De mens als motor achter globale...

Mercator 500 jaar later:

een nieuwe kijk op de wereld

6 december 2012

Gert Verstraeten

De mens als motor achter globale

landschapsveranderingen?

Een initiatief van de afdeling Geografie, in samenwerking met het Departement Aard- en Omgevingswetenschappen,

de Faculteit Wetenschappen, de alumnivereniging van Leuvense Geografen, de Leuvense studentenvereniging

Merkator en het Leuvens Universitair Centrum voor Onderwijsgerichte Nascholing.

Mercator

500 jaar

later

Nova et Aucta Orbis Terrae Descriptio ad Usum Navigantium Emendate Accommodata ("New and more complete representation of the terrestrial globe properly adapted for use in navigation“)

Mercator, 1569

The third of our aims was to show which are the parts of the universe which were known to the ancients and to what extent they

knew them, in order that the limitations of ancient geography be not unknown and that the honour which is due to past centuries

be given to them. Now we hold that there are three distinct continents: the first, in the centre of which the human race was

created and whence it spread, by multiplying, over all the face of the earth, the second which is called the New Indies and the

third which lies in Southern parts.

//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b2/Mercator_1569.png

Landschap en reliëf

Mercator

500 jaar

later

Based on GTOPO30 DEM (USGS)

Landschap

• Het landschap omvat de

zichtbare kenmerken van

een gebied op aarde, met

inbegrip van:

– de fysische elementen van

landvormen zoals bergen,

heuvels, rivieren, meren, en de

zee (fysisch landschap)

– de levende elementen van het

vegetatiedek met inbegrip van

inheemse vegetatie (biotisch

landschap)

– en de menselijke elementen

met inbegrip van verschillende

vormen van landgebruik,

gebouwen en structuren.

(antropogeen landschap)

Mercator

500 jaar

later

Landschap

• Het landschap is het

resultaat van de interactie

tussen natuurlijke processen

en menselijke factoren

• Maar wat is het belang van

de mens in het vormen en

wijzigen van landschappen ?

• Oefent de mens ook een

impact uit op de fysische en

levende elementen aan het

aardoppervlak ?

Mercator

500 jaar

later

Steffen et al., 2005

Mercator

500 jaar

later

Steffen et al., 2004

Mercator

500 jaar

later

Leven we nu in het anthropoceen ?

Mercator

500 jaar

later

Antropoceen en landschap ?

• The 'Anthropocene' has emerged as a popular scientific term used by

scientists, the scientifically engaged public and the media to designate the

period of Earth's history during which humans have a decisive influence on

the state, dynamics and future of the Earth system.

• These include changes in:

• erosion and sediment transport

• the chemical composition of the atmosphere, oceans and soils

• the biosphere both on land and in the sea

• The 'Anthropocene' is currently being considered as a potential

geological epoch, following the Holocene.

• … it needs to be scientifically justified (i.e. the 'geological signal' currently

being produced in strata now forming must be sufficiently large, clear and

distinctive) Mercator

500 jaar

later

IUGS subcommission on Quaternary stratigraphy – working group on the Anthropocene


• The 'Anthropocene' has emerged as

a popular scientific term used by

scientists, the scientifically engaged

public and the media to designate the

period of Earth's history during which

humans have a decisive influence on

the state, dynamics and future of the

Earth system.



• the chemical composition of the

atmosphere, oceans and soils

• the biosphere both on land and

in the sea

• Het landschap omvat de zichtbare

kenmerken van een gebied op

aarde, met inbegrip van:





– de levende elementen van

het vegetatiedek met inbegrip

van inheemse vegetatie

(biotisch landschap)






Mercator

500 jaar

later


Van globale biomen …..

Mercator

500 jaar

later

Data from the Anthromes v2 dataset

Based on Ramankutty and Foley, 1999 & Ellis et al, 2010

… tot anthromen

Mercator

500 jaar

later

Anthromes, also known as Anthropogenic Biomes, or Human Biomes, are the globally

significant ecological patterns created by sustained interactions between humans and

ecosystems, including urban, village, cropland, rangeland and semi-natural anthromes.

Just as the classic biomes are formed by global patterns of climate, anthromes are

formed by global patterns in human populations and their use of land over the long-term

Data from the Anthromes v2 dataset

Based on Ellis et al, 2010

Mercator

500 jaar

later


• The 'Anthropocene' has emerged as

a popular scientific term used by

scientists, the scientifically engaged

public and the media to designate the

period of Earth's history during which

humans have a decisive influence on

the state, dynamics and future of the

Earth system.





