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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) = 4R2.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