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Tema 2: Las variables
generadoras del cambio
climático y el cambio global.
1. Variables externas al sistema
2. Variables internas al sistema
3. La noción de forzamiento radiativo
4. Gases de efecto invernadero (GEI)
5. Incidencia de los GEI sobre el clima
Variables externas
Variaciones solares
Variaciones orbitales
Impactos de meteoritos
Variables internas
La deriva continental
La composición atmosférica
Las corrientes oceánicas
El campo magnético terrestre
Los efectos antropogénicos
Variaciones solaresEl Sol es una estrella que presenta ciclos de actividad de once años. Ha tenido
períodos en los cuales no presenta manchas solares, como el mínimo de Maunder que
fue de 1645 a 1715 en los cuales se produjo una mini era de Hielo.
La temperatura media de la Tierra depende, en gran medida, del flujo de radiación
solar que recibe. Sin embargo, debido a que ese aporte de energía apenas varía en el
tiempo, no se considera que sea una contribución importante para la variabilidad
climática a corto plazo (Crowley y North, 1988).
Esto sucede porque el Sol es una estrella de tipo G en fase de secuencia principal,
resultando muy estable. El flujo de radiación es, además, el motor de los fenómenos
atmosféricos ya que aporta la energía necesaria a la atmósfera para que estos se
produzcan.
Sin embargo, muchos astrofísicos consideran que la influencia del Sol sobre el clima
está más relacionada con la longitud de cada ciclo, la amplitud del mismo, la cantidad
de manchas solares, la profundidad de cada mínimo solar, y la ocurrencia de dobles
mínimos solares separados por pocos años.
MANCHAS SOLARES
80
11
Mínimo de Maunder
F.R. (1750-act.)0,05º±0,05º
AR5
Variaciones de la luminosidad solar a lo largo del ciclo de las manchas solares
Influencias externas
Por otro lado, a largo plazo las variaciones se hacen apreciables ya que el Sol
aumenta su luminosidad a razón de un 10 % cada 1000 millones de años. Debido a
este fenómeno, en la Tierra primitiva que sustentó el nacimiento de la vida, hace
3800 millones de años, el brillo del Sol era un 70 % del actual.
Sería la variación en los campos magnéticos y la variabilidad en el viento solar (y su
influencia sobre los rayos cósmicos que llegan a la Tierra) que tienen una fuerte
acción sobre distintos componentes del clima como las diversas oscilaciones
oceánicas, los fenómenos de el Niño y La Niña, las corrientes de chorro polares, la
oscilación casi bianual de la corriente estratosférica sobre el ecuador, etc.
Influencias externas
y, por tanto, en las emisiones de viento solar, también son importantes, ya que la
interacción de la alta atmósfera terrestre con las partículas provenientes del Sol
puede generar reacciones químicas en un sentido u otro, modificando la composición
del aire y de las nubes así como la formación de estas.
Algunas hipótesis plantean incluso que los iones producidos por la interacción de los
rayos cósmicos y la atmósfera de la Tierra juegan un rol en la formación de núcleos de
condensación y un correspondiente aumento en la formación de nubes.
De este modo, la correlación entre la ionización cósmica y formación de nubes se
observa fuertemente en las nubes a baja altitud y no en las nubes altas (cirrus) como
se creía, donde la variación en la ionización es mucho más grande.(Svensmark, 2007)
Las variaciones en el campo magnético solar
Influencias externas
Variaciones orbitales
la luminosidad solar se mantiene prácticamente constante a lo largo de millones de
años, pero no ocurre lo mismo con la órbita terrestre.
Esta oscila periódicamente, haciendo que la cantidad media de radiación que recibe
cada hemisferio fluctúe a lo largo del tiempo, y estas variaciones provocan las
pulsaciones glaciares a modo de veranos e inviernos de largo período.
Son los llamados períodos glaciares e interglaciares.
Hay tres factores que contribuyen a modificar las características orbitales haciendo
que la insolación media en uno y otro hemisferio varíe aunque no lo haga el flujo de
radiación global:
- Precesión de los equinoccios,
- La excentricidad orbital
- La oblicuidad de la órbita o inclinación del eje terrestre
Influencias externas
Movimiento de precesión
La precesión de los equinoccios (el cambio lento y gradual en la orientación del eje de
rotación de la Tierra) se debe al movimiento de precesión de la Tierra causado por el
momento de fuerza ejercido por el sistema Tierra-Sol en función de la inclinación del eje de
rotación terrestre con respecto al Sol (alrededor de 23,43°).
La inclinación del eje terrestre varia de 23º a 27º, ya que depende (entre otras causas) de
los movimientos telúricos. En febrero del 2010, se registró una variación del eje terrestre de 8
centímetros aproximadamente, por causa del terremoto de 8,8° Richter que afectó a Chile. En
tanto que el maremoto y consecuente tsunami que azotó al sudeste asiático en el año 2004,
desplazó 17,8 centímetros al eje terrestre.
