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¿Hasta qué punto está cambiando el clima?
en
FRONTERAS DEL CAMBIO GLOBAL
Centro de Ciencias de Benasque Pedro Pascual23 de Junio de 2008
Sergio Alonso OrozaUniversitat de lesIlles Balears
Cambio Climático 2007: Las Bases Físicas
Contribución del Grupo de Trabajo Ial
Cuarto Informe (AR4) del IPCC
Hoy tenemos un sol radiante, y desde hace unos días no llueve ...
Hoy llueve copiosamente, lo mismo que ayer ...
… pero si siempre
fuera así, sería
imposible un
paisaje ...
… tan frondoso
… tan árido
Clima: Rasgos característicos de las condiciones
ambientales(principalmente, temperatura y precipitación)
en intervalos de tiempo ‘largos’
• No sólo valores medios: variabilidad espacial y temporal
• Percepción a través de la atmósfera• Tratamiento estadístico adecuado de series
largas instrumentales de las variables meteorológicas
• Externas• Actividad solar, incluidas
manchas solares• Movimiento relativo Tierra-Sol
(excentricidad, precesión de los equinoccios, oblicuidad: Milankovitch)
• Impacto meteorito o cometa
• Internas• Efecto invernadero• Desigual distribución del
balance de energía• Dinámica interna del sistema
(vientos, corrientes, realimentaciones, ...)
• Cambio de composición• Aerosoles• Nubes
Cualquier cambio en las causas del clima puede acabar modificándolo
High-resolution carbon dioxide concentration record 650,000-800,000 years before present,Lüthi, D., M. Le Floch, B. Bereiter, T. Blunier, J.-M. Barnola, U. Siegenthaler, D. Raynaud, J. Jouzel, H. Fischer, K. Kawamura, and T.F. Stocker, Nature. 15 mai 2008.
Orbital and millennial-scale features of atmospheric CH4 over the last 800,000 years,Loulergue, L., A. Schilt, R. Spahni, V. Masson-Delmotte, T. Blunier, B. Lemieux, J.-M. Barnola, D. Raynaud, T.F. Stocker, and J. Chappellaz, Nature. 15 mai 2008.
•Balance global de energía sin efecto de atmósfera
•Radiación solar (onda corta) incidente media S0/4
•con S0 1400 W/m2, constante solar
•Radiación solar absorbida media S0 (1 - )/4
•con , albedo, de valor medio 0.3
•Emisión en onda larga (terrestre) Te4
•según la ley de Stefan-Boltzmann con
•= 5.6710-8 Wm-2K-4, constante de Stefan
•El balance implica S0 (1 - )/4 = Te4
•de donde se deduce Te 255 K -18 ºC
EFECTO INVERNADERO
La energía visible procedente del sol pasa a través del cristal y calienta el suelo
• La energía calorífia procedente del suelo es
parcialmente reflejada por el cristal y parte queda atrapada
dentro del invernadero
•Hadley Centre
•Papel de la atmósfera
•(Efecto Invernadero)
•Sin efecto de atmósfera, Te cumple
•S0 (1 - )/4 = Te4
•y por tanto
•Te 255 K -18 ºC
•La diferente absorción de radiación solar y terrestre por la atmósfera hace que en las capas bajas la temperatura sea T > Te
•T = Te + T
•de tal forma que
•T 288 K 15ºC (T 33 K)
La consecuencia del efecto invernadero es que las capas bajas de la atmósfera tienen una temperatura media 33ºC mayor que la que habría en la superficie de la Tierra sin atmósfera. Sería por término medio –18ºC en lugar de los 15ºC que tenemos.
El efecto invernadero (natural) ha permitido la vida en la Tierra.
