Cambio Climático Dimensión socio-político-económica Dimensión científica (física + …) Análisis estadístico.

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1 Cambio Climático Dimensión socio-político-económica Dimensión científica (física + …) Análisis estadístico

2 1960’s: Satélites Meteorológicos
Llegada a la “globalización” del clima.

3 Cambio Global “Cambios en el medio ambiente global (incluyendo modificaciones en el clima, en productividad de tierra, en los océanos u otros recursos hídricos, en la química atmosférica, y en sistemas ecológicos) que puedan alterar la capacidad de la tierra para sostener la vida”

4 La naturaleza del cambio global
Global change is more than climate change. It is comprised of a wide range of changes in the global environment caused by human activities. Many of the changes are accelerating and interact with each other and with other environmental changes at local and regional scales. The Nature of Global Change Humans have always interacted with the natural world around them. But over the last several centuries, the changes that have occurred in the human-nature relationship are complex and profound. To the best of our knowledge, they are unprecedented in the history of Earth. The expansion of mankind, both in numbers and per capita exploitation of Earth's resources, has been astounding. During the past three centuries human population increased tenfold to million. Concomitant with this population increase, the rate of consumption has risen even more sharply. Human activities are now so pervasive and profound in their consequences that they affect the Earth System at a global scale in complex, interactive and apparently accelerating ways. Humans now have the capacity to alter the Earth System in ways that threaten the very processes and components, both biotic and abiotic, upon which humans and our societies -In a few generations humankind is in the process of exhausting fossil fuel reserves that were generated over several hundred million years. -Nearly 50% of the land surface has been transformed by direct human action, with significant consequences for biodiversity, nutrient cycling, soil structure and biology, and climate. -More nitrogen is now fixed synthetically and applied as fertilizers in agriculture than is fixed naturally in all terrestrial ecosystems. -More than half of all accessible freshwater is used directly or indirectly by humankind. -The concentrations of several climatically important "greenhouse" gases, in addition to CO2 and CH4, have substantially increased in the atmosphere -Coastal wetlands have also been impacted by human activities, with the loss of 50% of the world's mangrove ecosystems. -Extinction rates are increasing sharply in marine and terrestrial ecosystems around the world; we are now in the midst of the sixth great extinction event in Earth's history, but the first one caused by the activities of a biological species.

5 Alarmismo=Climate porn: atrae al lector, pero no informa ni ayuda a resolver el problema
Warm words, Ereaut & Segnit, 2006

6 ¿?

7 “Greenhouse skeptics” o “climate contrarians”
Dr. Frederick Seitz, Presidente Emeritus de la Rockefeller University. National Medal of Science y ex Presidente de la National Academy of Sciences y la American Physical Society. Dr. S. Fred Singer, ex director del U.S. Weather Satellite Service, Prof. Richard Lindzen, Alfred P. Sloan Professor of Meteorology, department of Earth, Atmospheric and Planetary Science, Massachusetts Institute of Technology. Dr. Bjorn Lomborg (“el terror de los verdes”), director del Environmental Assessment Institute de Dinamarca, autor de "The Skeptical Environmentalist", 2001, un best seller mundial que sostiene que hay una exageración sistemática de los problemas medioambientales de la Tierra.

8 Organizaciones escépticas destacadas
Global Climate Coalition < George Marshall Institute  < Robert Jastrow, ex-Director del Goddard Institute for Space Studies, NASA ; y Frederick Seitz. Oregon Institute of Science and Medicine Arthur B. Robinson, Sallie L. Baliunas, Frederick Seitz Science and Environmental Policy Project (SEPP) < S. Fred Singer, Frederick Seitz, Bruce Ames. Greening Earth Society < Patrick Michaels, Robert Balling, David Wojick, Sallie Baliunas, Sylvan Wittwer, John Daley, Sherwood Idso Center for the Study of Carbon Dioxide & Global Change < Craig Idso, Keith Idso, Sylvan Wittwer Competitive Enterprise Institute CEI < William Dunn (Chair Board of Directors), Fred L. Smith, Jr. (President y fundador), Myron Ebell (Director de Global Warming and International Environmental Policy, también preside la Cooler Heads Coalition ).

