Cambio climático global y sequía en Occidente Kevin E. Trenberth NCAR Traducción al Español, Dr en C Nicolás Padilla Raygoza, Facultad de Enfermería y Obstetricia de Celaya, Universidad de Guanajuato, México, padilla@celaya.podernet.com.mx o padillawarm@gmail.com

Clima La atmósfera es “algo común.” El aire sobre un sitio está típicamente a la mitad del camino alrededor del mundo una semana después, como se muestra por los vuelos alrededor del globo. La atmósfera es una zona de descarga de todas las naciones de contaminación de todos los tipos. Algunas tardan largo tiempo y son compartidas por todos. ¡Una consecuencia es el calentamiento global!

Cambiando la composición atmosférica: CO2 Mauna Loa, Hawai Datos del Laboratorio de Monitoreo y Diagnóstico del Clima, NOAA. Datos anteriores a 1973 de C. Keeling, Scripps Inst. Oceanogr.

Emisiones de CO2 de combustibles fósiles CO2 de combustibles fósiles acumulado (1850-2004) Porciones de emisiones de CO2 2004

Fuente: M. Grubb, http://www.eia.doe.gov/iea/ Estados Unidos Canadá, Australia-Nueva Zelanda Rusia Europa occidental Medio este Latinoamérica Población (millones) Emisiones de CO2 en diferentes regiones en 2000 en términos de emisiones per cápita (altura de cada barra); población (ancho de cada barra); y total de emisiones (producto de población y emisiones per cápita = área de la barra). Fuente: M. Grubb, http://www.eia.doe.gov/iea/

El efecto invernadero natural: cielo claro CH4 N20 6% O3 8% Vapor de Agua 60% Dióxido carbónico 26% Nubes también tienen un efecto invernadero Kiehl y Trenberth 1997

El efecto invernadero Alguna radiación solar es reflejada por la tierra a la atmósfera Algo de la radiación infrarroja pasa a través de la atmósfera y alguna es absorbida y re-emitida en todas direcciones por las moléculas de gases invernadero. El efecto es calentamiento de la superficie de la tierra y de la parte baja de la atmósfera. SOL La radiación solar pasa a través de la atmósfera clara La mayoría de la radiación es absorbida por la superficie terrestre y se calienta Radiación infrarroja es emitida por la superficie terrestre

Flujos globales de calor Radiación solar reflejada 107 W m-2 Radiación solar ingresada reflejada 342 W m-2 Reflejada por nubes y atmósfera Ventana atmosférica Emitida por la atmósfera Absorbida por la atmósfera Gases invernadero Reflejada por superficie Térmales Radiación de la superficie Absorbida por la superficie Evaporación transpiración Absorbida por la superficie

El ingreso de energía del sol es 342 W m-2: media annual global: Es 175 PetaWatts =175,000,000 billones de Watts. Casi 120 PW es absorbido. La planta de poder más grande en existencia es de 1000 MegaWatts y normalmente pensamos en unidades de 1 KiloWatt (= 1 barra calentadora), o un foco de 100 W. Así, la energía del sol es 120 millones mayor que esas plantas. Muestra: Las influencias directas humanas son minúsculas contra las naturales. Las principales formas de actividad humana pueden afectar el clima a través de la interferencia con los flujos naturales de energía, como cambiando la composición de la atmósfera.

El efecto invernadero realzado CO2 ha aumentado >33% Si CO2 súbitamente se duplicó, entonces: Atmósfera deberá calentarse para restaurar el equilibrio con la radiación para el espacio En ausencia de otros cambios: calentamiento es de 1.2°C Retroalimentación causa complicaciones El mejor estimado es calentamiento de 2.9°C entonces retroalimentación duplica el cambio Cambios en el mundo real son complejos y más graduales

Calentamiento global está sucediendo Desde 1970, aumento en: Disminución de: Dióxido de carbón Extensión de nieve Temperatura global Hielo en el mar Ártico SST global Nivel global del mar SST tropicales Vapor de agua Intensidad de lluvias Precipitación fuera de trópicos Intensidad de huracanes Sequía

Variaciones en la temperatura de la superficie de la tierra Trazo no lineal Calentamiento total 0.75ºC Arriba de 0.55ºC desde 1970 Trazo no linear usa puntos de corte en 1920, 1940 y 1970. Diseñado para ser plano antes de 1920. Alejamiento del promedio anual 1961-90 de los promedios de temperatura global, media 14.0°C, y concentraciones de dióxido de carbono en zonas congeladas y Mauna Loa (1958 on), media 333.7 ppmv. Actualizado de Karl y Trenberth 2003.