• the biosphere both on land and in

the sea

• Het landschap omvat de zichtbare

kenmerken van een gebied op

aarde, met inbegrip van:






vegetatiedek met inbegrip van

inheemse vegetatie (biotisch

landschap)






Mercator

500 jaar

later


Fysisch landschap & sediment

• Veranderingen aan

de fysische

elementen van het

landschap ~ erosie,

sedimenttransport

en -afzetting

Mercator

500 jaar

later

Fysisch landschap & sediment

Mercator

500 jaar

later Ganges-Brahmaputra sediment plume (© NASA 2007)

Kali Gandaki gorge, Nepal

Sedimentafvoer

Mercator

500 jaar

later

Global sediment flux to the ocean (Milliman and Farnsworth, 2011)

19 gigaton/year = 19.000.000.000 ton/year ~0.08 mm/year global denudation

Sedimentafvoer en erosie

Mercator

500 jaar

later

Wilkinson and McElroy, GSA, 2007 1 m/my = 1mm/1000 year or 100m/my = 0.1 mm/year

Sedimentafvoer en erosie

Mercator

500 jaar

later

Wilkinson and McElroy, GSA, 2007 1 m/my = 1mm/1000 year or 100m/my = 0.1 mm/year

Erosion hotspots

Erosie en plaattektoniek

Mercator

500 jaar

later

Erosie en plaattektoniek

Mercator

500 jaar

later

Erosion hotspots ~ converging plate boundaries (young orogenies)

Erosion hotspots not related to young orogenies

Dynamiek fysisch landschap in jonge

gebergtes

Mercator

500 jaar

later

Ladakh, India

Mercator

500 jaar

later

(Zanskar gorge, India)

Illgraben, Wallis


gebergtes

Mercator

500 jaar

later

Randa rockslide, Wallis


gebergtes

//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3d/Randa_landslide.JPG

Mercator

500 jaar

later

Monte Rosa, Alps


gebergtes

Dynamiek fysisch landschap en tektoniek

Mercator

500 jaar

later

Global Earthquake Hazard Distribution - Peak Ground Acceleration

(http://sedac.ciesin.columbia.edu/)

Dynamiek fysisch landschap en tektoniek

Mercator

500 jaar

later

Global Earthquake Hazard Distribution - Peak Ground Acceleration


Erosion hotspots ~ medium to high PGA

Mercator

500 jaar

later

Global Landslide Hazard Distribution


Dynamiek fysisch landschap en

massabewegingen

Dynamiek fysisch landschap en

massabewegingen

Mercator

500 jaar

later

Global Landslide Hazard Distribution


Erosion hotspots ~ high landslide frequencies

Erosion hotspots not related to high landslide frequencies

Dynamiek fysisch landschap en lithologie

Mercator

500 jaar

later


Mercator

500 jaar

later

Erosion hotspots~young unconsolidated rocks

Erosion hotspots partly related to young unconsolidated rocks

Mercator

500 jaar

later

Tabernas Badlands, SE Spain


Mercator

500 jaar

later

Bryce Canyon, Utah, USA


Mercator

500 jaar

later

Cappadocië, Turkije


Dynamiek fysisch landschap en klimaat

Mercator

500 jaar

later

Mercator

500 jaar

later

Erosion hotspots ~ tropical storms

Erosion hotspots not related to tropical storms

Dynamiek fysisch landschap en klimaat

Mercator

500 jaar

later

Montgomery and Brandon (2002)

Dynamiek fysisch landschap

Dynamiek fysisch landschap

• ~ steil reliëf

• ~ actieve gebergtevorming (convergerende

plaatranden en hoge seismiciteit)

• ~ jonge, losse sedimenten

• ~ tropische stormen

• ~ voornamelijk door massabewegingen

• Typisch voor eilanden in ZO-Azië (Taïwan, Borneo,

Nieuw-Guinea, ...)

– Erosie ~ 7 mm/jaar (75 maal wereldgemiddelde)

– 40% totale sedimentafvoer op 2.5% van het landoppervlak

Mercator

500 jaar

later

Mercator

500 jaar

later

Erosie en de mens ?

Mercator

500 jaar

later

Erosie en de mens ?

Mercator

500 jaar

later

Erosion hotspots ~ moderate to high population density

Erosion hotspots ~ low population density

? ?

?

?

?

?

Comparison of rates of soil erosion from agricultural fields under conventional agriculture

(n = 448) and geologic erosion rates from low-gradient continental cratons (n = 218), soil-

mantled landscapes (n = 663), and alpine terrain (n = 44)

Montgomery D R PNAS 2007;104:13268-13272

Nochtans….

Nochtans….

Mercator

500 jaar

later

Science, October 2011

Erosie en de mens ?

• Vanwaar deze schijnbare tegenstelling ?

