Miljögeografi – Miljöfrågor på Tellus Termodynamikens förutsättningar : Ingen materia försvinner eller nyskapas Allting sprider sig – Entropin ökar 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 ? Hållbarhet – Bärkraft – Ekologiskt fotavtryck Vatten Förlust av jordbruksmark Sopor och avfall Biologiska kretslopp Anrikning av molekylsopor =miljögifter (Persistenta), tungmetaller / organiska ämnen Biodiversitet – utrotning av arter, Mass extinction? Kväve, Fosfor – Eutrofiering. Exemplet Östersjön Försurning Atmosfären : Ozon 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 (2015) ca 1,8 ha per person.

Välfärd (HDI) och ekologiska fotavtryck Jordens biokapacitet: 2.1 hektar per person(2008) , nu ca 1.8 ha/pers. Sweden http://www.footprintnetwork.org/en/index.php/GFN/page/human_development_index_graphic

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 ?

Panta Mera ! Sopor, Avfall Microplastic debris in a water sample 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

Producerar mat och syre till alla med hjälp av solens energi, 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 ? Nature 471, 51–57 (03 March 2011) 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)

Stages in the development of the Baltic Sea http://www. sgu 20 000 BP 16 000 BP

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 viscious self-reinforcing P-cycle 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 1. Spring blooming: High N-levels promote green algae bloom causing anoxic bottoms 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

Jordens klimat under ca.800 miljoner år Vår nuvarande istid 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 2016 : 404 ppm Ökar med 2,2 ppm/år 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 (dark blue on the map). It is caused by 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.

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 : Ex lilla istiden Lilla Istiden

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