Debido a lo anterior, la duración de una vuelta completa de precesión nunca es exacta; no
obstante, los científicos la han estimado en un rango aproximado de entre 25 700 y 25 900
años. A este ciclo se le denomina año platónico.
Movimiento de nutación
La precesión se acompaña de una oscilación del eje de rotación hacia abajo y hacia arriba, que recibe el nombre de nutación.
La precesión es aún más compleja si consideramos un cuarto movimiento: la nutación. Esto sucede con cualquier cuerpo
simétrico o esferoide girando sobre su eje; un trompo (peonza) es un buen ejemplo, pues cuando cae comienza la precesión.
Como consecuencia del movimiento de caída, la púa del trompo se apoya en el suelo con más fuerza, de modo que aumenta la
fuerza de reacción vertical, que finalmente llegará a ser mayor que el peso. Cuando esto sucede, el centro de masa del trompo
comienza a acelerar hacia arriba. El proceso se repite, y el movimiento se compone de una precesión acompañada de una
oscilación del eje de rotación hacia abajo y hacia arriba, que recibe el nombre de nutación.
Para el caso de la Tierra, la nutación es la oscilación periódica del polo de la Tierra alrededor de su posición media en la esfera
celeste, debido a las fuerzas externas de atracción gravitatoria entre la Luna y el Sol con la Tierra. Esta oscilación es similar al
movimiento de una peonza (trompo) cuando pierde fuerza y está a punto de caerse.
La Tierra se desplaza unos nueve segundos de arco cada 18,6 años, lo que supone que en una vuelta completa de precesión, la
Tierra habrá realizado 1385 bucles.
Influencias externas
Consecuencias:
• la existencia de estaciones en el año: verano, otoño, invierno y primavera
• Los equinoccios y los solsticios
• Altura del sol en el horizonte a lo largo del año
Influencias externas
Impactos de meteoritosEn raras ocasiones ocurren acontecimientos de tipo catastrófico que cambian la
faz de la Tierra para siempre.
El último de tales acontecimientos catastróficos sucedió hace 65 millones de
años. Se trata de los impactos de meteoritos de gran tamaño. Es indudable que
tales fenómenos pueden provocar un efecto devastador sobre el clima al liberar
grandes cantidades de CO2, polvo y cenizas a la atmósfera debido a la quema
de grandes extensiones boscosas. De la misma manera, tales sucesos podrían
intensificar la actividad volcánica en ciertas regiones.
En el suceso de Chicxulub (en Yucatán, México) hay quien relaciona el período
de fuertes erupciones en volcanes de la India con el hecho de que este
continente se sitúe cerca de las antípodas del cráter de impacto. Tras un
impacto suficientemente poderoso la atmósfera cambiaría rápidamente, al
igual que la actividad geológica del planeta e, incluso, sus características
orbitales.
Influencias externas
Influencias internasLa deriva continentalLa Tierra ha sufrido muchos cambios desde su origen hace 4600
millones de años. Hace 225 millones de años todos los continentes
estaban unidos, formando lo que se conoce como Pangea, y había
un océano universal llamado Panthalassa. La tectónica de placas ha
separado los continentes y los ha puesto en la situación actual.
El Océano Atlántico se ha ido formando desde hace 200 millones de
años.
Es un proceso muy lento, por lo que la posición de los continentes
fija el comportamiento del clima durante millones de años. Hay dos
aspectos a tener en cuenta en función de las latitudes en las que se
concentra la masa continental:
- si las masas continentales están situadas en latitudes bajas habrá
pocos glaciares continentales y, en general, temperaturas medias
menos extremas.
- si los continentes se hallan muy fragmentados habrá menos
continentalidad.
La composición atmosférica
La atmósfera primitiva, cuya composición era parecida a la nebulosa inicial, perdió sus
componentes más ligeros, el hidrógeno diatómico (H2) y el helio (He), para ser
sustituidos por gases procedentes de las emisiones volcánicas del planeta o sus
derivados, especialmente dióxido de carbono (CO2), dando lugar a una atmósfera de
segunda generación.
En dicha atmósfera son importantes los efectos de los gases de invernadero emitidos
de manera natural en volcanes.
Por otro lado, la cantidad de óxidos de azufre (SO, SO2 y SO3) y otros aerosoles
emitidos por los volcanes contribuyen a lo contrario, a enfriar la Tierra. Del equilibrio
entre ambos efectos resulta un balance radiativo determinado.
