El Antropoceno: La geología de la humanidad.

Viola Bruschi

Departamento de Ciencia e Ingeniería del Terreno y de los Materiales (CITyM)ETS de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos

UNIVERSIDAD DE CANTABRIASantander

Los resultados que aquí se presentan se deben al trabajo de científicos de las siguientes instituciones:

National University of La Plata, ArgentinaNational University of Mar del Plata, Argentina

Navy Hydrographic Service, ArgentinaNational University of Jujuy, Argentina

University of São Paulo (São Carlos), BrazilFederal University of Santa Catarina, Brazil

EAFIT University, Medellín, ColombiaUniversity of Modena and Reggio Emilia, Italy

University of Vigo, SpainUniversity of Cantabria, Spain

Departamento de Ciencia e Ingeniería del Terreno y de los Materiales (CITyM)ETS de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos

UNIVERSIDAD DE CANTABRIASantander

Introducción• Crutzen y Stoermer (2000), Crutzen (2002), Steffen et al. (2011), etc. han

puesto de manifiesto que estamos inmersos en una nueva época de la historiade la Tierra, caracterizada por una decisiva influencia de los seres humanos enel funcionamiento del planeta.

• Normalmente, la definición de las divisiones de los tiempos geológicos se haestablecido a partir de la identificación de cambios significativos en el registrogeológico, tales como:– la fauna y flora del registro fósil, inversiones paleomagnéticas, cambios

litológicos debidos a cambios climáticos y/o variaciones en elfuncionamiento de los procesos geodinámicos internos y externosdeducibles a partir del registro estratigráfico, etc.

• Resulta de interés analizar algunas evidencias que indiquen si las condicionesgeológicas actuales son significativamente diferentes a las anteriores, demanera que se justifique la existencia de una nueva época, el Antropoceno.

Nº

even

ts

Year

Mobilisation rate (m

m/a

-1)

Hace 10 años aproximadamente, se observóen el valle del Deva, un significativoincremento en la frecuencia de losdeslizamientos y en la tasa de erosión a lolargo de los 40-50 años.

Remondo et al., 2005. Geomorphology, 66: 69-84.

Análisis de algunas evidencias geológicas de la literatura que pueden ser indicativas para justificar una nueva época geológica, el Antropoceno.

Datos a otras escalas mostraban la misma tendencia

Deva, España Italia

Mundo, desastres naturales

Deslizamientos

Cendrero et al., 2006. Geogr. Fis. e Geodin. Quat. 29 (2): 125-137.

With data from Remondo, 2001; Guzzetti & Tonelli, 2004; EM-DAT, 2005

Inundaciones y deslizamientos

Tormentas

Desastres geológicos(terremotos, tsunamis y erupciones volcánicas)

Sequía

a)

0

2

4

6

8

10

Besaya La Plata Mar del Plata Rio Cuarto Madrid

Urbano (95-00)Minero (70/80-00)Infraestructura (95-00)total (Madrid; 80-99)

a)

0

5

10

15

20

25

30

35

Besaya La Plata Mar del Plata Rio Cuarto Madrid

b)b) urbanomineroinfraestructuratotal (Madrid)

Áreas de estudio

Huella geomorfológica se define como un área caracterizada por una nueva forma y un volumen de material geológico movilizado por acción humana.

m3 persona-1 año-1

Tasas en las áreas de estudio en Argentina y España.

Rivas et al. 2006. Geomorphology, 73 (3-4): 185-206

Áreas de estudio

m2 persona-1 año-1

Tasas de procesos naturales y inducidos por el hombre

Valores aproximados

Tasas de erosión- Acción humana: 1 mm a-1

- Proceso natural: 0.1 - 0.01 mm a-1

Transporte de sedimento- Acción humana: 1017 t a-1

- Proceso natural: 1015 – 1016 t a-1

Si esto es correcto, estos valores representan el mayor cambio cualitativo y cuantitativo en los procesos geomorfológicos.

