Download Fuente: IPCC-2001

Zaragoza, 25 de noviembre de 2004
Modelos climáticos:
Resultados actuales y retos futuros
Luis Balairón Ruiz
Instituto Nacional de Meteorología
Grupo de Trabajo I del IPCC
(Grupo de expertos Intergubernamental sobre
C.Climático)
•
¿QUÉ ES Y QUÉ SABEMOS
DEL CAMBIO CLIMÁTICO?
La humanidad en su conjunto ha aumentado
las emisiones y concentraciones de gases de
efecto de invernadero que existían de
forma natural en la atmósfera.
•
Si este aumento no se frena, la
intensificación del EFECTO DE
INVERNADERO podría conducirnos a un
CAMBIO CLIMÁTICO no natural,
irreversible a corto plazo y nocivo para la
vida humana y la naturaleza.
Cambio climático/LB
2
El calentamiento de los últimos 150 años
Cambio de la Temperatura media en superficie
respecto a 1961-1990 - Hemisferio Norte
0,8
0,6
0,2
0
-0,2
TT-HN
-0,4
10 per. media móvil (TT-HN)
-0,6
2001
1996
1991
1986
1981
1976
1971
1966
1961
1956
1951
1946
1941
1936
1931
1926
1921
1916
1911
1906
1901
1896
1891
1886
1881
1876
1871
1866
1861
-0,8
1856
An-TT-HN(ºC)
0,4
Años
Cambio climático/LB
3
Otros
indicadores del
cambio
climático más
fiables :
El
adelgazamiento
del mar de hielo
Artico
Espesores
en 1958-76
Espesores
en 1993-97
Cambio climático/LB
4
Cuatro elementos de análisis
• Lo que sabemos del clima del pasado
• El concepto de forzamiento radiativo
(radiative forcing)
• Los escenarios de respuesta NO son
predicciones
• La idea de riesgo de cambio abrupto
Cambio climático/LB
5
TECNICAS PARA
CONOCER EL CLIMA
EN EL PASADO
Cambio climático/LB
6
Variaciones en la temperatura de la superficie de la Tierra
durante los pasados 1000 años
Diferencia en ºC con respecto a la media
del periodo 1961-1990
Fuente: OMM IPCC.2001
Hemisferio Norte
Datos medidos con termómetros (rojo), y estimados a
partir de anillos de árboles, corales, sondas de hielos
polares y registros históricos (azul)
Años
Cambio climático/LB
7
El clima del pasado: hace 120.000 años
Hace 120.000 años,
durante el anterior
período
interglacial, el nivel
del mar era 6
metros superior al
actual. La
temperatura media
anual era 2ºC más
calida.
Fuente: Garcin-ENRESA
Cambio climático/LB
8
El clima del pasado: hace 60.000 años
-30 m
-5,5ºC
Fuente: Garcin-ENRESA
Cambio climático/LB
9
El clima del pasado: Concentraciones de CO2 y
cambios de temperatura desde hace 400.000 años
370
ppmv
Fuente: UNEP –IPCC (Petit-Jouzel)
??