Con la aparición de la vida en la Tierra se sumó como agente incidente el total de
organismos vivos, la biosfera. Inicialmente, los organismos autótrofos por fotosíntesis
o quimiosíntesis capturaron gran parte del abundante CO2 de la atmósfera primitiva, a
la vez que empezaba a acumularse oxígeno (a partir del proceso abiótico de la
fotólisis del agua).
Influencias internas
Influencias internasLa aparición de la fotosíntesis oxigénica, que realizan las cianobacterias y sus
descendientes los plastos, dio lugar a una presencia masiva de oxígeno (O2) como la
que caracteriza la atmósfera actual, y aún mayor.
Esta modificación de la composición de la atmósfera propició la aparición de formas
de vida nuevas, aeróbicas que se aprovechaban de la nueva composición del aire.
Aumentó así el consumo de oxígeno y disminuyó el consumo neto de CO2 llegándose al
equilibrio o clímax, y formándose así la atmósfera de tercera generación actual.
Este delicado equilibrio entre lo que se emite y lo que se absorbe se hace evidente en
el ciclo del CO2, la presencia del cual fluctúa a lo largo del año según las estaciones de
crecimiento de las plantas.
Influencias internasLas corrientes oceánicas
Las corrientes oceánicas, o marinas, son factores reguladores del clima que actúan
como moderador, suavizando las temperaturas de regiones como Europa y las costas
occidentales de Canadá y Alaska.
Un aumento de unos 2 grados celsius en la cuenca del mediterráneo significaría la
posibilidad de aumentar la latitud de muchos cultivos unos 200 km más al norte
(como sería el cultivo de la naranja ya citado).
Corrientes oceánicas permanentes
Es la respuesta del océano y de la atmósfera al flujo de energía desde los trópicos y
subtrópicos hacia las regiones polares y subsolares. Pueden ser superficiales o
profundas.
CORRIENTES SUPERFICIALES
observadas científicamente en 1840 por M. Fontaine Maury. Se corresponden con bastante exactitud a la circulación
general de los vientos.
El patrón básico de las corrientes oceánicas es un sistema casi cerrado que se conoce como giro, cuyo centro está en
las regiones subtropicales. Cada giro consta de cuatro corrientes, los límites N y S están marcados por las corrientes
E-W, una en sentido E (las que se encuentran en las latitudes altas) y otro al W (las ecuatoriales). Fluyen a 6 Km/día y
penetran entre 100 y 200 mts de profundidad.
La corriente de sentido E más importante es la gran corriente de deriva del viento del Oeste. Da la vuelta a la
Antártica pasando las barreras del Paso de Drake (entre el Cabo de Hornos y la Antártida), donde un ramal se desvía
hacia el N dando lugar a la corriente de Humboldt. El resto de corrientes con sentido E son interrumpidas por los
continentes.
Las corrientes limítrofes occidentales fluyen hacia el N en el Hemisferio Norte y hacia el S en el hemisferio Sur. Son
corrientes poderosas especialmente las del Hemisferio Norte (Kurosivo y del Golfo) con 40 a 120 Kms/día de
velocidad, y penetrando hasta 1.000 mts de profundidad. Debido a esta velocidad tardan en recibir los efectos de una
atmósfera más fría conforme se desplazan hacia el N, y transportan el calor de los trópicos a las latitudes más altas.
En el hemisferio Sur se encuentra la corriente del Brasil y la del este de Australia.
Las corrientes limítrofes orientales, como la de California y la de las Canarias, son más débiles y más amplias, con
una velocidad de 3-7 Km/día, lo que permite que las aguas superficiales se adapten a las condiciones climáticas. En
el Hemisferio Sur las corrientes de Humboldt o del Perú y la de Benguela desempeñan un papel de transporte de
agua fría hacia los trópicos.
Influencias internas
Influencias internas
EL PAPEL DE LA CIRCULACIÓN OCEÁNICA:La circulación termohalina
1
2
3
1. Evaporación. Agua cálida y salina2. 2. Enfriamiento3. Congelación y expulsión de sal.
Aguas muy frías y salinas , muy densa y consecuente hundimiento
Por debajo de la picnoclina, las aguas profundas se mueve de manera
errática en corrientes muy lentas que están impulsadas por
diferencias de densidad, gobernadas por la temperatura y la
salinidad, por eso la circulación del océano profundo se llama
circulación termohalina.
Se conoce poco de esta corriente, sólo que en los polos el agua muy
densa se hunde y pone en contacto las aguas profundas con la
superficie. Allí es donde se producen las aguas profundas (-0,4ºC y
salinidad 34,55%0 ). En el Hemisferio Norte esta agua se mueven
hacia el Sur en el Atlántico y hacia el Norte en el Pacífico desde la
Antártida (mar de Weddell), desplazándose en profundidad de Oeste
a Este desde el Cabo de Hornos hasta el sur de Tasmania, donde
asciende.