Rivas et al. 2006. Geomorphology, 73 (3-4): 185-206

FUERZA MOTRIZHabitantes + Tecnología + Economía

PRESIÓNCreciente modificación de la superficie

ESTADOCambios en la susceptibilidad de los procesos y de la superficie

RESPUESTAIncremento de la Frecuencia/Intensidad de los procesos/desastres

HIPÓTESIS: Existe un Cambio Geomorfológico Global, que supone una aceleración de los procesos geomorfológicos, de acuerdo con el siguiente modelo.

(Cendrero et al., 2006. Geogr. Fis. e Geodin. Quat., 29-2:125-137)

(Cendrero et al., 2006)

↑ Población+ ↑ Riqueza+ ↑ tecnología

↑ Intervención humana

Cambios en los funcionamientos de los procesosy en la sensibilidad de las formaciones superficiales

> Intensidad de los procesos

> Producción de sedimentos

> Tasas de sedimentación

HIPÓTESIS: Existe un Cambio Geomorfológico Global, que supone una aceleración de los procesos geomorfológicos, de acuerdo con el siguiente

modelo.

Si este es ciertoCORRELACIÓN ENTRE:

Indicadores de FUERZA MOTRIZ: PIB, consumo energético

Indicadores de PRESIÓN: número de viviendas, infraestructuras construidas,volumen de materiales geológicos extraídos

Indicadores de IMPACTO: geoformas antrópicas generadas, superficie afectadapor cambios de uso

Indicadores de RESPUESTA: tasas de deslizamiento, tasa de erosión, tasa desedimentación

Santander

La Rabia

Santoña

Muskiz

Suances

Comprobando la hipótesis. Análisis de la respuesta geomorfológica. Norte de España

Muskiz

Santoña

Santander

La Rabia

Pontevedra

Tasa

s de s

edim

entac

ión

Bruschi et al., 2013. Geomorphology, 196: 67–279

Precipitaciones

Caudales

PIB, provincias del norte

PIB Nacional

Consumo cemento

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

1900

1910

1920

1930

1940

1950

1960

1970

1980

1990

2000

2010

0

10.000.000

20.000.000

30.000.000

40.000.000

50.000.000

60.000.000

70.000.000

80.000.000

90.000.000

100.000.000

1900

1910

1920

1930

1940

1950

1960

1970

1980

1990

2000

2010

PIB

0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

140.000

1900

1910

1920

1930

1940

1950

1960

1970

1980

1990

2000

2010

Consumo bruto energía (tep)

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

30000000

35000000

40000000

45000000

50000000

1900

1910

1920

1930

1940

1950

1960

1970

1980

1990

2000

2010

A

B

C

D

1900-2000: x 19,3

1900-2001: x 2,3

1900-2001: x 39,2

1900-2001: x 143,9

Habitantes (x 1.6)

PIB (x 9)

Consumo de energía (x 11)

Consumo cemento (x 14)

NIVEL NACIONAL

(Bonachea et al., 2010, Science of the Total Environment, 408:2674-2695)

Estuario del Rio de la Plata

Pantanal

Barra Bonita

Comprobando la hipótesis. Análisis de la respuesta geomorfológica.Cuenca del Rio de la Plata (Brasil-Argentina)

200

300

400

500

600

700

800

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

Rai

nfal

l (m

m)

LAS LOMITASFORMOSAPOSADASCERESPASO DE LOS LIBRESGUALEGUAYCHUBUENOS AIRESROSARIOMONTE CASEROS

200

300

400

500

600

700

800

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

Rai

nfal

l (m

m)

LAS LOMITASFORMOSAPOSADASCERESPASO DE LOS LIBRESGUALEGUAYCHUBUENOS AIRESROSARIOMONTE CASEROS

0,000,100,200,300,400,500,600,700,80

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

Sedi

men

tatio

n ra

te (c

m/y

ear)

Castelo Lake

Negra Lake

Jacadigo Lake

0,000,100,200,300,400,500,600,700,80

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

Sedi

men

tatio

n ra

te (c

m/y

ear)