9 Cambio Climático Dimensión socio-político-económica Dimensión científica (física + …) Análisis estadístico

10 Balance de energía del sistema climático
En equilibrio, la Tierra recibe tanta energía del Sol como la que emite. Si uno de los componentes cambia, el balance energético se ajustará de forma de recobrar un nuevo equilibrio que tendrá una nueva temperatura.

11 1896 – “Calentamiento global” (Arrhenius)

12 “Calentamiento global” (Cont.)
Sin retroalimentaciones (feedbacks) en el sistema climático, 4 W/m2 equivale a 1 K en superficie

13 La tierra tiene un efecto natural de invernadero que ocurre debido a las cantidades traza de H20 y CO2. El efecto invernadero incrementado se relaciona al aumento de estos gases naturales por actividades humanas El resultado neto es que depositamos aproximadamente 2 mil millones de toneladas extra de carbón en un ciclo en desequilibrio. Eventualmente esto será absorbido por la tierra pero la escala de tiempo para ese proceso es desconocida. De ahí que el carbón extra, en la forma de C02, permanece en la atmósfera.

14 Contribuyentes primarios al Efecto Invernadero Natural
~10% ~25% ~65% Model studies suggest that, if water vapour were the only greenhouse gas present in the atmosphere, its magnitude would be only about 60-70% of that for all greenhouse gases. If carbon dioxide were the only greenhouse gas present, the effect would be about 25% of that of all gases. Because of overlapping absorption bands, these numbers are not strictly additive, but provide a broad estimate of relative significance. Reference: IPCC Climate Change: The IPCC Scientific Assessment [Houghton,J.T. et al. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK. pg 48. Aumento en el ultimo Siglo Dióxido de Carbono: por ciento + Metano: 100 por ciento Oxido Nitroso : 15 por ciento Halocarbonos: ?

15 * * G-8 * * * * *

16 ¿A donde va el CO2 emitido?
Emisión de C Atmosfera Oceano y biosfera C en la atmosfera La mitad del CO2 va a la atmósfera y la otra mitad es absorbida sobre todo por el océano. En 1972, 1986 y 1997 la atmósfera absorbió más carbón debido a los incendios provocados por las sequías en Indonesia y la Amazonia durante los eventos El Niño.

17 1976 – Eras glaciales y ciclos de Milancovitch (1879-1958)

18 Milankovitch

19 8 K años

20 2 - 4.5 °C Sensibilidad del clima: aumento de
temperatura cuando la concentración de CO2 se aumenta al doble de la pre-industrial (560 ppm)‏ °C

21 Forzamiento radiativo global medio anual del sistema climático para el año 2000, con respecto a 1750
Forzamiento radiativo (vatios por metro cuadrado) Enfriamiento Calentamiento Figure 3: Many external factors force climate change. These radiative forcings arise from changes in the atmospheric composition, alteration of surface reflectance by land use, and variation in the output of the sun. Except for solar variation, some form of human activity is linked to each. The rectangular bars represent estimates of the contributions of these forcings − some of which yield warming, and some cooling. Forcing due to episodic volcanic events, which lead to a negative forcing lasting only for a few years, is not shown. The indirect effect of aerosols shown is their effect on the size and number of cloud droplets. A second indirect effect of aerosols on clouds, namely their effect on cloud lifetime, which would also lead to a negative forcing, is not shown. Effects of aviation on greenhouse gases are included in the individual bars. The vertical line about the rectangular bars indicates a range of estimates, guided by the spread in the published values of the forcings and physical understanding. Some of the forcings possess a much greater degree of certainty than others. A vertical line without a rectangular bar denotes a forcing for which no best estimate can be given owing to large uncertainties. The overall level of scientific understanding for each forcing varies considerably, as noted. Some of the radiative forcing agents are well mixed over the globe, such as CO2, thereby perturbing the global heat balance. Others represent perturbations with stronger regional signatures because of their spatial distribution, such as aerosols. For this and other reasons, a simple sum of the positive and negative bars cannot be expected to yield the net effect on the climate system. The simulations of this assessment report (for example, Figure 5) indicate that the estimated net effect of these perturbations is to have warmed the global climate since [Based upon Chapter 6, Figure 6.6] Fo Grado de comprensión científica IPCC, TAR, 2001