Las aguas profundas que provienen del Polo Sur hacia el Polo Norte,
fluyen por encima de las que provienen del Polo Sur, que son más
densas. El flujo oceánico profundo sigue en general la dirección N-S y
son más intensos en el lado occidental de los océanos, cruzando el
ecuador en el Atlántico y en el Pacífico. Estos movimientos están muy
influenciados por la topografía de los fondos marinos
CORRIENTES PROFUNDASInfluencias internas
LA CINTA TRANSPORTADORA
OCEÁNICA
GLACIACIONES: Grandes variaciones de temperatura por ciclos alternantes de funcionamiento de la cinta transportadora
INTERGLACIARES: Másconstancia térmica
CALENTAMIENTO ACTUAL:Mucha llegada de agua dulce al océano. Poca densidad del agua. Posibilidad de interrupción de la cinta transportadora.
PRECEDENTE: Nuevo Dryas
ATMOSFERA MAGNETICA
La tierra se comporta como una barra magnética cuyo eje está desviado con respecto al eje de la tierra. Este
campo magnético está generado por el núcleo metálico de la tierra
Las LINEAS DE FUERZA se extienden por el espacio conformando el CAMPO MAGNÉTICO EXTERNO que se
comporta como una atmósfera magnética MAGNETOSFERA. Las líneas de fuerza son retenidas y concentradas en
anillos alargados conocidos como cinturones de radiación de Van Allen
La magnetosfera no es regular por la presión de viento solar, que es el flujo continuo de electrones y
protones, por lo que protege a la tierra de la radiación iónica procedente del sol.
70ºN,130ºW
68ºS,143ºE
HOYSE DEBILITA
FUNCIÓN PROTECCIÓN
FRENTE A RAYOS
CÓSMICOSINTERGALÁCTICOS
Influencias internas
Una hipótesis dice que el ser humano podría haberse convertido en uno de los
agentes climáticos, incorporándose a la lista hace relativamente poco tiempo.
Su influencia comenzaría con la deforestación de bosques para convertirlos en
tierras de cultivo y pastoreo, pero en la actualidad su influencia sería mucho mayor
al producir la emisión abundante de gases que, según algunos autores, producen un
efecto invernadero: CO2 en fábricas y medios de transporte y metano en granjas de
ganadería intensiva y arrozales.
Actualmente las emisiones se han incrementado hasta tal nivel que parece difícil
que se reduzcan a corto y medio plazo, por las implicaciones técnicas y económicas
de las actividades involucradas.
Los aerosoles de origen antrópico, especialmente los sulfatos provenientes de los
combustibles fósiles ejercen una influencia reductora de la temperatura.
Los efectos antropogénicos
Influencias internas
Influencias internasEste hecho, unido a la variabilidad natural del clima, sería la causa que explica el
"valle" que se observa en el gráfico de temperaturas en la zona central del siglo XX.
La alta demanda de energía por parte de los países desarrollados es la principal
causa del calentamiento global, debido a que sus emisiones contaminantes son las
mayores del planeta. Esta demanda de energía hace que cada vez más se extraigan
y consuman los recursos energéticos como el petróleo.
De acuerdo a un estudio de FAO (Organización de las Naciones Unidas para la
Alimentación y la Agricultura) la agricultura animal es responsable del 18% de las
emisiones de gases de efecto invernadero (metano), más que las emisiones
combinadas de todo el transporte mundial.
Retroalimentaciones y factores moderadores
Muchos de los cambios climáticos importantes se dan por pequeños desencadenantes
causados por los factores que se han citado, ya sean forzamientos sistemáticos o
sucesos imprevistos.
Dichos desencadenantes pueden formar un mecanismo que se refuerza a sí mismo
(retroalimentación o «feedback positivo») amplificando el efecto.
Además la Tierra puede responder con mecanismos moderadores («feedbacks
negativos») o con los dos fenómenos a la vez.
Del balance de todos los efectos saldrá algún tipo de cambio más o menos brusco
pero siempre impredecible a largo plazo, ya que el sistema climático es un sistema
caótico y complejo
Influencias internasUn ejemplo de feedback positivo es el efecto albedo, un aumento de la masa helada
que incrementa la reflexión de la radiación directa y, por consiguiente, amplifica el
enfriamiento. También puede actuar a la inversa, amplificando el calentamiento cuando
hay una desaparición de masa helada.
La fusión de los casquetes polares crean un efecto de estancamiento por el cual las
corrientes oceánicas no pueden cruzar esa región. En el momento en que empieza a
abrirse el paso a las corrientes se contribuye a homogeneizar las temperaturas y favorece
la fusión completa de todo el casquete y a suavizar las temperaturas polares, llevando el
planeta a un mayor calentamiento al reducir el albedo.