•En latitudes bajas hay un exceso de energía y un déficit en las altas, que debe tender a reducirse
•Vientos sobre el Océano Pacífico
CIRCULACIÓN OCEÁNICA GLOBAL•ENFRIAMIENTO
•CORRIENTE•SUPERFICIAL•CÁLIDA
•AGUAS•INTERMEDIAS
•CÁLIDA Y MENOS SALINA •CORRIENTE CIRCUMPOLAR ANTÁRTICA
•Hadley Centre
•La composición de nuestra atmósfera ha cambiado
•afectando al balance planetario de energía
•Contribución al calentamiento global•(no se incluye el vapor de agua)
OBSERVACIONES DIRECTAS DEL CAMBIO CLIMÁTICO RECIENTE
Desde del Tercer Informe (TAR) se ha progresado en la comprensión del cambio espacial y temporal del clima gracias a:
• Mejoras y extensión de bases y análisis de Mejoras y extensión de bases y análisis de datosdatos
• Mayor cobertura geográficaMayor cobertura geográfica• Mejor comprensión de las incertidumbres Mejor comprensión de las incertidumbres
yy• Mayor variedad de medidasMayor variedad de medidas
El calentamiento del Sistema Climático es inequívoco, como se deduce de las observaciones de aumento de las temperaturas medias a escala planetaria del aire y del océano, fusión general de nieve y hielo, y elevación global del nivel medio del mar.
Observaciones directas del Cambio Climático
reciente
Observaciones directas del Cambio Climático reciente
Temperatura media planetaria
Media planetaria del nivel del mar
Cobertura nivosa del hemisferio norte
Observaciones directas del Cambio Climático reciente
Temperatura media del aire• Actualización de la tendencia lineal de 100
años a 0.74 [0.56 a 0.92] oC para 1906-2005 • Superior a 0.6 [0.4 a 0.8] oC para los 100 años
1901-2000 estudiados en el TAR
• La temperatura media del océano ha aumentado al menos hasta profundidades de 3000 m – el océano ha absorbido el 80% del calor incorporado
> dilatación del agua marina y elevación del nivel del mar
La temperatura media planetaria está creciendo más rápidamente
100 0.0740.018
50 0.1280.026
Los 12 años más cálidos:
1998,2005,2003,2002,2004,2006,
2001,1997,1995,1999,1990,2000
Periodo
Años /década
Cambio pluviométrico, sequía en aumento
• La precipitación ha aumentado significativamente en zonas orientales de América del Norte y del Sur, Europa septentrional y Asia septentrional y central.
• La ocurrencia de episodios de lluvias fuertes ha aumentado de frecuencia sobre la mayor parte de áreas sobre tierra, lo que es consistente con el calentamiento y el aumento del vapor de agua atmosférico.
• Clima más seco en el Sahel, Mediterráneo, África meridional y parte de Ásia meridional.
• Se han observado sequías más intensas y duraderas desde los 70, particularmente en trópicos y subtrópicos.
• Observación de cambios generalizados en temperaturas extremas
• Menor frecuencia de días y noches fríos y de escarchas
• Mayor frecuencia de días y noches cálidos y de olas de calor
• Incremento de las lluvias intensas en la mayor parte del planeta
• Evidencia observacional de un incremento de la actividad de los
ciclones tropicales intensos en el Atlántico norte desde los 70,
correlacionado con el incremento de la temperatura superficial del
mar en los trópicos
Otros cambios en situaciones extremas
Anomalías anuales suavizadas de la precipitación (%) sobre tierra de 1900 a 2005
La precipitación sobre tierra está cambiando de forma significativa
Aumenta
Disminuye
Cambios en la Circulación
• El Cambio Climático está afectando a las trayectorias de las perturbaciones (storm track) y a las distribuciones de viento y temperatura
• El forzamiento antrópico posiblemente ha contribuido
A partir de 1944 ha mejorado la observación de los huracanes del Atántico N. por el uso de aviones.
El número total y el % de huracanes intensos está en aumento.
Los huracanes del Atlántico N han aumentado con la SST
SST(1944-2005)
Aumento acentuado desde
1994
Ola de calor extremaVerano 2003Europa
Olas de calor en aumento: un ejemplo
Cobertura nivosa y hielo ártico están disminuyendo
La cubierta nivosa en primavera se redujo un 5% durante los 80
El hielo marino ártico disminuyó un 2.7% por década(Verano:-7.4%/década)
Glaciares y suelo helado están en recesión
Desde 1901 a 2002 el área del suelo helado estacionalmente en el HN ha decrecido un 7%
Desde los 90 la recesión de los glaciares ha crecido
No se han observado cambios en ciertos aspectos del clima presente:
• Tornados
• Tormentas de polvo
• Granizo
• Rayos
• Hielo marino antártico
Observación directa de cambio climático reciente
La información paleoclimática justifica la interpretación de ser inusual el calentamiento observado durante la última mitad del siglo, por lo menos en los 1300 años anteriores. La última vez que las regiones polares fueron significativamente más cálidas que ahora durante un periodo duradero (hace unos 125 mil años), la dismunución del volumen del hielo polar condujo a un ascenso del nivel del mar de 4 a 6 m.