Cambio climático/LB
10
700
CO2 en 2100
(sin cambios en las actividades
humanas)
Doblando el nivel preindustrial de CO2
Con el mínimo CO2 posible
(Nivel de estabilización para el 2100)
600
500
400
nivel actual de CO2
300
10
Diferencia de
temperaturas
con respecto a 0
la actual (°C)
Concentración de CO2 (ppmv)
Los últimos 160.000
años (a partir de los
hielos polares) y los
próximos 100 años
(estimaciones)
200
–10
160
120
80
40
Cambio climático/LB
Tiempo (miles
de años antes de ahora)
100
Ahora
11
Teoría actualizada de Milankovitch de la
alternancia de glaciaciones e interglaciaciones
Fuente:
Berger &
Bach
Un.Lovaina
Cambio climático/LB
12
Forzamientos radiativos: alteraciones del flujo neto
de radiación, medido en la tropopausa (W/m2)
RADIACION SOLAR
RECIBIDA (340 W/m2)
RADIACION TERRESTRE
EMITIDA (240 W/m2)
La Tierra
RADIACION SOLAR
REFLEJADA (100 W/m2)
Cambio climático/LB
13
Es un efecto natural que
hace la Tierra habitable: el
riesgo es su intensificación”
El “efecto invernadero”
Radiación Solar
Radiación de onda
larga (infrarroja)
Parte de la energía térmica saliente es absorbida y reemitida por la
atmósfera y se produce un calentamiento general de las capas bajas,
Cambio climático/LB
hasta alcanzar los 15ºC (33ºC
por encima de los –18ºC de la 14
temperatura de equilibrio)
Efecto natural de invernadero
en La Tierra
Ts:T aire en superficie
= 288 K = 15º C
Te: T
efectiva atmósfera
= 255 K = -18ºC
Cambio climático/LB
15
Cambio climático/LB
Fuente: IPCC.
16
Cambio climático/LB
Fuente: IPCC.
17
Las causas de los cambios de clima
• Causas externas:
– Variaciones en los
parámetros
orbitales (ciclos de
Milankovitch)
– Variaciones en la
irradiancia solar
(ciclos solares)
– Meteoritos
(presencia de polvo
interestelar,...)
• Causas internas:
– Vulcanismo
– Aerosoles de origen diverso:
• Naturales no volcánicos
• Producidos por la actividad
humana
– Cambios en la concentración de
gases de “efecto invernadero”:
• Origen natural
• Producidos por la actividad
humana
– Cambios en la superficie
terrestre:
• Desertización / Desertificación
• Deforestación
• Cambios de albedo
– Origen natural
– Cambios en Usos del suelo
Cambio climático/LB
18
Datos: IPCC / Fuente: LBR
Cambio climático/LB
19
¿Cómo obtenemos los
escenarios de clima futuro?
Ciclo del carbono
Balance
planetario
radiación
EMISIONES
CONCENTRACIONES
Demografía
ModelosSistema
climático
FORZAMIENTOS
Desarrollo
Energía
Fuente: LBR
CLIMA FUTURO
IMPACTOS
CLIMÁTICOS
Cambio climático/LB
ModelosImpactos
20
ESCENARIOS DE EMISIONES: SRES / IPCC.2000
Emisiones anuales totales de CO2 procedentes de todas las
fuentes (energía, industria y cambio en el uso de tierras)
entre 1990 y 2100 (en GtC/año)
Fuente: IPCC. 2000
Fuente: IPCC.2000
Cambio climático/LB
21
SRES: Escenarios de emisiones IPCC.2000
A1: Un mundo de crecimiento
económico rápido que introduce
tecnologías nuevas y más
eficientes de forma rápida
IPCC-(Cubash-2001)
A2: Un mundo muy heterogéneo
que valora mucho las tradiciones
locales y el modelo familiar
B1: Un mundo que introduce
tecnologías limpias
B2: Un mucho que pone énfasis
en las soluciones locales para
lograr soluciones económicas y
ambientalmente sostenibles
Cambio climático/LB
22
Fuente:
IPCC.
IPCC.2001: El clima global del siglo XXI
Ciclo del carbono
Cambio climático/LB
23
1000 años de evolución de las concentraciones de
CO2 y tendencias hasta 2100
Cambio climático/LB
Fuente: IPCC.2001
24
Fuente: IPCC.2001
1000 años de evolución de la temperatura y
tendencias hasta 2100
Modelos
Datos “proxy”
Observaciones
instrumentales
Cambio climático/LB Fuente: IPCC-2001
25
Fuente:
IPCC.
IPCC.2001: Aumentos del nivel del mar hasta 2100
Cambio climático/LB
Fuente: IPCC-2001
26
Fuente:
IPCC.
