NEXUS – Nodes of Excellence in (SEA) Universities through Spatial data
DASE – Desafios de Ambiente e Sustentabilidade em Engenharia
Alterações climáticas: O fenómeno, os impactes e a resposta: mitigação e adaptação
Rodrigo Proença de Oliveira
1DASE (Environmental and Sustainability Challenges of Engineering) 2019/20 @Rodrigo Proença de Oliveira
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Tópicos
• As causas das alterações climáticas
• Os impactos das alterações climáticas
• A resposta às alterações climáticas: mitigação
• A resposta às alterações climáticas: adaptação
• Como planear o futuro? A necessidade de uma nova atitude.
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As causas das alterações climáticas
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O efeito de estufa
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Quais são os gases com efeito de estufa (GEE)?
Gas nameChemicalformula
Concentration in the atmosphere
(ppm)
Lifetime(years)
Global warming potential (GWP) for given time horizon
20-yr 100-yr 500-yr
Water vapout H20 10 - 50 000
Carbon dioxide CO2 400 30–95 1 1 1
Methane CH4 1.8 12 72 25 7.6
Nitrous oxide N2O 0.3 114 289 298 153
CFC-12 CCl2F2 0,0005 100 11 000 10 900 5 200
HCFC-22 CHClF2 00002 12 5 160 1 810 549
Tetrafluoromethane CF4 -- 50 000 5 210 7 390 11 200
Hexafluoroethane C2F6 -- 10 000 8 630 12 200 18 200
Sulfur hexafluoride SF6 -- 3 200 16 300 22 800 32 600
Nitrogen trifluoride NF3 -- 740 12 300 17 200 20 700
Atmospheric lifetime and GWP relative to CO2 at different time horizon for various greenhouse gases.
The global warming potential (GWP) depends on both the efficiency of the molecule as a greenhouse gas and its atmospheric lifetime
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Evolução da concentração de CO2
280 ppm
~400 ppm
IPCC (2013) – Intergovernmental Pannel on Climate Change Fifth Assessment Report (AR5)
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Concentração de CO2 vs Temperatura
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Evolução da concentração dos principais GEE
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Principais países emissores de GEE
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Os impactos das alterações climáticas
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Quadro de análise
Cenários socio-económicos
Modelos climáticos- Global (~400 km x 400 km)
- Regional (~25 km x 25 km)
Modelos setoriais(e.g.):- Modelos hidrológicos- Modelos de produção de alimentos- Modelos ecológicos- Modelos de comportamento estrutural- etc.
Estimulo climático
Gases com efeito de
estufa
Zonas
Costeiras
Agricultura
Saúde
Energia Florestas
Bio
diversidade
Pescas
Turismo
Recursos hídricos
Outros
sectores
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Cenários de emissão de GEE
IPCC (2013) – Intergovernmental Pannel on Climate Change Fifth Assessment Report (AR5)
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Cenários de emissões e seus impactos na média global da temperatura do ar
Source: Knutti & Sedlacek (2012).
IPCC (2013) – Intergovernmental Pannel on Climate Change Fifth Assessment Report (AR5)
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Temperatura média do ar
IPCC (2013) – Intergovernmental Pannel on Climate Change Fifth Assessment Report (AR5)
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Precipitação anual média
IPCC (2013) – Intergovernmental Pannel on Climate Change Fifth Assessment Report (AR5)
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Intensidade de precipitação
Source: IPCC Fourth Assessment Report
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Nível médio do mar
IPCC (2013) – Intergovernmental Pannel on Climate Change Fifth Assessment Report (AR5)
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Principais impactos na Europa
DASE 2019
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Principais impactos na Europa
• Aumento da temperatura em toda a Europa;
• Aumento da precipitação no norte da Europa;
• Diminuição da precipitação e aumento da sazonalidade e variabilidade da precipitação no sul da Europa;
• Diminuição da cobertura de neve e de gelo em regiões montanhosas;
• Aumento do nível do mar afetando as áreas costeiras;
• Aumento da frequência e gravidade de eventos climáticos extremos.
• As alterações climáticas estão a afectargrandemente toda a Europa.
DASE 2019
Atenas, Grécia, Novembro 2017
Portugal, Novembro 2017
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Alterações climáticas e recursos hídricos
DASE 2019 20
Área Impactos
Disponibilidade de água
Redução do escoamento anual e da recarga anual dos aquíferos, sobretudo no sul;
Aumento da variabilidade do escoamento e da assimetria regional da disponibilidade da água;
Aumento do risco de secas.