Perspectiva Paleoclimática
Concentraciones de CO2, CH4 y N2O
-valores muy superiores a los preindustriales- incremento importante desde 1750 debido a las actividades humanas
Relativamente pequeñas variaciones antes de la era industrial
Motores humanos y naturales del Cambio
Climático
La concentración atmosférica de CO2 y CH4 en 2005 fue muy superior al rango natural de los últimos 650 mil años
CO2
CH4
Estimas y rangos del forzamiento radiativo medio Estimas y rangos del forzamiento radiativo medio planetarioplanetario
Motores humanos y naturales del Cambio Climático
• Las emisiones anuales de CO2 de origen fósil han aumentado desde una media de 6.4 GtC por año en los 90 a 7.2 GtC por año en 2000-2005
• El forzamiento radiativo del CO2 ha crecido un 20% desde 1995 a 2005, el mayor en una década, al menos en los 200 últimos años
----------------------------------------------------------------------• Los cambios en la irradiancia solar desde 1750 se
estima que han producido un forzamiento radiativo de +0.12 [+0.06 a +0.30] Wm-2
Motores humanos y naturales del Cambio Climático
El conocimiento de las influencias sobre el clima del calentamiento y enfriamiento de origen antrópico ha mejorado desde el Tercer Informe (TAR), lleva a establecer confianza muy alta a que el efecto global medio neto de las actividades humanas desde 1750 ha sido un calentamiento, con un forzamiento radiativo de +1.6 [+0.6 a +2.4] W m-2.
• Extremadamente improbable sin forzamiento externo
• Muy improbable como consecuencia única de causas naturales conocidas
Calentamiento general observado
Océano global
1955 20051980
Annual Trend 1979 to 2005
Superficie Troposfera
Atribución
• Se observan cambios consistentes con
respuestas esperadas a forzamientos
inconsistentes con explicaciones alternativas
Observations
All forcing
Solar+volcanic
Comprensión y atribución del Cambio Climático
El calentamiento en los continentes probablemente muestra una contribución antrópica significativa durante los últimos 50 años
Comprensión y atribución del Cambio Climático
La mayor parte del aumento observado de la temperatura media global desde la mitad del siglo XX es muy probable que sea consecuencia del incremento observado de la concentración de GEI antropogénico. Esto representa un avance respecto a la conclusión del TAR “la mayor parte del calentamiento observado durante los últimos 50 años es probable que sea debido al incremento de las concentraciones de GEI”. Las influencias humanas discernibles se extienden ahora a otros aspectos del clima, incluyendo el calentamiento del océano, las temperaturas medias continentales, las temperaturas extremas y los regímenes de viento
5555
Actualització Actualització Tendències ClimàtiquesTendències Climàtiques
a les Balears (2006)a les Balears (2006)
Novembre 2007Novembre 2007
Observatori del Clima de les Illes Balears (OCLIB)
5656
TemperaturaTemperatura
5757
Màximes mitjanes per IllesMàximes mitjanes per Illesy = 0.0499x + 21.553
R2 = 0.4914
y = 0.0503x + 19.888
R2 = 0.4677
y = 0.0447x + 21.416
R2 = 0.4809
y = 0.0483x + 20.952
R2 = 0.497
19
20
21
22
23
24
25
26
1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006
ANY
ºC
Aeroport Palma
Aeroport Menorca
Aeroport Eivissa
Mitjana
Pendent Pendent (ºC/100 anys)(ºC/100 anys)
Sign.Sign.(%)(%)
Pend. Pend. infinf Pend. supPend. sup
