mediului, Modificrile globale ale mediului. Contribuii tiinifice romneti, Editura ASE

Blteanu, D., Mihaela erban (2005), Modificrile globale ale mediului. O evaluare interdisciplinar a incertitudinilor, Editura Coresi, Bucureti.Bloom, A.L. (1978), Geomorphology, Prentice Hall Inc., New Jersey

Constantinescu, L. (1991), O Mare Aventur tiinific, Academica, an I, nr. 7, Bucureti

Mehedini, S. (1967), Opere Alese, sub redacia V.Mihilescu, Ed. tiinific, Bucureti Roberts, N. (2002), Schimbrile majore ale mediului, Editura All EducationalStrahler, A. (1963), The earth sciences, New York, Harper(Row* * * (1968), The Enciclopaedia of Geomorphology, Ed. by R.W. Fairbridge, New York

* * * (1997), A synthesis of GCTE and related research, IGBP Science, no. 1*** (2000), IGBP Directory 2000/2001, The International Geosphere-Bisphere Programme: A study of Global Change of the ICSU, Stockholm, Suedia

* * * (2001), International Human Dimensions Programme on Global Environmental Change (IHDP), Annual Report 2000, Bonn, Germania

* * * (2001), Global change and the Earth System: a planet under pressure, IGBP Science, 4

*** (2004), IGBP Directory 2004/2005, The International Geosphere-Biosphere Programme: A study of Global Change of the ICSU, Stockholm, Suedia

www.igbp.kva.se NTREBRI DE AUTOEVALUARE1. Menionai principalele programe internaionale de cercetare a modificrilor globale ale mediului

2. Care sunt temele majore studiate n cadrul programului IGBP?

3. Enumerai proiectele importante iniiate n cadrul programului WCRP.

4. Ce implic Parteneriatul pentru tiina Sistemului Terestru?SINTEZ A NOIUNILOR I TERMENILOR IMPORTANI

tiina Sistemului Terestru Global, programe globale de cercetare (Programul Internaional Geosfer-Biosfer IGBP, Programul Dimensiunea Uman a Modificrilor Globale ale Mediului IHDP, Programul Mondial de Cercetri Climatice WCRP, Diversitas), Parteneriatul pentru tiina Sistemului Terestru (Earth Science System Partenership, ESSP).

125