Castelo Lake

Negra Lake

Jacadigo Lake

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

AÑOS

TASA

S DE SE

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ENTA

CIO

N

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

AÑOS

TASA

S DE SE

DIM

ENTA

CIO

N

Tasas de sedimentación

Comprobando la hipótesis. Análisis de la respuesta geomorfológica.Cuenca del Rio de la Plata (Brasil-Argentina)

Lluvias

Bonachea et al. (2010) Sci Total Env, 408: 2674-95

Pantanal (Brasil)

Barra Bonita (Brasil)

Estuario Rio de la Plata

Population: 1960-2006 x 2.5, 1970-2006 x 1.9; GDP: 1960-2006 x 5.3, 1970-2006 x 3.2;

0

50000000

100000000

150000000

200000000

250000000

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

GDPInhabitants

Population: 1960-2006 x 2.5, 1970-2006 x 1.9; GDP: 1960-2006 x 5.3, 1970-2006 x 3.2;

0

50000000

100000000

150000000

200000000

250000000

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

GDPInhabitants

cement consumption 1960-2006 x 7, 1970-2006 x 3.5;energy consumption 1970-2006 x 3.7

0

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20000000

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50000000

60000000

70000000

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

Cement ConsumptionEnergy Consumption

cement consumption 1960-2006 x 7, 1970-2006 x 3.5;energy consumption 1970-2006 x 3.7

0

10000000

20000000

30000000

40000000

50000000

60000000

70000000

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

Cement ConsumptionEnergy Consumption

Pantanal

Barra Bonita

Estuario Rio de la Plata

Habitantes 1960-2006, x 2.5 - 1970-2006, x 1.9PIB 1960-2006, x 5.3 - 1970-2006, x 3.2

Consumo energía 1970-2006, x 3.7Consumo cemento 1960-2006, x 7.1 - 1970-2006, x 3.5

Habitantes 1960-2000, x 5.1PIB 1960-2000, x 8

PIB 1960-2000, x 5.7Habitantes 1960-2000, x 3.9

Ganadería 1970-2000, x 5

Cultivos 1961-2006, x 2.2 - 1970-2006, x 1.6Ganadería 1961-2006, x 1.6 - 1970-2006, x 1.4

¿Tendencias propias de las zonas estudiadas o generales?

Syvitski & Kettner (2011): el impacto humano en el transporte de sedimentosempezó hace 3000 años, se aceleró en los últimos 100 años.Revisión de 77 trabajos (3 Aus; 5 SA; 13 Afr; 15 NA; 19 Asia; 22 Eu) sobre tasasde erosión/sedimentación (siglo XX).- Prácticamente todos indican que los impulsores humanos eran el factor mássignificativo.-13 trabajos encuentran reducción de tasas de sedimentación atribuibles aembalses.- El resto muestran aumentos.

Factores de aumento:Australia-NZ 2-2.5 Norteamérica 1.5-20Sudamérica 2-12 Asia 2-15Africa 2-11 Europa 2-20

Análisis en tres zonas en elmunicipio de Deva, en el Norte deEspaña.Frecuencia de deslizamientos.

Remondo et al., 2005.

P rec ip itac ión (m m /año)N º Torm entas (>50 m m )N º Torm entas (>20 m m )N º D eslizam ientos

Prec

ipita

ción

(mm

/año

)

Año

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0

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1 990 1992 1 994 1996 1998 2000

P rec ip itac ión (m m /año)N º Torm entas (>50 m m )N º Torm entas (>20 m m )N º D eslizam ientos

P rec ip itac ión (m m /año)N º Torm entas (>50 m m )N º Torm entas (>20 m m )N º D eslizam ientos

Prec

ipita

ción

(mm

/año

)

Año

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0

10

20

30

40

50

60

1 990 1992 1 994 1996 1998 2000

El agente principal y causante de los deslizamientos es la lluvia intensa. La tendencia general de las precipitaciones no explica el proceso.

No existe una clara relaciónentre la frecuencia dedeslizamientos y los cambios enlas precipitaciones.