La Tierra ha tenido períodos cálidos sin casquetes polares y recientemente se ha visto
que hay una laguna en el Polo Norte durante el verano boreal, por lo que los científicos
noruegos predicen que en 50 años el Ártico será navegable en esa estación. Un
planeta sin casquetes polares permite una mejor circulación de las corrientes marinas,
sobre todo en el hemisferio norte, y disminuye la diferencia de temperatura entre el
ecuador y los Polos.
Factores moderadores del cambio.
Uno es el efecto de la biosfera y, más concretamente, de los organismos
fotosintéticos (fitoplancton, algas y plantas) sobre el aumento del dióxido de
carbono en la atmósfera. Se estima que el incremento de dicho gas conllevará un
aumento en el crecimiento de los organismos que hagan uso de él, fenómeno que se
ha comprobado experimentalmente en laboratorio. Los científicos creen, sin
embargo, que los organismos serán capaces de absorber solo una parte y que el
aumento global de CO2 proseguirá.
Factores retroalimentadores
Es difícil aclarar en que sentido actuarán. Es el caso de las nubes. El climatólogo
Roy Spencer (escéptico del cambio climático vinculado a grupos evangélicos
conservadores) ha llegado a la conclusión, mediante observaciones desde el
espacio, de que el efecto total que producen las nubes es de enfriamiento. Pero
este estudio solo se refiere a las nubes actuales. El efecto neto futuro y pasado es
difícil de saber ya que depende de la composición y formación de las nubes.
El forzamiento radiativo o forzamiento climático es la diferencia entre la insolación (luz solar)
absorbida por la Tierra y la energía irradiada de vuelta al espacio.
Las influencias que causan cambios en el sistema climático de la Tierra que alteran el equilibrio
radiativo de la Tierra, forzando a las temperaturas a subir o bajar, se denominan forzamientos
climáticos.
El forzamiento radiativo positivo significa que la Tierra recibe más energía de la luz solar que la
que irradia al espacio. Esta ganancia neta de energía causará calentamiento. Por el contrario, el
forzamiento radiativo negativo significa que la Tierra pierde más energía al espacio de la que
recibe del sol, lo que produce enfriamiento.
Típicamente, el forzamiento radiativo se cuantifica en la tropopausa o en la parte superior de la
atmósfera (lo que a menudo explica los rápidos ajustes de temperatura) en unidades de vatios por
metro cuadrado de la superficie de la Tierra.
El forzamiento positivo (energía entrante que excede la energía saliente) calienta el sistema,
mientras que el forzamiento negativo (energía saliente que excede la energía entrante) lo enfría.
Las causas del forzamiento radiativo incluyen cambios en la insolación y las concentraciones de
gases radiativamente activos, comúnmente conocidos como gases de efecto invernadero, y
aerosoles.
3. El forzamiento radiativo
FORZAMIENTO RADIATIVO (RF)
Perturbación del balance energético
Cambio en el flujo radiativo neto de la tropopausa (W/m2)
Positivo=
Calentamiento
Negativo=
Enfriamiento
Apuntes de Maria Fernanda Pita curso 2017-2018
EL FORZAMIENTO RADIATIVO EN EL AR5
Effective Radiative Forcing (ERF)
RF ERF
Realiza el cálculo sin permitir reajustes en las variables de estado tales
como temperatura troposférica, vapor de agua
o nubosidad.Solo permite reajustes hacia
el equilibrio radiativo por parte de la temperatura
estratosférica
Incluye ajustes rápidos por parte de la superficie
terrestre y de la troposfera (salvo GMST, temperatura del océano y cubierta de
hielo) y permite una mejor cuantificación de la respuesta climática.
Es muy similar al RF, salvo para los aerosoles
BALANCE ENERGETICO DE LA TIERRA
La temperatura media del planeta Tierra es una consecuencia directa de su balance de energía:
- si el planeta recibe más energía que la que desprende, se calentará.
- por el contrario, si desprende más energía que la que recibe, se enfriará.
Si su temperatura media permanece constante indica que hay un equilibrio entre la energía que
recibe y la que desprende el espacio exterior. La comprensión de este balance es básica para
entender el cambio climático.
La constante solar es la densidad de energía solar que llega verticalmente sobre un círculo
del mismo diámetro que la Tierra y situado en la alta atmósfera. Esta constante solar se
mide directamente por satélites desde finales de los años setenta del siglo pasado, y su
valor se sitúa entre 1.365 y 1.368 W/m2, según estemos en la parte baja del ciclo solar o en
la parte alta (ciclo solar que dura aproximadamente 11 años). Tomaremos como valor medio
1.366 W/m2.
Ahora bien, esta energía se ha de repartir entre todo el planeta, que no es un círculo plano, sino
una esfera, cuya superficie es de 4 x π x R2, donde R es el diámetro de la Tierra. Como la superficie
del círculo del que hemos hablado antes es de π x R2, cuatro veces inferior, la energía que recibe
en promedio cada punto de la Tierra es de 1.366 / 4 = 341 W/m2.