• Speelt de mens dan geen rol bij het verklaren van

de sedimentafvoer ?

• En betekent dit dan dat menselijke impact op de

fysische elementen van het landschap ook eerder

beperkt is op wereldschaal ?

Mercator

500 jaar

later

Interactie mens en natuurlijke processen

Mercator

500 jaar

later

Landslides ~typhoon and

human impact in Yunnan,

China, 2008

http://news.xinhuanet.com/english/2008-11/08/xinsrc_012110508162620381592.jpg

http://news.xinhuanet.com/english/2008-11/08/xinsrc_0121105081626843207804.jpg

Mercator

500 jaar

later

Syvitski and Milliman, 2007

Interactie mens en natuurlijke processen

Erosie door landbouw

Mercator

500 jaar

later

Gully erosion, Gingelom, May 2001

Erosie door landbouw

Mercator

500 jaar

later

Muddy floods, Hoegaarden, June 1999

Erosie in een historisch perspectief


– Bodemverlies van 30-200 cm voor de laatste 5-7000 jaar

Mercator

500 jaar

later

original current

Mercator

500 jaar

later De Moor and Verstraeten, 2008

Mercator

500 jaar

later

Poesen et al., 2003


Mercator

500 jaar

later

Antropogene rivierlandschappen

Mercator

500 jaar

later


Notebaert et al. JQS 2011


– 40% van al het erosiemateriaal ligt nog steeds op de helling

– 38% ligt opgeslagen in de riviervalleien

– Slechts 22% is afgevoerd door de rivier

After Notebaert et al. JQS 2011

Nochtans….

Mercator

500 jaar

later

Mercator

500 jaar

later


Mercator

500 jaar

later

Dusar et al 2012, JQS


Mercator

500 jaar

later

0

20

40

60

80

100

05001000150020002500300035004000

rela

tive v

alu

e

years BPrainfall erosivity soil depthland use intensity sediment flux


Mercator

500 jaar

later

Gravgaz (SW Turkey): soil changes due to human impact; Dusar et al., in prep

Pre-human impact Present


Wilkinson and McElroy, 2007 GSA


Mercator

500 jaar

later


Happ et al. 1940 – deep gullying northern Mississippi

Mercator

500 jaar

later


Time

Single event

Fast-in slow-out

Sediment cascade

Typical example:

Central and Eastern

USA

Long-lasting event

Sediment aggradation

Slope-channel coupling

Typical example:

European Loess Belt

Long-lasting event

Soil exhaustion

Sediment reworking

Typical example:

Mediterranen Europe

Inte

nsity

Land use pressure

Response slopes

Response valleys

Erosion smoothens topography

Erosion depletes soil reservoir

Relict erosion features


Menselijke impact: stuwmeren

Hoover dam, Colorado River, USA

Increase in reservoir storage (only for large dams; based on ICOLD database)

(Walling, 2006; Geomorphology)


Mercator

500 jaar

later

Based on GranD1 database and GTOPO30


Mercator

500 jaar

later Three gorges and Gezhouba dams, China

Stuwmeren en sedimentafvoer

Mercator

500 jaar

later


Niet enkel grote dammen !

Mercator

500 jaar

later

5

kilometers

100

SE Australia: Pond densities of 2.2/km²; Verstraeten and Prosser, 2008


Mercator

500 jaar

later

Syvitski et al 2005 Science

Mercator

500 jaar

later

Mercator

500 jaar

later

Blum and Roberts 2009 Nature Geoscience

Mercator

500 jaar

later

New Orleans after hurricane Katrina, 2005

Mercator

500 jaar

later

Flooding extent hurricane Katrina, 2005

Mercator

500 jaar

later

Blum and Roberts 2009 Nature Geoscience

Mercator

500 jaar

later

Erosie en de mens ?

• Speelt de mens dan geen rol bij het verklaren van de

sedimentafvoer ?

De mens vergroot de intensiteit van erosie, ook waar deze van

nature al zeer hoog is

antropogene erosie creëert nieuwe depositionele landvormen

interne dynamiek in een landschap vergroot

export wijzigt netto niet zo sterk door tegengesteld effect van

landbouw en stuwmeren

• En betekent dit dan dat menselijke impact op de fysische

elementen van het landschap ook eerder beperkt is op

wereldschaal ?

beperkt in gebieden met hoge natuurlijke dynamiek

vooral drastische veranderingen in lager gelegen gebieden in

gematigde regio’s

en er is meer… Mercator

500 jaar

later


• The 'Anthropocene‟





• the biosphere both on land and in

the sea

• Het landschap :






vegetatiedek (biotisch

landschap)