Landslide frequency with respect to distance to road axis for the periods pre-1991 and 1991-2001. 1: pre –1991 frequency. 2: 1991 – 2001 frequency. 3: interpolated linear trends. 4: moving average (20 m) pre – 1991.5: moving average (20 m) 1991 – 2001 (Bruschi et al., 2013).

7% de los deslizamientos son causados por la actividad humana. 40% de losdeslizamientos tienen alguna influencia directa o indirecta.La intervención humana sobre el territorio ejerce un papel “indirecto, difuso,preparatorio”, facilitando e incrementando los efectos de las precipitaciones.

¿Y que ocurre con otras manifestaciones de los procesos geológicos superficiales?Claro incremento de los desastres geomorfológicos.

Deva, España Italia

Mundo, desastres naturales

Deslizamientos

Cendrero et al., 2006. Geogr. Fis. e Geodin. Quat. 29 (2): 125-137.

With data from Remondo, 2001; Guzzetti & Tonelli, 2004; EM-DAT, 2005

Procesos superficialesInundaciones y deslizamientos

Tormentas

Procesos geológicos internos(terremotos, erupciones volcánicas)

Sequía

En ninguna región seobserva un incrementode las precipitaciones>10% entre 1950 y2000.

Sin embargo, para elmismo período, lafrecuencia dedesastres naturalesproducidos porprocesos superficialesse ha multiplicadodesde 3 hasta 40veces.

(IPCC, 2007)

1900

1905

1910

1915

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1965

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AUSTRALIA

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1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

Year

No.

pub

licat

ions

0

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15

20

25

30

35

No.

land

slid

e ev

ents

No. publications

No. landslide events

Exponencial (No. landslide events)Exponential fit of landslide events

Inundaciones (EM-DAT) Deslizamientos, Mundo(Gutiérrez et al., 2011. Geomorphology, 124 (3-4)

PIB mundial

La grande aceleración“The Great Acceleration”

(Steffen et al., 2011)

Indicadores antrópicos de presión Indicadores de impacto antrópico

E. KolbertNational Geographicmarzo 2011

Aprox. x 27

Aprox. x 13Aprox. x 3,8

7,3 x 1026

5,1 x 1023

El crecimiento del PIB muestra una cierta correlación con la frecuencia de losdesastres naturales.

Un mayor PIB, implica una mayor exposición, así como una mejor recopilaciónde los datos. Debería afectar a todos los procesos.

El crecimiento del PIB también desencadena el calentamiento global y elcambio climático.Esto implica una alta frecuencia de eventos climáticos extremos, influenciandodesastres tanto climáticos como hidrogeomorfológicos.

Por otro lado, un mayor crecimiento del PIB está relacionado con una mayormodificación de la superficie por acción humana.Esto afecta a los desastres hidrogeomorfológicos.

Por lo tanto: Si es correcto, los desastres producidos por procesosgeomorfológicos superficiales deberían aumentar más, y los debidos a losprocesos internos deberían aumentar menos.

Las correlaciones entre el PIB y la frecuencia de los desastres debería sermejor en el caso de los primeros y peor en el caso de los segundos.

AFRICA

0

10

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AMERICA

0

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1933

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1963

1966

1969

1972

1975

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1981

1984

1987

1990

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1927

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1942

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1951

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1960

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1966

1969

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1960

1965

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1985

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FRECUENCIA DE LOS DESASTRES NATURALES A ESCALA CONTINENTALGeológicos, Hidrogeomorfológicos

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Forte, 2011; Bruschi et al, 2012

CORRELACIÓN: DESASTRES HIDROGEOMORFOLÓGICOS y PIB

Algunas observaciones

Las tasas de sedimentación y de deslizamientos/inundaciones sehan multiplicado aproximadamente por diez en medio siglo.

El PIB mundial (total, no “per cápita”) ha aumentado de manerasimilar, y presumiblemente también las presiones humanas sobrelos sistemas naturales.

Los indicadores de respuestas, especialmente los relacionados conlas desastres naturales muestran tendencias similares.

