Cercetarea interdisciplinara a modificarilor sistemului pamant

CERCETAREA INTERDISCIPLINARA A MODIFICARILOR SISTEMULUI PAMANT

Cercetarile globale sunt prin definitie interdisciplinare si integreaza eforturile conjugate a numeroase domenii stiintifice. Se contureaza o colaborare din ce in ce mai stransa cu factorii de decizie administrativi si politici si o largire a interactiunilor cu populatia, ceea ce impune o organizare transdisciplinara a cercetarii. In literatura de specialitate sunt numeroase dezbateri asupra mijloacelor de corelare a metodelor si a rezultatelor in conditiile existentei unor scari spatiale si temporale extrem de variate. Astfel, pentru stiintele naturii sunt importante intervale temporale de mii, sute de mii si chiar milioane de ani, pe cand pentru stiintele sociale, sunt semnificative intervalele de ani, zeci de ani sau secole.

Stabilirea unor corelatii temporale si spatiale intre diferite stiinte este esentiala pentru intelegerea dinamicii interdependentelor dintre geosfera si biosfera si a influentelor antropice asupra acestora la nivel local sau planetar. In acelasi timp este importanta recunoasterea incertitudinilor care persista in aceasta problema de la nivelul cercetarii pana la nivelul actiunii, situatie denumita plastic de cercetatorii francezi "gestionarea imprevizibilului".

SP este intr-o continua transformare, relatiile dintre geosfere fiind reflectate in trasaturile regionale ale mediului si in dinamica unor circuite planetare, cum sunt circuitele biogeochimice (mai ales ciclul carbonului), circulatia termohalina, circuitele atmosferice etc. Spre exemplu, atmosfera este esentiala pentru existenta vietii si in acelasi timp compozitia ei este modificata profund de biosfera. Ciclul hidrologic asigura legaturi complexe intre atmosfera, oceanul planetar si apele continentale. In acelasi timp ciclul hidrologic este puternic modificat de schimbarile utilizarii terenurilor, de despaduriri si de desertificare. Oceanul Planetar are un rol deosebit in modificarea ciclurilor biogeochimice, intre ocean, atmosfera si criosfera existand legaturi de tip conectiv si teleconectiv. Cele mai complexe interactiuni se produc in zonele de coasta unde se inregistreaza si cea mai accentuata presiune antropica asupra mediului.

MGM sunt studiate in cadrul urmatoarelor programe internationale: Programul International Geosfera-Biosfera; Programul "Dimensiunea Umana a Modificarilor Globale ale Mediului"; Programul Mondial de Cercetari Climatice si DIVERSITAS. Cercetarile efectuate in cadrul acestor programe sunt integrate intr-o serie de proiecte comune care sunt reunite in cadrul unui program numit Parteneriatul pentru Stiinta Sistemului Terestru (Earth Science System Partenership, ESSP).

Programul International Geosfera-Biosfera. Studiul Modificarilor Globale (The International Geosphere-Biosphere Programme: A study of Global Change - IGBP) a fost fondat in anul 1986 de ICSU, Romania devenind membra incepand cu anul 1992.

Obiectivele programului constau in "descrierea si intelegerea proceselor interactive fizice, chimice si biologice care regleaza SP/Sistemul Terestru Global, unicul mediu favorabil vietii, modificarile care se produc in acest sistem si nivelul in care acestea sunt influentate de activitatile umane" (IGBP Directory, 2004). Noua structura a acestui program denumita IGBP II este construita in jurul celor trei componente majore ale SP (ocean, uscat terestru si atmosfera), precum si la interfata dintre ele (Fig. VII.1.).

Activitatile IGBP se concentreaza asupra a opt teme majore care sunt studiate in cadrul unor proiecte interdisciplinare, numite "proiecte nucleu":

Fig. VII.1. Domeniile prioritare de studiu si tendintele recente de integrare ale cercetarilor globale (Global Change Newsletter, 2002).