Cambio climático/LB
27
MODELOS para simular el Sistema climático
Fuentes:
IPCC, Henderson, CSIRO
Cambio climático/LB
28
SClim=A+O+C+B+L
•
•
•
•
•
<< 100 años
100 –101
101-102
102 –103
>> 103
SC = A
SC = A+O sup
SC = A+O
SC = A+O+C(+B)
SC = A+O+C+B+L
Cambio climático/LB
29
Temperatura de equilibrio
 R2. So.(1-A) = 4R2.Te4
Te = [So(1-A) / 4]1/4 = (S/)1/4
R: radio de la Tierra
A: albedo = 0,33
So: irradiación solar = 1367 w.m-2
S: flujo medio de radiacion absorbida por m2 = 240 w.m-2
: Cte. Stefan-Boltzmann
Te = 256 K
= -18ºC
So
Cambio climático/LB
30
Conceptos básicos
• Sensibilidad climática
– Sistema climático
– “Feedbacks” (realimentaciones)
Efecto de las realimentaciones
* Sin realimentaciones
1,2ºC
+ Vapor de agua
1,7ºC
+ Nieve-hielo
2,2ºC
+ Nubes
1,9ºC-5,2ºC
Cambio climático/LB
31
Fuente:
IPCC.
Cambio climático/LB
32
Fuente:
HendersonSellers
Cambio climático/LB
33
Fuente:
IPCC.
Cambio climático/LB
34
Los modelos junto con las observaciones muestran que, en
su mayor parte, el calentamiento de los últimos
50 años es atribuíble a las actividades humanas
Temperaturas anuales medias simuladas
Cambio climático/LB
35
Fuente: DDC
COMPARACIÓN
DE
SIMULACIONES
y observaciones
Cambio de la
temperatura
mundial
GS = Escenarios con
aerosoles de sulfatos
Observado y simulado
Cambio climático/LB
Simulado
36
Fuente: DDC
COMPARACIÓN
DE
SIMULACIONES
y observaciones
Cambio de la
precipitación en
el H.Norte
GS = Escenarios con
aerosoles de sulfatos
Observado y simulado
Cambio climático/LB
Simulado
37
Se calentarán más los continentes que los océanos.
Mayor calentamiento a mayores latitudes
Cambio medio anual de temperatura, en 2071 a 2100 con
Cambio climático/LB
38
respecto a 1990: Promedio global en 2085 = 3.1oC
La precipitación aumenta a escala mundial, aunque
disminuye en muchas zonas subtropicales
Cambios medio de las precipitaciones anuales (l/m2) con
climático/LB
respecto a: 2071 Cambio
al 2100
con respecto a 1990 39
Es muy probable que el calentamiento del último milenio se deba
únicamente a la variabilidad interna tal y como se estima a partir de
los modelos actuales (SPM)
Cambio climático/LB
40
Variación latitudinal de los cambios de temperatura
Japan Model of MRI
Cambio climático/LB
41
IMPACTOS CLIMÁTICOS: enfoque de “riesgos”
Cambio climático/LB
Fuente: IPCC.2001
42
IMPACTOS-Escalamiento
Cambio climático/LB
43
Cambio climático/LB
44
INTERCOMPARACIÓN MODELOS (CRU 1961-90)
Temperaraturas medias (ºC)
30
25
20
15
10
5
0
DJF
UKMO GCM
ECHAM
MAN
UKMO RCM
HIRHAM
JJA
ARPEGE T42
CRU
Cambio climático/LB
SON
ARPEGE T63
45
INTERCOMPARACIÓN MODELOS
(Referencia: CRU 1961-90)
Precipitaciones totales (mm)
400
350
300
250
200
150
100
50
0
DJF
UKMO GCM
ECHAM
MAN
UKMO RCM
HIRHAM
JJA
ARPEGE T42
CRU (mm/trim)
Cambio climático/LB
SON
ARPEGE T63
46
Cambio climático/LB
47
T.MAXIMA
T.MÍMIMA
PRECIPITACIÓN
HADCM2SUL+ANALOG: 1901-1930; 2021-2050 y 2081-2099 <> 1961-1990
Cambio climático/LB
48
Los cambios abruptos: el principal reto científico
Cambio climático/LB