A. PalmaA. Palma +4.99+4.99 >99>99 +3.43+3.43 +6.92+6.92
A. MenorcaA. Menorca +5.03+5.03 >99>99 +2.99+2.99 +7.07+7.07
A. EivissaA. Eivissa +4.47+4.47 >99>99 +2.71+2.71 +6.23+6.23
PromigPromig +4.83+4.83 >99>99 +2.98+2.98 +6.68+6.68
5858
Estació
Ritme de canvi
(ºC en 100 anys)
Confiança estadística en “Augment de Temperatura”
Interval extremadament probable de ritmes de canvi
(ºC en 100 anys)
Límit inferior Límit superior
Aeroport Palma
+4.99 Virtualment cert +3.43 +6.92
Aeroport Maó
+5.03 Virtualment cert +2.99 +7.07
Aeroport Eivissa
+4.47 Virtualment cert +2.71 +6.23
Mitjana +4.83 Virtualment cert +2.98 +6.68
Màximes mitjanes per IllesMàximes mitjanes per Illes
5959
Estació de l’any
Ritme de canvi
(ºC en 100 anys)
Confiança estadística en “Augment de Temperatura”
Interval extremadament probable de ritmes de canvi
(ºC en 100 anys)
Límit inferior Límit superior
Hivern +1.59 Probable -1.79 +4.97
Primavera +7.99 Virtualment cert +4.98 +11.00
Estiu +6.73 Virtualment cert +3.32 +10.14
Tardor +2.99 Molt probable -0.48 +6.46
Màximes mitjanes per estacions de l’any Màximes mitjanes per estacions de l’any
6060
Estació
Ritme de canvi
(ºC en 100 anys)
Confiança estadística en “Augment de Temperatura”
Interval extremadament probable de ritmes de canvi
(ºC en 100 anys)
Límit inferior Límit superior
Aeroport Palma
+6.52 Virtualment cert +4.54 +8.50
Aeroport Maó
+6.15 Virtualment cert +3.75 +8.55
Aeroport Eivissa
+2.76 Virtualment cert +0.93 +4.59
Mitjana +5.14 Virtualment cert +3.25 +7.03
Mínimes mitjanes per IllesMínimes mitjanes per Illes
6161
Estació de l’any
Ritme de canvi
(ºC en 100 anys)
Confiança estadística en “Augment de Temperatura”
Interval extremadament probable de ritmes de canvi
(ºC en 100 anys)
Límit inferior Límit superior
Hivern +1.06Més probable que
improbable-3.51 +5.63
Primavera +6.68 Virtualment cert +4.36 +9.00
Estiu +8.01 Virtualment cert +4.94 +11.08
Tardor +5.12 Virtualment cert +1.95 +8.30
Mínimes mitjanes per estacions de l’any Mínimes mitjanes per estacions de l’any
6262
PrecipitacióPrecipitació
6363
y = -1,6579x + 631,77R2 = 0,0423
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1951 1956 1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006
mm
Mitjana anualMitjana anual
Ritme de canvi de la precipitació anual a Balears: -166mm en 100anys (Nivell de confiança: Probable*)
Interval de valors de ritmes de canvi extremadament probables: -381,+50mm en 100anys* Llindars de probabilitat segons definicions del IPCC (www.ipcc.ch)
6464
Mitjana anualMitjana anual (suavització 30 anys)(suavització 30 anys)
y = -1.9182x + 612.45
R2 = 0.8092
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1965 1967 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991
mm
Ritme de canvi de la precipitació anual a Balears: -192mm en 100anys (Nivell de confiança: Virtualment cert)
Interval de valors de ritmes de canvi extremadament probables: -230,-153mm en 100anys
6565
Estació de l’any
Ritme de canvi
(mm en 100 anys)
Confiança estadística en
“Pèrdua de precipitació”
Interval extremadament probable de ritmes de canvi
(mm en 100 anys)
Límit inferior Límit superior
Hivern -86 Virtualment cert -102 -69
Primavera -11Més probable que
improbable-40 +18
Estiu -16 Molt probable -16 +1
Tardor -86 Virtualment cert -135 -38
Mitjanes per estacions de l’any Mitjanes per estacions de l’any (suavització 30 anys)(suavització 30 anys)