Download OBSERVACIONES DIRECTAS DEL CAMBIO CLIMÁTICO RECIENTE

¿Hasta qué punto está
cambiando el clima?
en
FRONTERAS DEL CAMBIO GLOBAL
Centro de Ciencias de Benasque Pedro Pascual
23 de Junio de 2008
Sergio Alonso Oroza
Universitat de les
Illes Balears
Cambio Climático 2007:
Las Bases Físicas
Contribución del Grupo de Trabajo I
al
Cuarto Informe (AR4) del IPCC
Hoy tenemos un sol
radiante, y desde
hace unos días no
llueve ...
… pero si
siempre
fuera así,
sería
imposible
un paisaje
...
Hoy llueve
copiosamente, lo
mismo que ayer ...
… 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
Cualquier cambio en las causas del clima puede
acabar modificándolo
• 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
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 - a)/4
•con a, albedo, de valor medio 0.3
•Emisión en onda larga (terrestre)
s Te4
•según la ley de Stefan-Boltzmann con
•s = 5.6710-8 Wm-2K-4, constante de Stefan
•El balance implica
S0 (1 - a)/4 = s 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 - a)/4 = s 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 + DT
•de tal forma que
•T  288 K  15ºC (DT  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
datos
• Mayor cobertura geográfica
• Mejor comprensión de las incertidumbres
y
• Mayor variedad de medidas
Observaciones directas del Cambio Climático
reciente
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
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
Los 12 años más cálidos:
1998,2005,2003,2002,2004,2006,
2001,1997,1995,1999,1990,2000
Periodo
50 0.1280.026
100 0.0740.018
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.
Otros cambios en situaciones extremas
• 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
La precipitación sobre tierra está cambiando de forma significativa
Aumenta
Disminuye
Anomalías anuales suavizadas de la precipitación (%) sobre
tierra de 1900 a 2005
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
Los huracanes del Atlántico N han aumentado con la SST
A partir de 1944
ha mejorado la
observación de
los huracanes
del Atántico
N.
Aumento
acentuado
por el1994
uso de
desde
aviones.
(1944-2005)
SST
El número total y
el % de
huracanes
intensos está en
aumento.
Olas de calor en aumento: un ejemplo
Ola de calor extrema
Verano 2003
Europa
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 los 90 la recesión de
los glaciares ha crecido
Desde 1901 a 2002 el área del
suelo helado estacionalmente
en el HN ha decrecido un 7%
Observación directa de cambio climático reciente
No se han observado cambios en ciertos
aspectos del clima presente:
• Tornados
• Tormentas de polvo
• Granizo
• Rayos
• Hielo marino antártico
Perspectiva Paleoclimática
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.
Motores humanos y
naturales del Cambio
Climático
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
CO2
CH4
La concentración atmosférica de CO2 y CH4 en 2005
fue muy superior al rango natural de los últimos 650 mil
años
Estimas y rangos del forzamiento radiativo medio
planetario
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.
Calentamiento general observado
Annual
Superficie
Troposfera
Océano global
1955
Trend 1979 to 2005
1980
• Extremadamente improbable
sin forzamiento externo
• Muy improbable como
consecuencia única de
causas naturales conocidas
2005
Atribución
Observations
•
Se observan cambios
consistentes con
 respuestas esperadas
a forzamientos
 inconsistentes con
explicaciones
alternativas
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
Actualització
Tendències Climàtiques
a les Balears (2006)
Observatori del Clima de
les Illes Balears (OCLIB)
Novembre 2007
55
Temperatura
56
Màximes mitjanes per Illes
26
y = 0.0499x + 21.553
Aeroport Palma
Aeroport Eivissa
y = 0.0447x + 21.416
R 2 = 0.4809
2
R = 0.4914
Aeroport Menorca
25
y = 0.0503x + 19.888
2
R = 0.4677
y = 0.0483x + 20.952
R2 = 0.497
Mitjana
24
23
ºC
22
21
20
19
1976
1978
1980
1982
1984
1986
1988
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
ANY
(%)
Pend.
inf
Pend. sup
+4.99
>99
+3.43
+6.92
A. Menorca
+5.03
>99
+2.99
+7.07
A. Eivissa
+4.47
>99
+2.71
+6.23
Promig
+4.83
>99
+2.98
+6.68
Pendent
Sign.
(ºC/100 anys)
A. Palma
57
Màximes mitjanes per Illes
Ritme de
canvi
(ºC en 100
anys)
Confiança
estadística en
“Augment de
Temperatura”
Aeroport
Palma
+4.99
Aeroport
Maó
Estació
Interval extremadament
probable de ritmes de canvi
(ºC en 100 anys)
Límit inferior
Límit superior
Virtualment cert
+3.43
+6.92
+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
58
Màximes mitjanes per estacions de l’any
Ritme de
canvi
(ºC en 100
anys)
Confiança
estadística en
“Augment de
Temperatura”
Hivern
+1.59
Primavera
Estació de
l’any
Interval extremadament
probable de ritmes de canvi
(ºC en 100 anys)
Límit inferior
Límit superior
Probable
-1.79
+4.97
+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
59
Mínimes mitjanes per Illes
Ritme de
canvi
(ºC en 100
anys)
Confiança
estadística en
“Augment de
Temperatura”
Aeroport
Palma
+6.52
Aeroport
Maó
Estació
Interval extremadament
probable de ritmes de canvi
(ºC en 100 anys)
Límit inferior
Límit superior
Virtualment cert
+4.54
+8.50
+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
60
Mínimes mitjanes per estacions de l’any
Ritme de
canvi
(ºC en 100
anys)
Confiança
estadística en
“Augment de
Temperatura”
Hivern
+1.06
Primavera
Estació de
l’any
Interval extremadament
probable de ritmes de canvi
(ºC en 100 anys)
Límit inferior
Límit superior
Més probable que
improbable
-3.51
+5.63
+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
61
Precipitació
62
Mitjana anual
1000
900
y = -1,6579x + 631,77
R2 = 0,0423
800
700
mm
600
500
400
300
200
100
0
1951
1956
1961
1966
1971
1976
1981
1986
1991
1996
2001
2006
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
63
* Llindars de probabilitat segons definicions del IPCC (www.ipcc.ch)
Mitjana anual (suavització 30 anys)
1000
900
y = -1.9182x + 612.45
R2 = 0.8092
800
700
mm
600
500
400
300
200
100
0
1965
1967
1969
1971
1973
1975
1977
1979
1981
1983
1985
1987
1989
1991
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
64
Mitjanes per estacions de l’any
(suavització 30 anys)
Ritme de
canvi
(mm en 100
anys)
Confiança
estadística en
“Pèrdua de
precipitació”
Hivern
-86
Primavera
Estació de
l’any
Interval extremadament
probable de ritmes de canvi
(mm en 100 anys)
Límit inferior
Límit superior
Virtualment cert
-102
-69
-11
Més probable que
improbable
-40
+18
Estiu
-16
Molt probable
-16
+1
Tardor
-86
Virtualment cert
-135
-38
65