Mercator

500 jaar

later

Maar: fysische elementen van het landschap wijzigen niet alleen onder

invloed van de mens door veranderingen van natuurlijke processen =

„unintentional effect‟

Er is ook een direct impact door de creatie van nieuwe, zuiver

antropogene landschappen – “intentional effect”

Mercator

500 jaar

later

Land subsidence – Central Valley, California

– due to groundwater extraction for

agriculture

1925-1977: 21 billion m³ land volume lost

~44.000 km² of US territory subsides

source: USGS, oa http://pubs.usgs.gov/circ/circ1182/pdf/06SanJoaquinValley.pdf

http://pubs.usgs.gov/circ/circ1182/pdf/06SanJoaquinValley.pdf

Antropogene landvormen: terrassen

Rice paddy terraces SE Asia

Mercator

500 jaar

later


Terraced land Peru

Mercator

500 jaar

later


Mercator

500 jaar

later

Vineyard terraces, Valais, CH


Mercator

500 jaar

later

Deserted agricultural terraces Sierra de Alhamilla, SE Spain

13/08/2003

Mercator

500 jaar

later

31/08/2006

Antropogene landvormen: levelling

Mercator

500 jaar

later

Mercator

500 jaar

later


Mercator

500 jaar

later 102

Mercator

500 jaar

later

Antropogene landvormen: stone walls

Mercator

500 jaar

later

Elongated stone walls – Bolivia - http://www.atlantisbolivia.org/agriculturalvariations.htm

http://www.atlantisbolivia.org/agriculturalvariations.htm

Mercator

500 jaar

later

Antropogene landvormen: steencirkels

Antropogene landvormen: steenhopen

Mercator

500 jaar

later

Circular stone mounds – Bolivia - http://www.atlantisbolivia.org/agriculturalvariations.htm

http://www.atlantisbolivia.org/agriculturalvariations.htm

Antropogene landvormen: terpen

Mercator

500 jaar

later

Mercator

500 jaar

later

Antropogene landvormen:

land reclamation

Mercator

500 jaar

later

Antropogene landvormen~rituelen

Mercator

500 jaar

later

Pharr burial mounds,

Mississippi (1-200 CE)

Gizeh pyramids

(26th century BCE)

Antropogene landvormen~defensie

Mercator

500 jaar

later

Hadrian’s wall

Castrale Motte Ertvelde

Mercator

500 jaar

later

Pointe du Hoc - Normandy

Wijtschate - Heuvelland

Mercator

500 jaar

later

Nevada Nuclear Test Site

“Sedan” test & crater: 11 million ton

Antropogene landvormen~defensie

Mercator

500 jaar

later

Antropogene landvormen~mijnbouw

Antropogene landvormen~mijnbouw

Mercator

500 jaar

later

Bingham Copper Mine, Utah

Hoeveel grond verplaatsen we ?

• USA: minimum 4.33 1010 m³ verplaatst in 20ste

eeuw

– ~20.000 x pyramide van Cheops

– ~6-7 maal de jaarlijkse wereldwijde afvoer van sediment

naar de oceaan

– 4-5 mm verspreid over gans de USA

– 0.3 mm verspreid over gans de wereld

Mercator

500 jaar

later

Mercator

500 jaar

later

Hoeveel grond verplaatsen we ?

Hooke, 2000

Natuurlijk landschap ???

Mercator

500 jaar

later

Besluit

• De mens als motor achter globale

landschapsveranderingen ?

– Biosfeer: ja – vorming van cultuurlandschappen

– Reliëf: ja/nee

• Ja: creatie van nieuwe landvormen

• Ja: vorming van nieuwe landschappen op lokale schaal

• Nee: natuurlijke erosieprocessen blijven globaal overheersen bij de

vorming van landschappen

• Wat met het antropoceen ?

– Impact op biosfeer:

– Impact op chemische samenstelling atmosfeer, oceanen,

bodems

– Sedimenttransport naar de oceanen: &

… it needs to be scientifically justified (i.e. the 'geological signal' currently being

produced in strata now forming must be sufficiently large, clear and distinctive) so far

Mercator

500 jaar

later

De mens als motor achter globale

landschapsveranderingen?

Vragen ?

Mercator

500 jaar

later

Mercator 500 jaar later:

een nieuwe kijk op de wereld

De alumnivereniging van Leuvense Geografen

nodigt u graag uit op een receptie

Christmas Lecture – Faculteit Wetenschappen

Geovisualisation and Geocomputation for the Analysis of Human Activities

Prof Dr Mei-Po Kwan (UC Berkeley)

Zaterdag 22 december 2012 – 15u – Auditorium Pieter De Somer

Mercator

500 jaar

later

De mens als motor achter globale...

Documents

Transcript of De mens als motor achter globale...