Procura de água
Possível aumento da procura de água para a agricultura;
Aumento da procura de água para produção de energia para reduzir a dependência de combustíveis fósseis.
Qualidade da água
Diminuição da qualidade da água devido à redução do escoamento, ao aumento da temperatura da água e ao possível aumento da erosão do solo e da contaminação difusa;
Salinização dos aquíferos costeiros devido ao aumento do nível médio do mar e à diminuição da recarga dos aquíferos;
Degradação da saúde dos ecossistemas.
Risco de cheias e inundações
Aumento do risco de cheias, sobretudo no norte do país e nas zonas costeiras.
Saúde
Concentração
de GEE
Temperatura
do ar
PrecipitaçãoNível médio
do mar
Necessidades
de água
Quantidade
de água
Emissões de
GEE
Balanço hídrico
Fenómenos
extremos
Cheias e Secas
Biodiversidade
Qualidade
da água
Energia
Industria
Turismo
Agricultura
Sócio-
economia
Disponibilidades
de água
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As alterações climáticas não sãoo único desafio
• Europa também é vulnerável aos impactos das mudanças climáticas fora da Europa:
• Migração humana;
• Comércio de produtos agrícolas;
• Infraestruturas de transporte global;
• Sistema financeiro.
• A mudança climática não é o único fator que afeta a sociedade futura
DASE 2019
A
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RESPOSTA ÀS ALTERAÇÕES CLIMÁTICAS
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Resposta às alterações climáticas: Uma abordagem em paralelo
DASE 2019
Mitigação
Adaptação
Redução de emissões Preparação da
sociedade
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Retorno do investimento
Scenario 550 ppm(Prob DT> 4ºC ~ 0.24)
Scenario 500 ppm(Prob DT> 4ºC ~ 0.11)
1000 mil milhões de USD(2% do PIB)
500 mil milhões de USD(1% do PIB)
Inaction scenario(Conc > 700 ppm)
Mitigation AdaptationResidual costs
Mitigation Adaptation
Residual costs
2,500 a 10,000 mil milhões de USD(5% a 20% do PNB)
Annual costs during 50 years(thousands of millions of USD)
Fonte: Stern (2007, 2009), IPCCC(2007), PNUD (2007).
? ?Curto prazo: 26 a 86 mil
milhões de USD
?
?? Curto prazo 26 a 86 mil
milhões de USD
?
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A resposta às alterações climáticas: Mitigaçao
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Mitigação
Objetivo: Reduzir emissões GEE para controlar a alteração climática e os seus impactos• Principais acordos internacionais:• UNCCC (UN Framework Convention of Climate Change) (1992)• Protocolo de Quioto (Assinatura: 1997; em vigor: 2005)
– Compromisso de controlo de emissões apenas para os países desenvolvidos– Crédito de emissões para projetos noutros países signatários; – Mercado de direitos de emissão e de créditos de emissão.
• Acordo de Paris (Assinatura: 2015; em vigor: 2016)– Envolve todas as partes e tem um carater voluntário (INDC – Intended National Determined
Contributions);– Objetivos:
• Manter o aumento da temperatura media global abaixo de 2ºC e procurar manter esse aumento abaixo de 1,5 ºC;• Atingir o pico das emissões o mais rapidamente possível e atingir neutralidade carbónica na 1ª metade do século XXI.
– Kigali (Rwanda) 2016)• Reduzir usos de CFC a partir de 2019.
DASE 2019 26
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Emissões por GEE
• Dióxido de carbono (CO2):– Fossil fuel use
– Land use: deforestation, land clearing for agriculture, and degradation of soils.
• Metano (CH4): – Agricultural activities,
– Waste management
– Energy use
– Biomass burning
• Óxido nitroso (N2O): – Agricultural activities, such as fertilizer use
– Biomass burning
• Gases de fluorados: – Industrial processes, refrigeration, and the
– Use of a variety of consumer products
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Emissões por sector económico
DASE 2019 28
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Emissões de GEE por sector económico na EU28, em 2008
DASE 2019
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Emissões de CO2 por região do mundo
DASE 2019
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Instrumentos
DASE 2019
Comércio Europeu de Licenças de Emissão(produção de energia,
industria, aviação)
Compromissos nacionais e effort sharing decision
(transportes terrestres, agricultura, edifícios)
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Compromissos de redução das emissões da União Europeia
DASE 2019
Ano de referência 1990
2008-2012Protocolo de Quioto PC1
2020-2030Acordo de
Paris
2012-2020Protocolo de Quioto PC2
Ob
jeti
vos
-8%
-20%
-40%
EU15: -12%
EU28: ???