Este valor no es más que una media: los polos reciben menos, el ecuador recibe más. De noche no
se recibe nada, de día se recibe el doble. Se recibe menos al amanecer y al atardecer que al
mediodía.
Pero no toda esta radiación solar llega a la superficie de la Tierra. Siempre como media, estos 341
W/m2 se reparten de la manera siguiente:
- 79 W/m2 se reflejan al espacio exterior por las nubes y aerosoles, y 23 W/m2 por la tierra y el
mar. Es decir, un total de 101 W/m2, un 31 % de la energía recibida se refleja directamente al
espacio exterior.
- las nubes absorben 78 W/m2 (un 23 % del total). Esta energía sirve para calentar las nubes.
Llegan a la superficie de la Tierra, por tanto, unos 161 W/m2 en promedio. Su reparto es muy
irregular, y va desde los 275 W/m2 en las regiones con pocas nubes del Sahara y de Arabia, hasta los
solamente 75 W/m2 en las regiones brumosas del Ártico. Estos 161 W/m2 sirven para calentar la
tierra y el mar, y representan algo menos del 50 % de toda la energía solar recibida por el planeta.
Energía que llega al planeta
Energía por el planeta hacia el espacio
El planeta Tierra, como cualquier cuerpo, emite calor. La ley de Stefan-Boltzmann permite calcular
la cantidad de calor emitida por un cuerpo. Esta cantidad es proporcional a la temperatura absoluta
del cuerpo elevada a la cuarta potencia (la temperatura absoluta es la que tiene como cero el cero
absoluto, que se encuentra a 273oC bajo cero)
El planeta Tierra, al tener una temperatura superficial de unos 14ºC (287º absolutos), emite al
exterior 396 W/m2 (la superficie de la Tierra pierde, además, una media de 97 W/m2 por la
evaporación del agua y la evapotranspiración vegetal)
Si la totalidad de estos 396 W/m2 escapara hacia el espacio exterior, el planeta Tierra se enfriaría, ya
que perdería más energía que la que recibe del Sol: estaríamos congelados ya que para que hubiera
equilibrio, es decir, que el planeta Tierra emitiera 170 W/m2, lo mismo que llega a su superficie, la
temperatura media sería de -39ºC.
Por suerte, una buena parte de esta energía no se pierde: las nubes y la atmósfera hacen de pantalla
y devuelven hacia la tierra y el mar 333 W/m2, dejando escapar hacia el espacio exterior 70 W/m2
(40 W/m2 por lo que se conoce como ventana atmosférica más 30 W/m2 de emisión infrarroja de
las nubes) de los 396 W/m2 emitidos desde la superficie.
Por otra parte, la atmósfera emite 169 W/m2 de radiación infrarroja hacia el exterior (78 W/m2
absorbida por la atmosfera + 17 W/m2 de convección + 80 W/m2 de evapotranspiración - 6 W/m2 que
se pierde en calor latente por las cambios de estado), por lo que el total emitido es de 239 W/m2,
que representan un 61 % de los 390 W/m2 emitidos por la superficie.
Balance
Si hacemos un balance entre la energía que llega directamente del Sol (341 W/m2) y la que
emite el planeta hacia el espacio exterior (102 W/m2 reflejados por la nubes y la
superficie + 70 W/m2 emitidos por la superficie y las nubes como radiación infrarroja + 169
W/m2 emitidos por la atmósfera = 341 W/m2), el balance es equilibrado.
El balance de energía en la superficie está también equilibrado: llegan 161 W/m2 del Sol y
333 W/m2 de las nubes y de la atmósfera, que suman 494 W/m2. Salen 104 W/m2 por la
evaporación del agua (17), evapotranspiración (80) y calor latente (6), y 396 W/m2 que
emite por estar a 14ºC (ley de Stefan-Boltzmann), que también suman 494 W/m2.
Mientras estos dos balances estén equilibrados, la temperatura media del planeta
permanecerá constante.
Si el efecto invernadero de las nubes y de la atmósfera aumenta, devolverán hacia la
superficie de la Tierra una energía superior a la indicada, lo que repercutirá en un
aumento de temperatura.
2. LA ATMOSFERA Y LA RADIACION
TERRESTRE
EL PAPEL DE LA NATURALEZA DE LA SUPERFICIE:El efecto de la deforestación
Forzamiento radiativo negativo del orden de –0,2
0,2 W/m2.