SST global: periodo base 1901-70 C

Nivel del mar está aumentando: Por la expansión de los océanos y deshielo de los glaciares Desde 1993 el nivel del mar ha crecido 37 mm (1.46 pulgadas) 60% por expansión del océano ya que las temperaturas han crecido, 40% por derretimiento de los glaciares Steve Nerem

Ondas de calor y incendios forestales Impacto sobre la salud y mortalidad humana, impacto económico, impacto en la vida silvestre y en el ecosistema.

Temperaturas veraniegas en Europa Onda calurosa excepcional y sequía del 2003 fue un extremo alcanzado por el calentamiento global: 30 mil muertes. From P. Jones

Capacidad de mantener agua Una ley física básica nos dice que la capacidad de mantener agua en la atmósfera es superior al 4% por grado Fahrenheit de aumento en la temperatura. Observaciones muestran que esto está sucediendo en la superficie y en la atmósfera baja, por 4% desde 1970 sobre los oceános. Esto significa que mayor humedad por tormentas y un efecto invernadero aumentado.

El total de la columna de vapor de agua está aumentando Mejor estimación de tendencia lineal para el océano 1.3±0.3% por década Sig. a >99% Trenberth et al. 2005

Tendencia lineal arriba y significativa a 1%: 7, 14, 20% /centuria Cambios en la precipitación en EUA 1900 a 2002 Cambios en precipitación total, intensa, y muy intensa sobre EUA Tendencia lineal arriba y significativa a 1%: 7, 14, 20% /centuria Groisman et al 2004

Cambios en la frecuencia de huracanes en el Norte del Océano Atlántico Número de tormentas Número de huracanes

Evidencia para la realidad del cambio climático Deshielo de glaciares 1909 Glaciar Tobogán Alaska 2000 1858 1974 Glaciar Grindelwald Suiza 1900 2003 Glaciar alpino, Austria

Evidencia para la realidad del cambio climático Deshielo de glaciares Glaciar Muir, Alaska 1909 Glaciar Tobogán Alaska 2000 1900 2003 Glaciar alpino, Austria

Disminución del hielo en el mar y cubierta de nieve Hemisferio norte mínima extensión de hielo en el mar (NSIDC V3):1979- 2005 Hemisferio norte mínima extensión de tierra cubierta de nieve (NSIDC Y3):1979- 2004 Disminución del hielo en el mar y cubierta de nieve

Calentamiento reciente mayor en el Ártico NSIDC, 2005

Precipitación Tendencias observadas (%) por décadas de 1951 – 2003, de la contribución al total anual de días muy húmedos mayor al percentil 95. Alexander et al 2006 Regiones donde en décadas recientes fuertes precipitaciones >> a precipitaciones promedio Actualizado de Groisman et al. (2005a).

Surface melt on Greenland Deshielo descendiendo en un molino: un cambio vertical llevando agua a la base de la capa de hielo. Braithwaite Univ. Manchester

Derretimiento de nieve está ocurriendo más temprano junto con corrientes de 1 a 3 semanas. Los círculos grandes indican tendencias estadísticamente significativas al 90% de confianza. De Stewart et al 2004 Climatic Change

derretimiento de la nieve ocurre más rápido y pronto en primavera Capa de nieve: En muchas áreas montañosas, calentamiento global, contribuye a: Más precipitaciónes como lluvia más que como nieve, especialmente en el otoño y primavera. derretimiento de la nieve ocurre más rápido y pronto en primavera capa de nieve es por lo tanto menor al llegar el verano humedad de la tierra es menor y el reciclado es menor calentamiento global significa más sequía y calor el riesgo de sequía aumenta considerablemente en verano junto con hondas de calor e incendios forestales Incendio forestal cerca de Denver 2002

Controlando al calor e.g., Cuando el sol sale después de llover, Cuerpo humano: sudoración Viviendas: enfriadores evaporadores (pantanos enfriadores) Planeta tierra: Evaporación (si hay humedad) e.g., Cuando el sol sale después de llover, La primera cosa que sucede es que los charcos se secan, antes de aumentar la temperatura

Calentamiento global  Calor  Temperatura  y Evaporación  Capacidad de mantener agua   Humedad atmosférica    Efecto invernadero  e intensidad de lluvia  Inundaciones y Sequías