1. "Proiectul International pentru studiul Chimiei Atmosferei Terestre" (International Global Atmospheric Chemistry Project - IGAC) studiaza relatia dintre componentele atmosferice, procesele fizice, chimice si biologice si clima. Obiectivele principale ale proiectului constau in intelegerea rolului chimiei atmosferice in sistemul climatic, determinarea efectelor modificarilor in emisiile si depunerile regionale ale unor constituenti atmosferici care controleaza climatul global (gaze cu efect de sera, metan si oxizi de azot, aerosoli si nuclei de condensare a norilor, ozon si alte "gaze urma"). Pentru rezolvarea acestor aspecte cercetarile se concentreaza asupra inventarierii emisiilor de gaze prin retele de monitorizare, modelarii matematice a unor sisteme globale si precizarii unor particularitati ale troposferei si stratosferei. Studiile asupra troposferei inalte sunt legate de cele ale proiectului referitor la procesele stratosferice si la rolul lor in clima (Stratospheric Processes and their Role in Climate - SPARC) din cadrul Programului Climatic Mondial (WCRP).

Proiectul "Ocean" este organizat pentru cercetarea interdisciplinara a unor obiective comune din cadrul proiectelor "Dinamica Globala a Ecosistemelor Oceanice" (Global Ocean Ecosystem Dymanics - GLOBEC) si "Proiectul privind biogeochimia marina integrata si cercetarea ecosistemelor" (Integrated Marine Biogeochemistry and Ecosystem Research - IMBER). Proiectul GLOBEC este unul dintre cele mai vechi proiecte nucleu IGBP, adoptat in 1995, avand ca scop intelegerea in detaliu a structurii si functionarii ecosistemului oceanic la nivel global, a subsistemelor sale majore si a modului in care schimbarile ecosistemelor marine vor afecta sistemul terestru global prin identificarea si cuantificarea mecanisemelor de raspuns. Proiectul inrudit IMBER a fost initiat in 2001 cu scopul intelegerii modului in care interactiunile dintre ciclurile biogeochimice si ecosistemele maritime raspund la modificarile globale si modul in care se reflecta asupra Sistemului Terestru.

3. "Proiectul International al Uscatului Terestru" (Global Land Project - GLP) inglobeaza cercetarile referitoare la interactiunea dintre societate si resursele naturale ale ecosistemelor terestre si acvatice. Strategia proiectului se axeaza pe modificarea relatiilor om-mediu la scara locala si regionala, deoarece modificarile in starea si functionarea ecosistemelor si activitatilor umane legate de ele tind sa aiba efecte majore la aceste scari. Strategia de cercetare asigura cadrul pentru studii detaliate privind vulnerabilitatea si dezvoltarea durabila a sistemului terestru in diferite regiuni ale lumii. Proiectul inrudit "Modificarea Utilizarii Terenurilor si a Cuverturii Terestre" (Land Use / Cover Change - LUCC) a completat, in octombrie 2005, cercetarea in cadrul acestui proiect.

4. "Interactiunea Uscat-Ocean in Zonele de Coasta" (Land-Ocean Interactions in the Coastal Zone - LOICZ) se concentreaza asupra fluxurilor de materie si energie dintre uscat, mare si atmosfera, fiind urmarite efectele globale ale ridicarii nivelului Oceanului Planetar. In cadrul acestui proiect se realizeaza evaluarea, modelarea si predictia modificarilor globale ale zonelor costiere sub presiuni multiple si ca o parte integrala a Sistemului Terestru.

In zonele de coasta, care ocupa circa 18% din suprafata uscatului terestru, este concentrata 60% din populatia Globului si 2/3 dintre orasele cu o populatie de peste 1,6 milioane locuitori. Partea submersa a acestor zone furnizeaza circa 90% din productia de peste si importante resurse de petrol si gaze.

"Studiul suprafetei oceanului si a atmosferei joase" (Surface Ocean-Lower Atmosphere Study - SOLAS) are ca scop intelegerea interactiunilor biochimice si fizice dintre ocean si atmosfera si modul in care acest cuplu este influentat sau influenteaza modificarile globale ale mediului. Cercetarile interdisciplinare au inceput din anul 2001 asupra urmatoarelor aspecte: interactiunile biogeochimice dintre ocean si atmosfera, procesele de schimb la interfata aer-ocean, rolul transportului si transferului de materie si energie in stratele atmosferice si oceanice de limita, fluxurile de CO₂ si de alte gaze active dintre aer si apa marina.

