¿Hasta qué punto está cambiando el clima? en FRONTERAS DEL CAMBIO GLOBAL Centro de Ciencias de Benasque Pedro Pascual 23 de Junio de 2008 Sergio Alonso.

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1 ¿Hasta qué punto está cambiando el clima? en FRONTERAS DEL CAMBIO GLOBAL Centro de Ciencias de Benasque Pedro Pascual 23 de Junio de 2008 Sergio Alonso Oroza Universitat de les Illes Balears

2 Cambio Climático 2007: Las Bases Físicas Contribución del Grupo de Trabajo I al Cuarto Informe (AR4) del IPCC

3 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

4 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

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6 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

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8 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.

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11 Balance global de energía sin efecto de atmósfera Radiación solar (onda corta) incidente mediaS 0 /4 con S 0  1400 W/m 2, constante solar Radiación solar absorbida media S 0 (1 -  )/4 con , albedo, de valor medio 0.3 Emisión en onda larga (terrestre)  T e 4 según la ley de Stefan-Boltzmann con  = 5.67  10 -8 Wm -2 K -4, constante de Stefan El balance implica S 0 (1 -  )/4 =  T e 4 de donde se deduceT e  255 K  -18 ºC

12 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

13 Papel de la atmósfera (Efecto Invernadero) Sin efecto de atmósfera, T e cumple S 0 (1 -  )/4 =  T e 4 y por tanto T e  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 > T e T = T e +  T de tal forma que T  288 K  15ºC (  T  33 K)

14 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.

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16 En latitudes bajas hay un exceso de energía y un déficit en las altas, que debe tender a reducirse

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19 Vientos sobre el Océano Pacífico

20 CIRCULACIÓN OCEÁNICA GLOBAL ENFRIAMIENTO CORRIENTE SUPERFICIAL CÁLIDA AGUAS INTERMEDIAS CÁLIDA Y MENOS SALINA CORRIENTE CIRCUMPOLAR ANTÁRTICA Hadley Centre

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22 La composición de nuestra atmósfera ha cambiado afectando al balance planetario de energía

23 Contribución al calentamiento global (no se incluye el vapor de agua)

24 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 datos Mejoras y extensión de bases y análisis de datos Mayor cobertura geográfica Mayor cobertura geográfica Mejor comprensión de las incertidumbres y Mejor comprensión de las incertidumbres y Mayor variedad de medidas Mayor variedad de medidas

25 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

26 Temperatura media planetaria Media planetaria del nivel del mar Cobertura nivosa del hemisferio norte

27 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] o C para 1906-2005 Superior a 0.6 [0.4 a 0.8] o C 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

28 A escalas continental, regional y de cuenca oceánica se han observado importantes cambios en el clima. Entre ellos se tienen: – Cambios en las temperaturas y cobertura de hielo en el Ártico, – Cambios generalizados en los totales de precipitación, salinidad oceánica y patrones de viento y – Diversas situaciones extremas que incluyen sequías, lluvias intensas, olas de calor e intensidad de ciclones tropicales Observaciones directas del Cambio Climático reciente

29 La temperatura media planetaria está creciendo más rápidamente 100 0.074  0.018 50 0.128  0.026 Los 12 años más cálidos: 1998,2005,2003,2002,2004,2006, 2001,1997,1995,1999,1990,2000 Periodo Años  /década

30 SST Land La temperatura del aire sobre tierra crece más rápidamente que sobre el mar SST Land

31 Anomalías de la temperatura media del Ártico frente a la Global (°C) El calentamiento en el Ártico es el doble que el global del siglo XIX al XXI y de los años 60 a la actualidad. El calentamiento de 1925 a 1950 en el Ártico no fue tan general como el actual. Ojo con las escalas, son diferentes

32 Otros cambios en el Ártico y en superficies heladas La media anual de la extensión del hielo Ártico marino, que ha descendido un 2.7 % por década, disminuye en verano un 7.4 % Las temperaturas en la parte superior de la capa de permafrost ha aumentado de forma general desde los 80 hasta unos 3°C El área máxima cubierta por las superficies heladas estacionalmente, que ha disminuido del orden de un 7% en el hemisferio norte desde 1900, llega en primavera hasta el 15%.

33 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.