¿Existe una relación entre el incremento de las modificaciones de lasuperficie de la Tierra, por acción humana, y la ocurrencia dedesastres causados por procesos geomorfológicos?

Las tendencias que hemos observado deben ser tenidas en cuentacuando se evalúan las peligrosidades y los riesgos.

Los modelos para la predicción de peligrosidades y riesgos se deben basarnecesariamente sobre datos de frecuencias en el pasado.

Se este tendencia, hacia un aumento de la frecuencia, no se incluye enmodelos, la evaluación de peligros y riesgos naturales se verá infravalorada.

Si la hipótesis y modelo presentados se confirman, las estrategias para lamitigación de riesgos como de inundación y de deslizamientos, deberíancentrarse en el cambio geomorfológico, en lugar del cambio climático.

Si se quiere mitigar los desastresnaturales producidos porprocesos geológicossuperficiales, probablemente sedebería mirar más al suelo, que alas nubes.

Algo sobre el que pensar…..

Desde mediado del siglo XX, se observa un acusado aumento de actividades antrópicase de sus efectos sobre el sistema natural y los procesos naturales.

Los procesos y riesgos han aumentado de un orden de magnitud en medio siglo o algomenos.

Desde ese momento, parece que el planeta funciona algo diferente que en tiemposanteriores. ¿Podría considerarse ese momento el inicio del Antropoceno?

El inicio de la Revolución Industrial representa el momento en el cual, la humanidadadquiere la capacidad de modificar profundamente la Naturaleza.

El final de la II Guerra Mundial representa el momento después del cual se observanclaramente cambios en los sistemas naturales y en los procesos (Steffen et al., 2011, “LaGran Aceleración).

El fin de la II Guerra Mundial, no representa solo una importante fecha de la Historia delHombre, si no también de la Historia de la Tierra, marcando claramente el inicio delAntropoceno (caracterizado, entre otras cosas, por el Cambio Geomorfológico Global)?

Conclusiones• Los datos presentados dejan pocas dudas sobre la elevada y creciente influencia del ser

humano sobre la superficie terrestre y sobre los procesos superficiales:– en el registro estratigráfico (en la naturaleza de los sedimentos, en la composición

química y en las tasas de sedimentación)– y en la geomorfología (directamente por erosión-excavación y construcción de nuevas

formas y depósitos e, indirectamente, por alteración en la frecuencia y/o intensidad delos procesos).

• El aumento en el tiempo de la intensidad de los procesos superficiales y de las tasas desedimentación, parecen ser consecuencia de la modificación de la superficie terrestre por elser humano.

• El establecimiento de una nueva época geológica y cuándo ésta se inicia es más incierto.

“…la definición de una nueva época, como el Antropoceno, debe ser analizada con muchaprecaución, debido a que no se basa en registros estratigráficos, si no en directasobservaciones de los impactos antrópicos sobre la Tierra” (Finney and Edwards, 2016).“La formalización o no del Antropoceno es una cuestión que se decidirá conforme apresupuestos geológicos…..el término tiene una resonancia que va más allá de la clasificacióngeológica……la fuerza real del concepto esta en como puede influenciar la opinión pública, serun apoyo a los crecientes esfuerzos conservacionistas y de conciencia global”. (Cearreta,2016).

Los resultados que aquí se presentan se deben al trabajo de científicos de las siguientes instituciones:

National University of La Plata, ArgentinaNational University of Mar del Plata, Argentina

Navy Hydrographic Service, ArgentinaNational University of Jujuy, Argentina

University of São Paulo (São Carlos), BrazilFederal University of Santa Catarina, Brazil

EAFIT University, Medellín, ColombiaUniversity of Modena and Reggio Emilia, Italy

University of Vigo, SpainUniversity of Cantabria, Spain

Departamento de Ciencia e Ingeniería del Terreno y de los Materiales (CITyM)ETS de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos

UNIVERSIDAD DE CANTABRIASantander

Muchas gracias por vuestra atención