6. "Studiul integrat al ecosistemelor terestre si al proceselor atmosferice" (Integrated Land Ecoystems-Atmosphere Processes Study - iLEAPS). Progresele stiintifice recente au condus la constientizarea importantei interconexiunilor dintre procesele biosferice, compozitia atmosferei, utilizarea terenurilor si schimbul de energie si apa la nivelul suprafetei terestre in functionarea sistemului climatic. Obiectivele acestui proiect cuprind intelegerea modului in care interactiunea dintre procesele fizice, chimice si biologice transfera si transforma energia si materia la interfata pamant-atmosfera; determinarea implicatiilor acestor procese pentru Sistemul Terestru si determinarea modului in care activitatile umane sunt influentate sau infleunteaza acest sistem integrat.

7. "Modificarile Globale din Trecut" (Past Global Changes-PAGES). Acest proiect urmareste evaluarea modificarilor climei din trecut pentru elaborarea unor modele predictive si precizarea cauzelor acestor modificari, precum si aspectele referitoare la interactiunile din trecut dintre activitatile umane si modificarile mediului.

8. "Proiectul privind analiza, integrarea si modelarea la nivel global" (Global Analysis, Integration and Modelling - GAIM) a fost inlocuit, in anul 2005, de "Analiza, integrarea si modelarea Sistemului Terestru" (Analysis, Integration and Modelling of the Earth System - AIMES). In cadrul celor doua proiecte se preconizeaza dezvoltarea unor serii de modele bazate pe relatia dintre sistemele biogeochimice, clima si perturbatiile antropogene, precum si realizarea de experimente virtuale la scara globala privind modificarile trecute, prezente si viitoare ale Sistemului Terestru. Proiectul se desfasoara in colaborare cu grupurile de modelare ale Programului Climatic Mondial (WCRP) si ale Programului International "Dimensiunea Umana a Modificarilor Globale ale Mediului" (IHDP).

Corelarea activitatilor complexe din cadrul celor 8 proiecte - nucleu ale Programului International Geosfera-Biosfera este asigurata prin existenta unor baze de date comune, prin analize globale insotite de elaborarea unor modele in comun si prin dezvoltarea unor initiative regionale insotite de activitati legate de pregatirea specialistilor.

Programul International "Dimensiunea Umana a Modificarilor Globale ale Mediului" (International Human Dimensions Programme of Global Environmental Change - IHDP) a fost lansat oficial in 1990 si are ca obiectiv studierea relatiilor complexe dintre activitatile umane si procesele naturale.

Schimbarile climatice, reducerea stratului protector de ozon, tendinta de ridicare a nivelului Oceanului Planetar, extinderea deserturilor si a suprafetelor despadurite, intensificarea dezastrelor naturale, reducerea biodiversitatii sunt numai o parte dintre cele mai importante modificari legate de accentuarea presiunii umane asupra mediului. Acestea au patruns din domeniul stiintific in sfera politica si in constiinta publica fiind solicitate politici noi de mediu pentru atenuarea efectelor in adaptarea la modificarile globale ale mediului.

Dimensiunile umane ale modificarilor globale ale mediului cuprind atat cauzele, cat si consecintele actiunilor individuale si colective ale oamenilor care determina modificarea sistemelor fizice si biologice si afecteaza calitatea vietii si dezvoltarea durabila in diferite parti ale globului (IHDP Annual Report, 2000).

Principalele probleme care sunt in curs de evaluare in cadrul acestui program raspund urmatoarelor intrebari:

- cum contribuie activitatile umane la modificarile globale ale mediului?

- de ce sunt intreprinse aceste activitati?

- cum influenteaza modificarile globale viata oamenilor?

- ce actiuni pot sa fie intreprinse pentru a raspunde acestor modificari, pentru a le atenua efectele si pentru a le reduce? (IHDP Briefing Note, April 1999).

Activitatile desfasurate in cadrul acestui program sunt structurate in patru proiecte majore: Dimensiunea Institutionala a Modificarilor Globale ale Mediului (Institutional Dimensions of Global Environmental Change-IDGEC); Modificarile Globale ale Mediului si Securitatea Umana (Global Environmental and Human Security - GECHS); Transformarile Industriale (Industrial Transformation - IT) si Modificarile Utilizarii Terenurilor si ale Cuverturii Terestre (Land Use / Cover Change - LUCC) proiect comun cu IGBP, inlocuit in octombrie 2005 cu Proiectul Terestru Global (Global Land Project - GLP).

Cercetarile din cadrul acestor proiecte contribuie la dezvoltarea unor colaborari internationale interdisciplinare ample si la formularea unor concluzii utile pentru fundamentarea stiintifica a deciziilor politice legate de numeroase aspecte cum sunt: resursele alimentare si foametea, calitatea resurselor de apa, starea de sanatate a populatiei.