El efecto máximo se produciría en las latitudes altas (cambio del albedo en superficies nevadas con y sinbosque)
Atención al efecto sumidero de carbono de la vegetación
Mª Fernanda Pita Octubre 2011
LAS RESPUESTAS DEL SISTEMA A LOS FORZAMIENTOS
Fuente: Maslim, M, 2009
a) Respuesta lineal sincrónica: el coche en llanura
b) Respuesta limitada: el coche cuesta arriba
c) Respuesta demorada no lineal:
el coche cuesta arriba-cumbre-cuesta abajo
d)Respuesta umbral: el coche en acantilado.
Cambios climáticos abruptos
-Fusión Groenlandia o Antártida
-La cinta transportadora del Atlántico N
-Liberación del metano del permafrost
-Incendio de la Amazonía
EL SISTEMA CLIMÁTICO ES UN SISTEMA COMPLEJO
INFLUENCIA DEL HOMBRE SOBRE EL CLIMA
ALTERACIÓN DE LA COMPOSICIÓN ATMOSFÉRICA
Aumento del efecto invernadero
Destrucción de la capade ozono estratosférica
ALTERACIÓN DE LANATURALEZA DE LA SUPERFICIE
Deforestación
Urbanización
Apuntes de Maria Fernanda Pita curso 2017-2018
PRINCIPALES GEI INFLUIDOS POR EL HOMBRE
PARÁMETROS CO2
Dióxido de
carbono
CH4
Metano
N2O
Oxido
nitroso
CFC-11
Clorofluor
ocarb
ono-
11
HFC
Hidrofluor
ocarb
ono-
23
CF4
Perfluoro
metano
Concentración
preindustrial
280 ppm 700 ppbv 270 ppbv 0 0 40 pptv
Concentración en 1998 365 ppm 1745 ppbv 314 ppbv 268 pptv 14 pptv 80 pptv
Concentración en 2005 379 1774 319
Tasa de cambio
de concentración
1,5
ppm/a
ño
8,4
ppbv/
año
0,8
ppbv/
año
-1,4
pptv/a
ño
0,55
pptv/
año
1 pptv/año
Tiempo de vida
en la atmósfera
50-200
años
(1)
12 años (2) 114 años
(2)
45 años 275 años 50.000 años
Apuntes de Maria Fernanda Pita curso 2017-2018
EVOLUCIÓN DE LA CONCENTRACIÓN ATMOSFÉRICA DE CO2
FUENTES:Respiración seres vivos Erupciones volcánicas Combustiones
SUMIDEROS:VegetaciónOcéanos
Concentración actual no superada en los
últimos 420.000 años y posiblemente en los
últimos 15 millones de años
Apuntes de Maria Fernanda Pita curso 2017-2018
EVOLUCIÓN DE LAS EMISIONES DE CO2 (1860-1990)
Incremento: 4% anual
Apuntes de Maria Fernanda Pita curso 2017-2018
Global atmospheric concentration of CO2http://www.grida.no/graphicslib/
Apuntes de Maria Fernanda Pita curso 2017-2018
CONCENTRACIONES ESPERABLES DE CO2 PARA DIVERSOS ESCENARIOS
Apuntes de Maria Fernanda Pita curso 2017-2018
EVOLUCIÓN DE LA CONCENTRACIÓN ATMOSFÉRICA DE METANO
FUENTES:Cultivo de arroz
Cría de rumiantes Minería de carbón
Tratamiento de residuos
SUMIDEROSLos suelos
Radicales hidroxilos (OH)
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EVOLUCIÓN DE LA CONCENTRACIÓN ATMOSFÉRICA DE OXIDO NITROSO
FUENTES:Océanos Suelos
Combustiones Fertilizantes
SUMIDEROS:Fotólisis en
la estratosfera
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EVOLUCIÓN DE LA CONCENTRACIÓN ATMOSFÉRICA DE CFC-11
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EVOLUCIÓN DE ALGUNOS GEI: AR5
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EVOLUCIÓN DE LOS GEI Y DE LA TEMPERATURA EN LOS
ÚLTIMOS 650.000 AÑOS
Fuente: www.ipcc.ch
D = Variaciones del deuterio en el
Antártico (aproximación a la temperatura local).
CO2, CH4 y N2O = gases atrapados en los
casquetes de hielo
Bandas grises= periodos interglaciares
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5. INCIDENCIA DE LOS GEI SOBRE EL CLIMA
Forzamiento radiativo Potencial de calentamiento Sensibilidad del clima Atribución de la responsabilidad en el
calentamiento
FORZAMIENTO RADIATIVO DE LOS GEI DESDE LA ETAPA PREINDUSTRIAL HASTA LA ACTUALIDAD (IPCC, 2007)
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Forzamiento radiativo desde 1750.AR 5, IPCC 2014
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Contribuciones al forzamiento radiativo mundial por gases, fuentes y
sectores en la década de los años ochenta (Balairon, L., 2000)
GEI %
N2O 6
CH4 16
CFCs 23
CO2 55 Deforestación 12
Comb. fósiles Petró
leo
43% Pérdidas
varias
1
Carb
ón
Residencial/
comercial
7
Gas Transporte 9
Industria 13
Gen.