49
Eventos singulares de gran magnitud
activados por el cambio climático
• Colapso de la circulación termohalina
• Efecto de invernadero incontrolado
• Desintegración del escudo de hielo antártico
occidental
• Inestabilidad de la cubierta de hielo de
Groenlandia
• Alteraciones del ciclo del carbono hasta su
inversión neta
• Liberación masiva de compuestos de metano
disueltos en agua
• Transformación de los monzones continentales
Cambio climático/LB
50
IMPACTOS-Cambios en los “interruptores del clima”
La circulación termohalina oceánica podría verse
interrumpida
Fuente: UNEP
Cambio climático/LB
51
Cambios climáticos abruptos
Cambio climático/LB
52
Cambios climáticos abruptos
Cambio climático/LB
53
Cambios climáticos abruptos
Cambio climático/LB
54
Fuente:
IPCC.2001
Cambio climático/LB
55
•El Tercer Informe del IPCC de Naciones
Unidas (TAR, 2001)
Cambio climático/LB
56
IMAGE 2.2 (Alcamo/RIVMP-Holanda)
Cambio climático/LB
57
Reflexiones finales
1.El cambio climático es un RIESGO fundamental del Siglo XXI:
Depende y condiciona el desarrollo, la demografía y el
modelo de consumo de energía
2. Los sectores socioeconómicos esenciales resultan al tiempo
receptores y responsables del problema
3.El riesgo en sistemas naturales es mucho más complejo:
Redefinir conceptos: Riesgo,Vulnerabilidad,adaptación
Reconsiderar el “valor” del medioambiente
4.Los límites del crecimiento: El deber moral de evitar un
cambio de clima brusco refuerza la necesidad de un
desarrollo sostenible
Cambio climático/LB
58
Me resulta mucho más fácil encontrar
argumentos para probar que algo es falso
que demostrar que es verdadero
(Cicerón: “Sobre la naturaleza de los dioses”)
Cambio climático/LB
59
¡ Gracias por su atención!
Referencias:
Convención Marco C.Climático
http://unfccc.int/
Interg.Panel on Cl.Change-IPCC
http://www.ipcc.ch
Agencia Internacional de la Energía http://www.iea.org/
Cambio climático/LB
60
"...he podido observar a menudo cuan
incongruente e irracional es la índole
humana ... cuando se enfrenta a la razón
que debiera guiarla.....A saber, que el
hombre no se avergüenza de los actos, por
los cuales, con justicia, será considerado
como un necio, sino de volver atrás, lo cual
les valdría la reputación de hombres
prudentes“
(Robinson Crusoe-Daniel Defoe).
Cambio climático/LB
61
Respuesta de Equilibrio
a un forzamiento
Forzamiento
temperatura
Cambio climático/LB
62
Existe una amplia banda de incertidumbre con respecto al calentamiento
final resultante de cualquier nivel estabilizado en la concentración de
gases de efecto invernadero
Fuente: IPCC-2001
Cambio de temperatura relativo
a 1990 (ºC)
10
9
8
7
6
5
9
Cambio de
temperatura
realmente
alcanzado
(TRANSICIÓN)
7
6
5
4
3
3
2
2
1
1
450
550
650
750
Cambio de
temperatura al
alcanzarse el
EQUILIBRIO
8
4
0
Cambio de temperatura relativo
a 1990 (ºC)
10
850 950 1000
Niveles de estabilización delCO2 (ppm)
0
450
550
650
750
850 950 1000
Niveles de estabilización del CO2 (ppm)
Cambio climático/LB
63