Programul Mondial de Cercetari Climatice (World Climate Research Programme - WCRP) a fost initiat in 1979 pentru studierea sistemului climatic fizic al Terrei cu scopul prognozarii modificarilor climatice regionale si globale si al impactului activitatilor antropice asupra climatului.

In cadrul programului sunt studiate cantitativ cele patru componente fizice ale sistemului climatic: atmosfera globala, suprafata uscatului, Oceanul Planetar, Criosfera (calotele glaciare, ghetarii si invelisul de zapada). Datele obtinute din masuratori au permis o mai buna intelegere a unor procese esentiale atmosferice hidrologice si oceanografice fiind realizate modele operationale care permit prognozele pe termen scurt si mediu.

S-au facut studii aprofundate asupra relatiilor ocean-atmosfera in zonele tropicale ale Oceanului Pacific fiind precizate particularitatile fenomenului ENSO (El Niņo - Southern Oscillation) si au fost puse bazele Sistemului global de observare a Oceanului Planetar.

Proiectul experimental referitor la energia globala si la circuitul hidrologic (Global Energy and Water Cycle Experiment - GEWEX) ofera date esentiale referitoare la radiatie, nori, aerosoli, precipitatii si temperaturi iar proiectul "Procese Stratosferice si rolul lor in climat" (Stratospheric Processes and Their Role in Climate - SPARC) integreaza studiile asupra mecanismelor modificarii temperaturii in stratosfera.

Pentru investigarea oceanelor a fost initiat proiectul "Experimentul asupra Circulatiei Apelor in Oceanul Planetar" (World Ocean Circulation Experiment - WOCE), considerat printre cele mai ample studii asupra relatiilor ocean / atmosfera.

Un alt proiect cu implicatii majore pentru modificarile climei este "Climatul si Criosfera" (Climate and Criosphere-CliC), care se refera la efectele schimbarii climei asupra covorului sezonier de zapada, asupra permafrostului, a ghetarilor continentali si a banchizei care la randul lor exercita influente ireversibile asupra climei. Criosfera este in acelasi timp un indicator sensibil al tendintelor de incalzire a climei si prezinta interactiuni globale cu oceanul si cu atmosfera (WCRP, 2001).

Posibilitatile de predictie ale schimbarilor climei la diferite scari temporale si spatiale formeaza obiectul de studiu al proiectului "Variabilitatea si posibilitatile de predictie ale climei" (Climate Variability and Predictability - CLIVAR). Acest proiect se concentreaza asupra colectarii si analizarii datelor referitoare la paleoclima.

O atentie deosebita se acorda elaborarii unor modele globale care permit simulari ale schimbarilor climei in relatie cu cresterea continutului de dioxid de carbon in atmosfera bazate pe prelucrarea datelor cu ajutorul unor computere performante.

Programul International DIVERSITAS a fost infiintat in 1991 si este finantat de sase organizatii stiintifice si culturale internationale intre care UNESCO si ICSU (International Council for Science). Programul are ca obiectiv principal unificarea si corelarea diferitelor studii asupra biodiversitatii intr-un sistem unitar de cooperare internationala.

Elementele esentiale ale programului (Core Programme Elements - CPE) cuprind: efectele biodiversitatii asupra functionarii ecosistemelor; originile, mentinerea si modificarea biodiversitatii; sistematica, inventarierea si clasificarea biodiversitatii; monitorizarea biodiversitatii; conservarea si restaurarea durabila a biodiversitatii. Aceste proiecte cuprind o serie de teme prioritare, semnificative pentru cercetarea interdisciplinara a mediului: biodiversitatea legata de soluri si sedimente; biodiversitatea marina; biodiversitatea microbiana; biodiversitatea apelor continentale; dimensiunea umana a biodiversitatii; speciile invadatoarea si efectele lor asupra biodiversitatii; evaluarea biodiversitatii montane (IGBP Directory 2000-2001).

Anul 2002 a fost declarat "Anul International al Observarii Biodiversitatii" urmand sa fie accentuate legaturile cu organismele politice si de decizie pentru a sprijini mai eficient "Conventia privind Diversitatea Biologica".

In anul 2003 a fost stabilita o noua etapa de cercetare bazata pe trei proiecte nucleu cu obiective distincte.