EU28 (2016): -23%
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Evolução das emissões europeias (EU28) de gases com efeito de estufa
DASE 2019
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Distribuição por setores económicos
DASE 2019
Produção de energia
Industria
Transportes
AgriculturaBiomassa
Edifícios
Florestas e alterações de uso do solo
Resíduos
Aviação Navegação
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Produção de eletricidade por origem
DASE 2019
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Produção de eletricidade por origens renováveis
DASE 2019
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Produção de eletricidade em 2016 na OCDE
DASE 2019
Canadá, Chile, EUA
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A resposta às alterações climáticas: Adaptação
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Adaptação
Objetivo: preparar a sociedade para as alterações climáticas; reduzir a vulnerabilidade da sociedade às alterações climáticas• É principalmente uma questão local;• Acordos internacionais: focam-se
sobretudo no financiamento aos países em desenvolvimento para seus esforços de adaptação– Nairobi (2007)– Bali (2008)– Paris (2015)
• Principais setores que requerem adaptação– Recursos hídricos– Ordenamento do território
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Como podemos reduzir a nossa vulnerabilidade?
ExemplosReduzir a exposição:
• Reduzir factores de risco
• Remover pessoas e bens em zonas emrisco
Aumentar a robustez, i.e. da capacidade de resistir
• Rever dos regulamentos e códigos
• Melhorar dos sistemas de protecção
• Promover a redundancia dos sistemas
Aumentar a resiliência, i.e. da capacidade de recuperar de situações adversas
• Melhorar dos sistemas de monitorização e alerta
• Melhorar sistemas de apoio a emergências
• Melhorar sistemas de seguro
Sensitivity /
RobustnessExposure
Potential
impact
Recovering
capacity
Vulnerability
Reduce sensivity /
Increase system
robustnessReduce
exposure
Improve
resilience
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Os esforços de adaptação estão em curso
• A maior parte dos países Europeus tem uma estratégia de adaptação e está a trabalhar para os pormenorizar em planos de adaptação.
• A União Europeia tem uma estratégia de adaptação desde 2013, que está atualmente em avaliação.
• A maior parte dos instrumentos políticos de água têm as alterações climáticas no seu escopo.
• O conhecimento da ciência das alterações climáticas e ameaças emergentes aumentou substancialmente em anos recentes.
• As estratégias atuais de adaptação enfatizam a recolha de informação e sua disseminação.
• Permanecem muitos desafios.
DASE 2019
Estados Membros com Planos de Acção
Estados Membros com Estratégias de Adaptação
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É assim tão simples?
• Quanto devemos investir em adaptação?
• Quando é que devemos implementar as medidas adaptação?
• Como integramos todas as ameaças para evitar más decisões (maladaptation)?
• Quando é que abandonamos um processo de adaptação incremental e assumimos escolhas estratégicas?
• Quem paga a adaptação?
DASE 2019 42
Risco
TempoDecisão
Não
adaptar
Adaptação
progressiva
Adaptação por
precaução
Nível de
risco
aceitável
Medidas de adaptação
Custos
Custos
residuais
Benefícios:
Custos evitados
Custos de
adaptação
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Gerir a incerteza
• As alterações climáticas reforçam a variabilidade dos recursos naturais de água.
• Os gestores de água sempre lidaram com a incerteza, mas a tomada de decisão ao nível local está a tornar-se mais difícil.
• Uma abordagem baseada no risco e uma análise de custo benefício podem contribuir para o processo de decisão –mas não é fácil.
DASE 2019
Atenas, Grécia, novembro 2017
Portugal, novembro 2017
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Ultrapassar barreiras entre setores de atuação e níveis de governo
• A adaptação abrange várias áreas de atuação.
• Os esforços de adaptação devem ser distribuídos por diferentes níveis de governo:– Os níveis locais têm um conhecimento mais aprofundado e detalhado dos
impactos e das medidas apropriadas;
– Os níveis superiores (nacional e transnacional) devem:• Promover um ambiente adequado para potenciar a adaptação (Quadro administrativo, regulatório e
legal, pesquisa, financiamento);
• Assegurar coordenação e coerência entre esforços locais;
• Liderar quando o escopo espacial extravasa a escala local (e.g, redes de energia e transporte).
