Cambio climático: bases físicas y escenarios

Presentación del tema: "Cambio climático: bases físicas y escenarios"— Transcripción de la presentación:

1 Cambio climático: bases físicas y escenarios
Pablo Imbach PCCC CATIE

2 Contexto

3 Bases del CC y escenarios
Cambio climático Clima, cambio climático y forzamientos Gases de efecto invernadero y su evolución Escenarios de CC sobre la superficie terrestre CAM SAM

4 Clima y tiempo Clima Cambio climático
Promedio del tiempo en un período (30 años, WMO) Descripción estadística de la media y su variabilidad Cambio climático Cambios la media o variabilidad del clima de manera persistente en el tiempo (p.e. décadas) Atribuído directa o indirectamente a las actividades humandas Variabilidad climática Variaciones en el promedio u otras estadísticas (p.e. desv. est., extremos) del clima Se debe a procesos internos dentro del sistema climático o variaciones en forzamientos externos naturales o antropogénicos

5 ¿Cómo puede cambiar el clima?
AR5-Draft

6 Forzamiento radiativo
Cambio neto entre la radiación incidente y saliente de la tierra en la tropopausa Wm-2 Debido a un factor externo como cambios en las concentraciones de CO2 o energia solar Se mide relativo al año 1750 Valor anual promedio Se usa para comparar las fuentes naturales o antropogénicas del CC Se relaciona linealmente con el cambio en la temperatura global promedio en la superficie nubes y fenómenos del tiempo

7 Clima terrestre y forzamientos
El motor del clima es la radiación solar (Rs) El balance de radiación se puede modificar: Cambios en la fracción de la radiación reflejada albedo = f(nubes, cobertura del suelo, partículas en la atmósfera) Cambios en la radiación entrante del sol Cambios en la radiación de onda larga debido a cambios en GEI AR5-draft

8 Albedo & Aerosoles Fisher et al., 2008 ECOCLIMAP

9 Radiación solar Las variaciones en la actividad solar (manchas solares) sigue ciclos de 11 años Estos ciclos corresponden con cambios en el forzamiento radiativo de 0.2 W/m2 Esto produce cambios de algunas décimas de grado en la temperatura media global El forzamiento radiativo antropogénico es likely que sea al menos cinco veces mayor que el debido a cambios en la radiación (AR4)

10 Efecto Invernadero El balance anual neto energético es cero
La atmosfera y la tierra absorben 240 W/m2 de la onda corta entrante y emiten lo mismo en onda larga Una parte de la energía de onda larga que emite la tierra es absorbida por la atmósfera e irradiada de nuevo hacia la tierra Los gases de efecto invernadero en la atmósfera son los causantes de este efecto ( )

11 Albedo: “Retroalimentación”
Positivos o negativos según su efecto en el cambio del forzamiento climático Retroalimentación hielo-albedo: calentamiento derrite nieve y glaciares -> disminuye el albedo -> aumenta el calentamiento -> Obs Mod

12 GEI y forzamiento radiativo
Patrón espacial de los forzamientos (naturales y antropogénicos) entre 1860 y 2000 (ch2p209) El FR se estima en +1.6[-1.0,+0.8] Wm-2 - (+- 90% int. conf.) GEI de vida larga: CO2, CH4, N2O, halocarbonos (C+halógenos (Cl, Fl, Br, I)) y hexaflururo (SF6) han contribuido con un FR +2.63[±0.26] Gases más abundantes en la atmósfera: Oxígeno y Nitrógeno GEI más importantes: Agua y Dióxido de Carbono Nubes: tienen un efecto refrigerante (reflexión > absorción) GFDL CM MIROC+SPRINTARS -Efecto directo de aerosoles - Aerosoles + albedo de nubes

13 Forzamiento radiativo
Pedroni, L.

14 Potencial de calentamiento

15 Forzamiento radiativo
Timescale: tiempo que duraría el efecto si las emisiones se detuvieran

16 Fuentes de emisiones de GEI
2000/05 Si el 100% queda en la atmósfera 1990 2002 60% atmósfera 40% plantas y océano Airborne fraction Natural Humano

