Gases invernadero y clima

Presentación del tema: "Gases invernadero y clima"— Transcripción de la presentación:

1 Gases invernadero y clima
Calentamiento global Autor de la conferencia - Pao K. Wang, Profesor, Universidad de Wisconsin Traducción al Español, Dr en C Nicolás Padilla Raygoza, Facultad de Enfermería y Obstetricia de Celaya, Universidad de Guanajuato, México o Gases invernadero y clima

2 ¿Se está volviendo el clima más y más caliente?
De acuerdo a la Academia Nacional de Ciencias, la temperatura de la tierra ha crecido en casi 1° Fahrenheit en el siglo pasado, con acelerado calentamiento en los últimos 20 años. Hay nueva y fuerte evidencia que la mayoría del calentamiento en los últimos 50 años es atribuible a las actividades del hombre. Las actividades del hombre han modificado la composición química de la atmósfera a través de la formación de gases invernadero – principalmente dióxido carbónico, metano y óxido nitroso. La propiedad de guardar calor de estos gases es indiscutible pero no hay certeza de como el clima de la tierra responde a ellos. (fuente:US-EPA)

3 Tendencia global de la temperatura Note que estas son temperaturas de la superficie principalmente sobre la tierra. La temperatura en niveles superiores puede ser diferente aún contraria. Cambios de temperatura global Año

4 Duración de fechas mediana=105 días
Duración del hielo sobre el Lago Mendota (temprada invernal a ) Duración de fechas mediana=105 días Duración total del hielo (días) Oficina Climática del Estado de Wisconsin Temporadas (temporada de hielo inicia en Otoño del año indicado)

5 ¿Qué causa que la temperatura de la atmósfera aumente?
Hay muchos mecanismos posibles que pueden causar el calentamiento de la atmósfera, por ejemplo: Variación natural – el clima se convierte en más cálido por dinámica caótica interna del sistema tierra-atmósfera (o sea, no hay influencia externa). Actividad solar – incremento directo de la producción de energía solar o mecanismos indirectos “gatillo” debido a actividad solar (aunque nadie sabe como) puede causar que la temperatura de la superficie pueda crecer. Efecto invernadero – aumento de gases “invernadero” como CO2, CH4, NO, CFC,…etc. (actualmente H2O es muy eficiente también, pero al presente se asume que esté en estado constante). Este último se presenta como la causa más probable de calentamiento global, y por esto la examinaremos en el resto de la conferencia.

6 El real invernadero Ondas cortas penetran el vidrio y ondas largas quedan dentro de él.

7 El efecto invernadero (atmosférico)
¿Recuerdan esta gráfica? En la atmósfera, gases como H2O, CO2, CH4, CFC, etc., son capaces de absorber la radiación terrestre (are capable of absorbing the terrestrial radiation (llegando a la longitud de onda infraroja) y re-radiar en todas direcciones. Así, parte de re-radiación es enviada de regreso a la superficie. Esto significa que en presencia de estos gases, la atmósfera será más cálida que sin ellos. Estos gases, tienen un rol de panel de vidrio, en un invernadero. De aquí el nombre de gases invernadero. Es razonable, por lo tanto, esperar que concentraciones elevadas de gases invernadero causará calentamiento de la atmósfera. Actualmente, CO2 es el principal sospechoso de causar calentamiento global debido a la combustión de com,bustibles fósiles que naturalmente inyecta CO2 en la atmósfera. Mientras que otros procesos naturales también inyectan CO2, el proceso de combustión industrial parace jugar un rol significativo en el incremento de la concentración. Ejemplos de gases invernadero: H2O, CO2, CH4, CFC. Actualmente, CO2 es el principal sospechoso de causar el calentamiento global desde el siglo XX, ya que la combustión de combustibles fósiles inyecta CO2 en la atmósfera y se ha incrementado dramáticamente en el último siglo.

8 Dióxido carbónico atmosférico
Esta gráfica un incremento sostenido de la concentración de CO2 en las últimas cinco décadas. Aunque está basada en datos de Mauna Loa, la misma tendencia ha sido encontrada en muchos otros sitios. Charles Keeling ha seguido la pista de la concentración atmosférica de CO2 desde los 50’s. Esta gráfica muestra un incremento constante de concentración de CO2 (además de la fluctuación anual) en las últimas cinco décadas. Aunque esta gráfica está basada en datos de Mauna Loa, la misma tendencia ha sido encontrada en muchos otros sitios.

9 Polo Sur y Barrow, Alaska, muestran la misma tendencia que Hawaii

10 ¿Como el incremento de CO2 conecta con el calentamiento global?
Físicamente por vía del efecto invernadero. La conexión es hecha usualmente por el uso de un modelo climático. Se corre el control versus escenarios. Si los resultados de la corrida del escenario muestra una condición de superficie más cálida que el control, es plausible sospechar que el aumento de la concentración de CO2 en la atmósfera puede causar calentamiento. Por supuesto a través del efecto invernadero. La conexión es hecha vía el uso del modelo climático. Un modelo climático es usualmente un tipo de modelo de circulación atmosférica general el cual simula el proceso físico y dinámico de la atmósfera (y de océanos en algunos modelos) resolviendo relevantes ecuaciones que describen estos procesos. Una ‘corrida de control’ del modelo es realizada primero y los resultados son vistos como una referencia. Esperanzadoramente los resultados referencia concuerdan con las observaciones en cierta medida. Luego otra corridas, en las cuales la cantidad de CO2 asumida en el modelo son aumentadas (e.g., 2X o 4X), son realizadas y los resultados son comparados con la referencia. Si los nuevos resultados muestran una condición de superficie más cálida que el control, es plausible sospechar que el aumento de la concentración de CO2 en la atmósfera puede causar calentamiento.