• A adaptação deve endereçar as agendas internacionais:– Agenda para o desenvolvimento sustentável de 2030 (objetivos de
desenvolvimento sustentável (ODS);
– Quadro de Sendai para a redução do risco de catástrofes.
DASE 2019
NEXUS – Nodes of Excellence in (SEA) Universities through Spatial data
Ultrapassar fronteiras nacionais• Os desafios de adaptação são amplificados
em bacias hidrográficas transnacionais:– O número e diversidade de partes interessadas
aumenta;
– Há frequentemente a ausência de um quadro comum de planeamento.
• É necessária uma cooperação forte para:– Melhorar e partilhar conhecimento comum;
– Evitar a transferência de vulnerabilidades;
– Aumentar o conjunto de opções de adaptação.
• Instrumentos de apoio:– Convenções internacionais;
– Diretiva-Quadro da Água e outras diretivas da UE;
– Organizações comuns de bacias hidrográficas.
DASE 2019
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Gerir o risco e a incerteza para a resiliência e a preparação de catástrofes
• Os eventos extremos relacionados com o clima são a maior preocupação na Europa.
• Estão em curso esforços para desenvolver abordagens integradas de risco e gestão:– Instrumentos de proteção civil para
– redução do risco de catástrofes;
– Adaptação às alterações climáticas.
• A nível da UE:– Mecanismo de proteção civil;
– Plano de ação do quadro de Sendai para
– a redução do risco de desastres;
– Estratégia de adaptação.
DASE 2019
Redução da vulnerabilidade
Aumento daresiliência
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Internalizar a adaptação
• A adaptação às alterações climáticas precisa de práticas eficazes de gestão, suportadas por um quadro de governança.
• A utilização do quadro institucional e dos instrumentos de gestão existentes contribui para ultrapassar desafios de adaptação.
• A adaptação exige um grau elevado de coordenação e pode evidenciar problemas de governança existentes.
• É uma oportunidade para rever o quadro de governança e os instrumentos de gestão.
• A estratégia de adaptação da UE reforça a importância da internalização da adaptação:– Diretiva-Quadro da Água – Planos de Gestão de
Região Hidrográfica;– Diretiva de inundações – Planos de Gestão de Risco
de Inundações;– Diretiva de avaliação de impactos ambientais.
DASE 2019
Monitorização
Identificação e caraterização dos
problemas
Propostas de medidas
Execução das medidas
Planos de gestão de recursos
hídricos
Acompanhamento das medidas
Conselho de Região
HidrográficaPlanos de gestão do risco de inundações
Planos de gestão do risco de secas
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Promover a flexibilidade
• Não podemos restringir as nossas opções de futuro.
• As respostas devem incluir diferentes conjunto de medidas:– Soft (não estruturais)
– Green (verdes)
– Grey (estruturais)
• Medidas não estruturais (quadro de governança e processos de gestão) são frequentemente as que melhor reduzem a vulnerabilidade e aumentam a resiliência.
• A adaptação verde está a ser progressivamente adotada na Europa.
• São necessárias medidas estruturais mas multiobjectivo e flexíveis.
DASE 2019
Roterdão
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Princípios de uma estratégia de adaptação
DASE 2019 49
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Medidas para lidar com o aumento da temperatura (1)
DASE 2019 50
Source: Shaw, R., Colley, M., and Connell, R. (2007) Climate change adaptation by design: a guide for sustainable communities. TCPA, London
At the neighbourhood level
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Medidas para lidar com o aumento da temperatura (2)
DASE 2019 51
At the building level
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Medidas para lidar com o risco de cheias (1)
Source: Shaw, R., Colley, M., and Connell, R. (2007) Climate change adaptation by design: a guide for sustainable communities. TCPA, London
At the catchment level
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Medidas para lidar com o risco de cheias (2)
At the neighbourhood level At the building level
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Soluções de adaptação
DASE (Environmental and Sustainability Challenges of Engineering) 2019/20 @Rodrigo Proença de Oliveira 54
NEXUS – Nodes of Excellence in (SEA) Universities through Spatial data
Barreiras portáveis
DASE (Environmental and Sustainability Challenges of Engineering) 2019/20 @Rodrigo Proença de Oliveira 55
An example of an
AquaFence, a deployable
flood barrier. Panels can
be from four to seven
feet tall. Credit
AquaFence
Under ordinary circumstances,
deployable flood walls are
evident only through slots in a
building facade or anchors in
the sidewalk (Frame 1). With
enough warning, vertical posts
and horizontal slats can be
erected (Frame 2). These hold
the water back during a flood
(Frame 3). CreditSamantha
Yost/Enterprise Community
Partners
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Elevação de edificios, áreas inundáveis e casas flutuantes
DASE (Environmental and Sustainability Challenges of Engineering) 2019/20 @Rodrigo Proença de Oliveira 56
The Netherlands, waterfront at Maasbommel A floadable area (sports park) in Rotterdamhttp://worldoceanreview.com/en/wor-1/coasts/living-in-coastal-areas/
Elevated buildings
Hydrometropole
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Soluções de adaptação
Con Ed has installed curtains made of Kevlar around the power plant that can be deployed to prevent flooding.