17 Forzamiento radiativo:20 y 100 años

18 Tendencia actual Crecimiento anual promedio CO2:
90s: 3.2±0.1 GtC yr-1 : 4.1±0.1 GtC yr-1 Emisiones anuales CO2 por quema de combustibles y producción de cemento: 90s: 6.4±0.4 GtC yr-1 : 7.2±0.3 GtC yr-1 Remoción de la atmósfera en diferentes escalas de tiempo: 50% del aumento será removido en 30 años 30% en unas pocos siglos 20% varios miles de años

19 Emisiones: cambio de uso del suelo

20 Cambios recientes

21 Concentraciones históricas (600k yr)
Interglaciales calientes Proxy de Temp. Proxy de Hielo

22 Concentraciones históricas y FR (20k yr)

23 Dióxido de Carbono-CO2 (2k yr)
+100ppm (36%) : 50ppm : 50ppm

24 Metano-CH4 No se conocen las causas de la estabilización
- “likely” que la estabilización de emisiones se deba a un equilibrio de la atmósfera en un período de emisiones totales constantes Fuentes - Naturales: humedales, arroz, rumiantes y quema de biomasa - Antropogénicas: minería de combustibles fósiles y su distribución Este equilibrio se podría cambiar con aumentos en las liberaciones de metano de humedales en climas más calientes y húmedos y disminuciones en zonas más cálidas y secas No se esperan cambios en las concentraciones de OH (elimina metano de la atmósfera) debido a compensaciones por cambios en otros gases Annual mean Seasonal ∆

25 N2O & Halocarbonos Fuentes de N2O: Agricultura (fertilizantes -> NO2), combustión de biomasa y océanos Zonas costeras de surgencia Estuarios y ríos Industrias (p.e. nylon) Fuentes de Halocarbonos: Industrias: refrigerantes

26 Aerosoles Tipos: Efectos:
Sulfatos: combustibles (72%) , quema de biomasa (2%), volcanes (7%) y fitoplancton (19%) Carbono orgánico y negro: quema de combustibles fósiles y biomásicos Polvos minerales: prácticas agrícolas (cosecha, labranza, sobrepastoreo), cambios en las superficies de agua (Mar Aral y Caspio) y prácticas industriales (cemento) Efectos: Directos: dispersan y/o absorben radiacion de onda corta y larga Indirectos: modifican las propiedades físicas de las nubes y por lo tanto las propiedades radiativas, cantidad y vida de las nubes Indirectos: efectividad como núcleo de condensación, tamaño de las gotas, altura

27 Aerosoles CDNC: cloud droplet number concentration
LWC: liquid water content

28 Mediciones de GEI

29 Paleo-clima: métodos Paleobotánica: comparación de composición de especies y taxones conocidos en climas actuales con fósiles. Pólen fósil permite detectar cambios de hasta 1.5 C. Geoquímica: isótopos en fósiles, por ejemplo isótopos de oxígeno en corales permiten conocer cambios mensuales en salinidad y temperatura Dendroclimatología: records más cortos de hasta varios miles de años Records escritos (p.e. En China) Ubicación de glaciares y dunas Muestras de hielo en Antártida: hasta 1 millón de años Sedimentos en lagos y océanos

30 Forzamiento radiativo por sector
Cooling (aerosols): biomass burning & industry power compensates w/CO2 shipping has positive net effect Warming: On-road (largest net) Animal husbandry & waste/landfills are the largest warming activities in the near term At 2100: LLGHG become important: power & industry become strongly warming activities biomas burning becomes netural Household fossil fuel & industry: same net effect Unger et al., 2010

31 Efectos globales: temperatura
Ar4 wg1 ch3

32 Magnitud vs. Tasa de cambio
Human induced Lovejoy y Hannah, 2005

33 Muchas Gracias!!