Proiectul referitor la descoperirea biodiversitatii (bioDiscovery), urmareste evaluarea biodiversitatii pe glob si dezvoltarea bazei stiintifice pentru monitorizarea biodiversitatii prin infiintarea unor observatoare;

Proiectul privind serviciile ecologice (ecoServices), urmareste extinderea stiintei biodiversitatii si functionarii ecosistemelor la o scara mai larga, dezvoltarea unor mijloace efective pentru corelarea modificarilor in structura si functionarea ecosistemelor, evaluarea raspunsului populatiei la modificarile in serviciile ecositemelor, precum si impactul modificarilor biodiversitatii asupra sanatatii populatiei.

Proiectul referitor la dezvoltarea durabila a biodiversitatii (bioSustainability), urmareste elaborarea unor reguli pentru a fi folosite de factorii politici si decizionali. Obiectivele sale cuprind evaluarea eficientei masurilor curente intreprinse pentru conservarea si utilizarea durabila a biodiversitatii, studiul factorilor sociali, politici si economici care determina pierderea biodiversitatii, studiul interactiuni dintre populatie si biodiversitate in cadrul ecosistemelor urbane.

In cadrul acestui program international isi desfasoara activitatea trei retele internationale interdisciplinare care se refera la diferite aspecte legate de ecosisteme.

Evaluarea biodiversitatii montane la nivel global, infiintata in 2002, desfasoara cercetari pe terenurile accidentate, cu climat extrem si presiune severa in utilizarea terenurilor, conditii care fac ecosistemele montane printre cele mai vulnerabile de pe glob.

Studiul biodiversitatii agricole examineaza sistemele agricole si plantatiile prin efectuarea de cercetari privind utilizarea terenurilor si modul in care afecteaza biodiversitatea si economia ecologica.

Biodiversitatea apelor dulci, retea de cercetare care urmareste identificarea si monitorizarea biodiversitatii apelor dulci si rolul in functionarea ecosistemelor, precum si interactiunea dintre procesele biologice si sociale.

Pentru o mai buna integrare a cercetarilor referitoare la SP, in anul 2001 a fost organizata o noua structura denumita Parteneriatul pentru Stiinta Sistemului Terestru (Earth Science System Partenership, ESSP), in cadrul careia cele patru programe globale (IGBP, IHDP, WCRP, Diversitas) sunt reunite pentru a desfasura cinci proiecte comune.

"Proiectul Global al Carbonului" (Global Carbon Project - GCP), avand ca scop intelegerea ciclului global al carbonului, include dimensiunile biofizice si antropice ale acestuia, ca si interactiunile dintre ele.

"Modificarile globale ale mediului si sistemul hranei" (Global Environmental Change and Food Systems - GEOCAFS), pune in evidenta aspectele referitoare la vulnerabilitatea activitatilor de asigurare a hranei in raport cu modificarile globale ale mediului. In cadrul acestui proiect se elaboreaza strategii pentru diminuarea impactului modificarilor globale asupra sistemului de hrana.

"Proiectul privind sistemul global al apei" (Global Water System Project - GWSP) studiaza modul in care activitatile umane modifica sistemul hidrologic global, precum si implicatiile socio-economice si de mediu rezultate din modificarile antropogene ale sistemului hidrologic global.

Proiectul "Modificarile globale ale mediului si sanatatea umana" (Global Environmental Change and Human Helath), in parteneriat cu Organizatia Mondiala a Sanatatii, evalueaza impactul trecut, prezent si viitor al modificarilor globale ale mediului asupra sanatatii populatiei si urmareste introducerea in agenda politica a masurilor de diminuare a hazardului si de adaptare.

Proiectul "Sistemul Modificarilor Globale pentru Analiza, Cercetare si Instruire" (Global Change System for Analysis, Research and Training - START) grupeaza un sistem de retele regionale de cercetare cu scopul de a asigura colaborarea dintre institutii si specialisti in vederea cercetarii aspectelor regionale ale modificarilor globale, evaluarii impactului rezultatelor la nivel regional, asigurararii unei informari regionale adecvate a factorilor de decizie si guvernelor. De asemenea, se urmareste marirea capacitatilor stiintifice in tarile in curs de dezvoltare in domeniul modificarilor globale ale mediului.

Aceste proiecte reflecta o etapa noua de cercetare care pune in evidenta progresele realizate in acest domeniu in ultimele doua decenii si necesitatea elaborarii unor sinteze interdisciplinare cuprinzatoare.