11 Efecto de retroalimentación
El sistema climático es muy complicado. Un cambio en un componente del sistema puede causar cambios en otros componentes. Algunas veces los cambios en los otros componentes fortalecen el cambio inicial, luego decimos que esos cambios tienen retroalimentación positiva para el sistema. Si los cambios resultan en la reducción del cambio original , se le llama retroalimentación negativa. Ambos procesos de retroalimentación pueden existir en el sistema climático. Estudiando el cambio climático global, no podemos hacer conclusiones basadas en la intuición, pero tenemos que hablar de tales posibles efectos complicados. Un buen modelo climático trata con todos ellos en forma realista.

12 Un ejemplo de retroalimentación positiva
Cuando el clima se vuelve más cálido (debido al incremento de CO2 en la atmósfera u otro mecanismo desconocido), el océano se vuelve más cálido. Un océano cálido tiene menor solubilidad de CO2 y de aquí libera más CO2 a la atmósfera. Esto puede causar que el clima sea más caliente que antes. Así, la dependencia de solubilidad de CO2 a la temperatura tiene una retroalimentación positiva sobre el sistema climático.

13 Un ejemplo de retroalimentación negativa
Considere una región clara sobre el océano. Ya que no hay nubes, la luz solar cae sobre la superficie del océano, causando que se caliente. Hace que esta parte del océano se caliente más que otras partes y el aire sobre él tiende a subir (causando convección). Como hemos aprendido, la elevación del aire se expande y enfría, causando formación de nubes. La formación de nubes bloqueará al sol y el calor solar de la superficie del océano, cesará. La superficie del océano se enfriará. Así, la formación de nubes debido al calor de la superficie y la convección tienen una retroalimentación negativa para el sistema climático.

14 ¿Qué tan rápido aumentará la concentración de CO2?
Hay varias estimaciones de la tasa de aumento de la concentración de CO2. Hay diferencias en los modelos estadísticos usados (por ejemplo, incremento lineal vs no lineal) y las regulaciones futuras. Concentración de dióxido de carbono en la atmósfera debido a tres escenarios de emisiones

15 Proyección del futuro calentamiento
Distribución vertical de temperatura en equilibrio radiativo-convectivo para varios valores de la concentración de CO2 atmosférico, 150, 300, y 600 ppm por voluemn. De Manabe and Wetherald (8).

16 El grado de calentamiento no será unifrome latitudes altas son más sensibles
Fuente: IPCC

17 Si la temperatura puede cambiar, también lo harán otras variables ambientales y meteorológicas.
El cambio en la temperatura puede causar un cambio en la precipitación pluvial. La vegetación también puede cambiar en respuesta al cambio de la temperatura y de la precipitación pluvial.. Y habrá cambios en el mundo animal y humano en respuesta a esos cambios ambientales. Fuente: NOAA

18 Deshielo y aumento del nivel del mar.
Capas de hielo del Polo Sur están separándose parcialmente y colapsándose. (NASA) Disminución de los altos glaciares montañosos

19 Crecimiento del nivel del mar
El curso del cambio ambiental físico dará lugar a cambios en la biosfera – incluyendo nuestro sociedad.

20 No todos están convencidos de la teoría de gases invernadero-calentamiento global
Resumen Líderes mundiales se reunieron en Kioto, Japón, en Diciembre de 1997 para considerar un tratado mundial para restringir la emisión de “gases invernadero” principalmente dióxido de carbón (CO2), que se piensa causan “calentamiento global” en la superficie de la tierra y en la atmósfera, con consecuencias ambientales desastrosas. Predicciones del calentamiento global están basadas en modelos de clima computarizados, una rama científica aún en sus inicios. La evidencia empírica actual, de mediciones de la superficie de la tierra no muestra tendencia de calentamiento hecho por el hombre. De hecho, en las dos décadas pasadas, cuando los niveles de CO2 han sido los más elevados, la temperatura global promedio ha disminuido actualmente, levemente. Puedes ver esta información en Al momento, parece que el calentamiento es real – la temperatura de la superficie está más alta en las últimas décadas. La pregunta es - ¿es el calentamiento causado por los gases invernadero (especialmente CO2)? Algunos grupos, especialmente los miembros de IPCC aceptan fuertemente esto. Pero hay otros grupos que no están convencidos. El resumen está en Robinson et al. (1998). Puede obtener lor reportes IPCC en