22 Albedo

23 RIE OLR

24 Si este proceso no tiene
Retroalimentaciones que aumentan la perturbacion inicial Aumento de temperatura Retroalimentación del vapor de agua Si este proceso no tiene límite puede evaporar todo el océano. La redistribución de vapor de agua cambia las nubes! aumenta el efecto invernadero aumento de vapor de agua atmósfera mas opaca a la radiación terrestre Retroalimentación de hielo-albedo Si este proceso no tiene límite puede cubrir a toda la Tierra con hielo “Snowball Earth” (700Ma). Reducción de temperatura aumento de cobertura de hielos reducción de radiacion solar aumento del albedo terrestre

25 El hielo Ártico, el océano y la atmósfera están fuertemente interconectados: un cambio en uno influencia a los otros. a): Una posible retroalimentación b): Algunos de los flujos claves que afectan el sistema Ártico. Las flechas se superpones a un mapa derivado de satélites de la cubierta de hielo perenne cuando esta cubierta era menos extensa en 2002 J. F. Comiso & C.L. Parkinson Physics Today, Agosto 2004

26 Cambio climático abrupto = fuerte respuesta no-linear al forzante
Cambio Abrupto Grande y rápido – ocurre más rápido que digamos unas pocas decadas. El término abrupto implica no sólo rapidez sino también un punto de ruptura: un umbral – implica un cambio que no sigue suavemente el forzante, sino que es rápido en comparacion a él. Cambio climático abrupto = fuerte respuesta no-linear al forzante El cambio del invierno al verano, un cambio muy grande que ocurre en seis meses (en muchos lugares más grande que la transición glacial-interglacial) no es un cambio brusco en el clima (ni el tiempo) sino más bien una transición gradual siguiendo el forzante solar en su trayectoria cuasi-sinusoidal. Forzante Forzante Respuesta Umbral Respuesta Tiempo Tiempo

27 Aguas más densas en océanos de latitudes altas crean un sistema de circulación termohalina (THC) que tiene un fuerte impacto en climas regionales Three areas of the global oceans are primary regions of deep water formation, where cold, saline surface waters sink into the deep oceans under gravitational forces. These areas are in the Labrador Sea, the Norwegian Sea and in the Southern Ocean. This deep water formation induces a poleward currents of warmer equatorial waters to replace the sinking water. Meanwhile, when the sinking waters reach the ocean bottom, they flow towards the equator as deep ocean currents. This initiates a global scale, complex conveyor belt process that causes deep ocean waters to rise at lower latitudes and other locations. This conveyor belt results in a turnover of oceans on the time scale of a millennium or so. Reference: IPCC Climate Change 2001: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Watson,R.T et al. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK. Synthesis Report Figure 4.2

28 Regiones críticas Schellnhuber,2002
Análisis de regiones críticas de lugares calientes o puntos de interrupción o estrangulación : una tentativa temprana de identificación de partes en la Tierra donde cambios en escalas regionales pueden causar cambios significativos en el funcionamiento del sistema Terrestre como un todo. Las perturbaciones al sistema pueden provocar cambios bruscos, o repetir condiciones que han existido en el pasado, o aún causar cambios a nuevos modos de operación.

29 1980’s: Modelos acoplados de la atmósfera y el océano (CGCM)

30 2000s: Earth System Models

31 2000s: Earth System Models (Cont.)
Si bien hay muchos problemas no resueltos, la modelación atmosférica es una ciencia “madura”. No se puede decir lo mismo de la modelación de todo el sistema climático que aún está en sus inicios. Los problemas afrontados al acoplar el océano se repiten –y agravan- con los otros subsistemas climáticos. Se ha ido rápido en un problema complejo que está fuera del dominio de un investigador o un grupo científico. Es de esperar lentos progresos por mucho tiempo.

32 Cambio Climático Dimensión socio-político-económica Dimensión científica (física + …) Análisis estadístico