34 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

35 Anomalías anuales suavizadas de la precipitación (%) sobre tierra de 1900 a 2005 La precipitación sobre tierra está cambiando de forma significativa Aumenta Disminuye

36 Las sequías incrementan en muchos lugares Configuración espacial principal (arriba) del Índice de Palmer de Severidad de la Sequía (PDSI) de 1900 a 2002. Las series temporales (abajo) muestran la tendencia del PSDI Principalmente por reducción de lluvia sobre tierra en trópicos y subtrópicos, pero con el añadido de la demanda atmosférica a causa del calentamiento

37 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

38 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

39 Frecuencia de ocurrencia de temperaturas elevadas o frías para 202 estaciones en tres intervalos temporales: 1901 a 1950 (negro), 1951 a 1978 (azul) and 1979 a 2003 (rojo). 1979-2003 1951-1978 1901-1950 Las noches calurosas aumentan; las noches frías disminuyen  menos más 

40 Ola de calor extrema Verano 2003 Europa Olas de calor en aumento: un ejemplo

41 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)

42 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

43 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

44 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

45 Concentraciones de CO 2, CH 4 y N 2 O -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

46 La concentración atmosférica de CO 2 y CH 4 en 2005 fue muy superior al rango natural de los últimos 650 mil años CO 2 CH 4

47 Aerosoles volcánicos Las erupciones son episódicas y los efectos de los aerosoles transitorios (1-2 años)

48 Estimas y rangos del forzamiento radiativo medio planetario

49 Motores humanos y naturales del Cambio Climático Las emisiones anuales de CO 2 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 CO 2 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

50 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.

51 Extremadamente improbable sin forzamiento externo Muy improbable como consecuencia única de causas naturales conocidas Calentamiento general observado Océano global 1955 2005 1980 Annual Trend 1979 to 2005 SuperficieTroposfera

52 Atribución Se observan cambios consistentes con  respuestas esperadas a forzamientos  inconsistentes con explicaciones alternativas Observations All forcing Solar+volcanic

53 Comprensión y atribución del Cambio Climático El calentamiento en los continentes probablemente muestra una contribución antrópica significativa durante los últimos 50 años

54 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

55 55 Actualització Tendències Climàtiques a les Balears (2006) Novembre 2007 Observatori del Clima de les Illes Balears (OCLIB)

56 56 Temperatura

57 57 Màximes mitjanes per Illes Pendent (ºC/100 anys) Sign.(%) Pend. inf Pend. sup A. Palma +4.99>99+3.43+6.92 A. Menorca +5.03>99+2.99+7.07 A. Eivissa +4.47>99+2.71+6.23 Promig+4.83>99+2.98+6.68

58 58 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 inferiorLímit superior Aeroport Palma +4.99Virtualment cert+3.43+6.92 Aeroport Maó +5.03Virtualment cert+2.99+7.07 Aeroport Eivissa +4.47Virtualment cert+2.71+6.23 Mitjana+4.83Virtualment cert+2.98+6.68 Màximes mitjanes per Illes

59 59 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 inferiorLímit superior Hivern+1.59Probable-1.79+4.97 Primavera+7.99Virtualment cert+4.98+11.00 Estiu+6.73Virtualment cert+3.32+10.14 Tardor+2.99Molt probable-0.48+6.46 Màximes mitjanes per estacions de l’any

60 60 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 inferiorLímit superior Aeroport Palma +6.52Virtualment cert+4.54+8.50 Aeroport Maó +6.15Virtualment cert+3.75+8.55 Aeroport Eivissa +2.76Virtualment cert+0.93+4.59 Mitjana+5.14Virtualment cert+3.25+7.03 Mínimes mitjanes per Illes

61 61 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 inferiorLímit superior Hivern+1.06 Més probable que improbable -3.51+5.63 Primavera+6.68Virtualment cert+4.36+9.00 Estiu+8.01Virtualment cert+4.94+11.08 Tardor+5.12Virtualment cert+1.95+8.30 Mínimes mitjanes per estacions de l’any

62 62 Precipitació

63 63 Mitjana 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)

64 64 Mitjana anual (suavització 30 anys) 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

65 65 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 inferiorLímit superior Hivern-86Virtualment cert-102-69 Primavera-11 Més probable que improbable -40+18 Estiu-16Molt probable-16+1 Tardor-86Virtualment cert-135-38 Mitjanes per estacions de l’any (suavització 30 anys)

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