electricidad
13
TOTAL 100% Fuentes emisión CO2 55% Usoenergía
por sectores
43
%
NOCIÓN DE POTENCIAL DE CALENTAMIENTO GLOBAL
GLOBAL WARMING POTENTIAL (GWP)
Calentamiento que una unidad de gas emitida hoy produciría en diferentes horizontes temporales (tiene en cuenta el tiempo de vida en la atmósfera del gas)
Forzamiento radiativo acumulado entre la actualidad y un horizonte temporal determinado causado por una unidad de gas emitida ahora y expresada en términos relativos respecto a algún gas de referencia, que suele ser el CO2
Relación entre el forzamiento radiativo producido por la unidad de masa de un gas y el producido por 1 kg de CO2 durante un periodo de tiempo establecido.
Para estimar la futura carga de calentamiento global de un GEI en unhorizonte temporal se multiplica el PCG correspondiente por la cantidad degas emitida.
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Potenciales de calentamiento global de los gases incluidos en el Protocolo de Kyoto
Especies Fórmula Tiempo de
vida
(años)
Potenciales de calentamiento
Global
20 años 100 años 500 años
Dióxido de carbono CO2 (50-200) 1 1 1
Metano CH4 12,2 3 56 21 6,5
Oxido nitroso N2O 120 280 310 170
Hidrofluorocarbon
os Ej: HFC-23
CHF3 264 9100 11700 9800
Perfluorocarbonos
Ej:
Perfluorometano
CF4 50000 4400 6500 10000
Hexafluoruro de azufre SF6 3200 16300 23900 34900
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La noción de sensibilidad del clima
Balance del sistema para CO2
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LA ATRIBUCIÓN DE CAUSAS ANTRÓPICAS A LOS CAMBIOS AR4
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LA ATRIBUCIÓN DE CAUSAS ANTRÓPICAS A LOS CAMBIOS AR4
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EMISIONES MUNDIALES DE GEI POR SECTORES (2011)
ENERGIA
70%
Climate Analysis Indicators Tool (CAIT) Version 4.0. (Washington, DC: World Resources Institute, 2007).
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El comportamiento de los factores de emisión en los
últimos años IPCC 2007, WGIII (www.ipcc.ch)
2
3
1
4
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LA DIMENSIÓN TERRITORIAL DE LAS EMISIONES
Distribución global de importantes fuentes estacionarias de CO2
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LA DIMENSIÓN TERRITORIAL DE LAS EMISIONES Emisiones de GEI per cápita
con y sin inclusión del uso del suelo (2000)http://en.wikipedia.org/wiki/Image:GHG_per_capita_2000.svg (Datos del WRI)
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LA DIMENSIÓN TERRITORIAL DE LAS EMISIONES
Emisiones de CO2 para diferentes fuentes.
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http://www.grida.no/graphicslib/
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TIPOLOGÍA DE PAÍSES CON ARREGLO A SU
COMPORTAMIENTO EMISOR DATOSFuente: Climate Analysis Indicator Tool (http://cait.wri.org)
VARIABLES EMISORAS (per cápita) UNIDADES AÑO
Emisiones totales de GEI Tons. CO2 eq. 2000
Emisiones de CO2 asociadas a la energía Tons. CO2 eq. 2004
Emisiones de CO2 asociadas a la industria Tons. CO2 eq. 2004
Emisiones de CH4 asociadas a la agricultura Tons. CO2 eq. 2000
Emisiones de CO2 asociadas a cambios en el uso del suelo Tons. CO2 eq. 2000
Emisiones acumuladas totales de CO2 Tons. CO2 eq. 1850-2004
Emisiones acumuladas de CO2 asociadas a cambios en el uso del suelo Tons. CO2 eq. 1850-2000
VARIABLES SOCIOECONÓMICAS UNIDADES AÑO
Renta per cápita $ intern. en unidades de poder
adquisitivo
2004
Índice de Gobernanza Nº Índice (0-100) 2006
Uso de energía per cápita Tons. Equiv. de petróleo (TEP) 2004
Intensidad emisora de la economía t CO2/Mill $ intern. 2004
Intensidad emisora de la energía t CO2/TEP 2004
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![Tema 5. Salida del sistema climático: distribución de las ...titulaciongeografia-sevilla.es/.../archivos/2012-03-16Tema5tempYprecip.pdf · Relieve [Altitud / Orientación] ESTRUCTURA](https://img.dokumen.tips/doc/110x75/5e6d8ac7df0b923cf4244339/tema-5-salida-del-sistema-climtico-distribucin-de-las-titulaciongeografia-.jpg)