Credit Todd Heisler/The New York Timeso
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Medidas para lidar com os impactos nos recursos hídricos e com riscos associados à qualidade da água (1)
At the catchment level
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Medidas para lidar com os impactos nos recursos hídricos e com riscos associados à qualidade da água (2)
Source: Shaw, R., Colley, M., and Connell, R. (2007) Climate change adaptation by design: a
guide for sustainable communities. TCPA, London
At the catchment level
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Medidas para lidar com os impactos nos recursos hídricos e com riscos associados à qualidade da água(3)
Source: Shaw, R., Colley, M., and Connell, R. (2007) Climate change adaptation by design: a guide for sustainable communities. TCPA, London
At the neighbourhood level At the building level
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Medidas para lidar com as condições do solo (1)
Source: Shaw, R., Colley, M., and Connell, R. (2007) Climate change adaptation by design: a guide for
sustainable communities. TCPA, London
At a larger scale
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Medidas para lidar com as condições do solo (2)
At the building scaleAt the neighbourhood scale
Source: Shaw, R., Colley, M., and Connell, R. (2007) Climate change adaptation by design: a guide for sustainable
communities. TCPA, London
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Impactos nos sistemas de abastecimento de água
DASE 2019 63
Redução da disponbilidade de
água
Aumento do risco de secas prolongadas
Alteração das condições de
operação das infra-estruturas
Alterações dos padrões de consumo
de água
Aumento de conflictos com
outros usos
Aumento da temperatura da água
Diminuição da qualidade da água
Redução do escoamento fluvial
Redução da recarga de aquíferos
Aumento da variabilidade
climática
Alterações sócio-económicas
Aumento do nível médio do mar
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Impactos nos sistemas de drenagem e tratamento de águas residuais
DASE 2019 64
Diminuição das possibilidade de
descargas de efluentes em massas de água
Aumento das necessidades de
drenagem de caudais elevados
Alteração das condições de operação
das infra-estruturas
Aumento do risco de inundação
Aumento da temperatura da água
Diminuição da capacidade de assimiliação de contaminantes
Redução do escoamento fluvial
Aumento da variabilidade
climática
Alterações sócio-económicas
Aumento do nível médio do mar
Redução da capacidade de drenagem
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Como planear o futuro? A necessidade de uma nova atitude.
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Key messages
• As alterações climáticas afetam toda a Europa.
• Os recursos hídricos e os serviços de água são particularmente afetados.
• As alterações climáticas exacerbam as pressões e desafios existentes.
• Todos nós devemos contribuir para a mitigação.
• A Europa está na vanguarda dos esforços de mitigação do mundo - mais é necessário.
• A Europa está a começar a adaptar-se a um novo regime climático.
• O sector da água desempenha um papel essencial nos esforços de adaptação da sociedade.
• Muitos desafios permanecem para aumentar a dinâmica de adaptação.
DASE 2019
Mensagens principais:
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Um novo desafio:um futuro desconhecido
• Os engenheiros têm uma longa história de lidar com a variabilidade climática e outras fontes de incerteza;
• Novos desafios:
– Maior variabilidade, incerteza e risco;
– Mudança de variações de curto e médio prazo para mudanças de longo prazo;
– Possíveis riscos cataclísmicos desconhecidos (pontos sem retorno);
– Problemas interconectados - problemas graves.
DASE 2019 67
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Adaptação é também uma oportunidade
DASE 2019 68
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Obrigado
69DASE (Environmental and Sustainability Challenges of Engineering) 2019/20 @Rodrigo Proença de Oliveira