¿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)