21 Algunos ejemplos de críticas
Hay evidencia de que la temperatura actual no es realmente más cálida con la de hace dos o tres mil años. La figura de la derecha muestra que la temperatura del Mar Sagaso fluctúa en un rango de ~ 3.6°C. También, la “tendencia” depende de los grupos de datos que se seleccionan para examinar – ver la gráfica inferior. Usando un grupo diferente de datos (aquí el sonar de microondas del satélite) y seleccionando una sección conveniente (por ejemplo, ) podemos mostrar que hay un enfriamiento, no calentamiento. Fuente: Robinson et al. (1998)

22 Hay también evidencia que muestra que la actividad solar parece tener alguna influencia en la temperatura atmosférica. Pero hay muchas preguntas aquí, especialmente cómo y qué tanto. Temperatura de la superficie en el hemisferio norte vs longitud del ciclo solar Año

23 Calentamiento global: más que un problema científico – Además de problema científico, hay también problemas políticos Un encuentro climático, aliado improbable para pobres Por AMY WALDMAN New York Times 1 Nov 2002 NEW DELHI, Viernes, Nov. 1 — Cuando el Primer Ministro Hindú, Atal Bihari Vajpayee, terminó de hablar en la conferencia internacional sobre el clima, aquí el miércoles, la diferencia entre países ricos y pobres sobre como encarar mejor el calentamiento, no debe ser más encubierto. En su alocución, arguyó que los países pobres no pueden invertir dinero para atacar las causas del calentamiento global. Ellos tienen poca responsabilidad, dijo, en la producción de gases invernadero comparados con los países industrializados, y además han sido golpeados por desastres naturales, causados por los cambios climáticos. Tienen débiles economías y con necesidades apremiantes en todo, desde salud a educación, poco puede invertir en tecnologías para limpiar el aire. En su alocución, articuló sentimientos – resentimientos en algunos casos – ampliamente compartidos entre los países en desarrollo. Mientras que la conferencia produjo pocos resultados, la octava, desde la adopción en 1992, de la Convención de las Naciones Unidas del Esquema sobre Cambio Climático, señaló los retos en alcanzar una respuesta global al calentamiento global. Subrayó una división entre el norte y el sur, entre naciones industrializadas y en desarrollo, sobre quien debe llevar la carga y responsabilidad de intentar reducir las emisiones que causan el calentamiento global. Pero en algunos puntos, el sur se encontró con un poco probable aliado: los Estados Unidos, que bajo la administración Bush ha obstaculizado los esfuerzos conjuntos para reducir las emisiones. Los Estados Unidos se unieron a India y otros países desarrollados en fomentar un enfoque de desarrollar la tecnología y encontrar los recursos para adaptarla al cambio climático. Un encuentro climático, improbable aliado para pobres Por AMY WALDMAN New York Times 1 Nov 2002 NEW DELHI, Viernes, Nov. 1 — Cuando el Primer Ministro Hindú, Atal Bihari Vajpayee, terminó de hablar en la conferencia internacional sobre el clima, aquí el miércoles, la diferencia entre países ricos y pobres sobre como encarar mejor el calentamiento, no debe ser más encubierto. En su alocución, arguyó que los países pobres no pueden invertir dinero para atacar las causas del calentamiento global. Ellos tienen poca responsabilidad, dijo, en la producción de gases invernadero comparados con los países industrializados, y además han sido golpeados por desastres naturales, causados por los cambios climáticos. Tienen débiles economías y con necesidades apremiantes en todo, desde salud a educación, poco puede invertir en tecnologías para limpiar el aire. En su alocución, articuló sentimientos – resentimientos en algunos casos – ampliamente compartidos entre los países en desarrollo. Mientras que la conferencia produjo pocos resultados, la octava, desde la adopción en 1992, de la Convención de las Naciones Unidas del Esquema sobre Cambio Climático, señaló los retos en alcanzar una respuesta global al calentamiento global. Subrayó una división entre el norte y el sur, entre naciones industrializadas y en desarrollo, sobre quien debe llevar la carga y responsabilidad de intentar reducir las emisiones que causan el calentamiento global. Pero en algunos puntos, el sur se encontró con un poco probable aliado: los Estados Unidos, que bajo la administración Bush ha obstaculizado los esfuerzos conjuntos para reducir las emisiones. Los Estados Unidos se unieron a India y otros países desarrollados en fomentar un enfoque de desarrollar la tecnología y encontrar los recursos para adaptarla al cambio climático.

24 Podemos ir atrás aún más …
Regresando aún más en el tiempo, el nivel de CO2 en la atmósfera, fluctuaba considerablemente y algunas veces la concentración podría ser mucho mayor de lo que es ahora. Crowley & Berner, Science 2001;292(5518);870–872.

25 En última instancia El problema realmente es que no sabemos como trabaja la maquinaria del clima, de aquí que es difícil en la actualidad decir que el calentamiento es debido al incremento de gases invernadero y no el resultado de la fluctuación natural del sistema climático global. Recientemente, parece estar aumentando la evidencia que muestra la conexión entre el calentamiento global y la inyección industrial de gases invernadero. Sin embargo, la conexión, aún no está clara. Esperamos, que con mayor investigación podemos decir más en el futuro cercano.