Sequía: 3 tipos de sequía Meteorológica: ausencia de lluvia Agrícola: ausencia de humedad en la tierra Hidrológica: ausencia de agua en ríos, lagos y reservorios

Lago Dillon, Colorado, 8 de Agosto del 2002 Cortesía R. Anthes

The New York Times 2 de Mayo, 2004 Sequía se sitúa en Lago, disminuye el agua y crece la preocupación del Oeste PAGE, Ariz. - A cinco años, la sequía que ha afectado al Oeste está teniendo muy duro encogimiento como un bache. Algunas mayores preocupaciones sobre el agua están enfocadas en el Lago Powell . . . © Ron Niebrugge © Ron Niebrugge

Elevaciones de la superficie del agua del Lago Powell desde 1966 al presente Llenado desde 1963 The Colorado River Basin is now in its 5th year of drought.  Inflow volumes have been below average for 4 consecutive years, with 2004 now certain to follow suit.  Low inflows the past 5 years have reduced water storage in Lake Powell. The current elevation (as of September 22, 2004) of Lake Powell is 3,571 feet (129 feet from full pool). Current storage is 9.2 million acre-feet (38% of live capacity). Lago Powell no ha estado tan bajo su nivel desde 1970 como el 22 de Septiembre del 2004: 38% de su capacidad Nivel mínimo para generación de electricidad = 3490 pies http://www.usbr.gov/uc/water/crsp/crsp_cs_gcd.html R Seager

Elevación en el Lago Powell hasta Julio 26, 2006 FILLING UP Flujo desde: est 73 % Julio 26, 2006: -92’, 3607.7’ Min 2005 0408 3555.1’ -144.9’ www.usbr.gov/uc/water/index.html Ahora –2.0 pulgadas por día

60 años de reconstrucción de aplanamiento en el Oeste de EUA Cook et al Science Nov 2004

% de sequía (arriba) o humedad (abajo) en el oeste de las montañas Rocosas, basado en PDSI para moderada a extrema sequía o humedad. De NOAA NCDC.

El aumento de los gases invernadero están causando el cambio climático, y las áreas áridas se están volviendo más secas mientras que las áreas húmedas están más húmedas. Manejo del agua:- Tratando como disminuir los tiempos de sequía – será un reto mayor en el futuro.

Índice Palmer de severidad de sequía PDSI Primer EOF: tendencia. 6.7% variación Dai et al 2004

% de áreas secas y humedad sobre la tierra Aumento de la separación debido al incremento de las temperaturas y demanda atmosférica de mayor humedad Seca Húmeda Año Seco: PDSI < -3.0 Húmedo: PDSI > +3.0

Modelo del sistema climático Karl and Trenberth 2003

Las fuerzas naturales no afectan el calentamiento observado en el siglo XX después de 1970 Temperatura promedio global Observaciones (Natural) volcánico + solar (Antropogénico + natural) volcánico + solar ghg + so4 Anomalías de 1890-1919 (°C) Meehl et al, 2004: J. Climate.

Año Cambio de temperatura (°C)

Última edad del hielo: hace Contexto: 400,000 años de capa de hielo Antártico registran temperaturas, dióxido de carbono y metano. Última edad del hielo: hace 20,000 años The data comes from a 1999 article in Nature which discussed Antarctic ice cores. Bottom scale shows 10,000 years per tick, with 1850 at the far right where it says 0. The far left is -420,000 years. Bottom red line is temperature in celsuis, about 1 degree C = 2 degrees Farenheit. Note how in Antarctic temperature has varied cyclically from About -10C to about +2 C. Also note the red temperature band at about 0-2 C, above 1850. This is the last 10,000 years, all of known civilization right here. This is the Climate our society has known. It is a tiny range relative to the past. Also note how fast we come out of the depths of the ice ages. It happens very, very quickly, and the cause of this is under active investigation. This is ‘abrupt climate change’. It appears that glaciers take tens of thousands of years To generate, yet melt very quickly. This may have important ramifications for the ice on the planet now, and the potential for large sea level rise. Green line in middle graph is methane, a very potent greenhouse gas (about 20x as powerful at Carbon Dioxide). Note how it varies from about 400 parts per Billion to about 700 parts per billion (ppb) over the last 420,000 years. Blue line in top graph is carbon dioxide. Note how it varies from about 180 parts per million to about 280 parts per million (ppm) over the last 420,000 years. Here’s what the animated lines show: (you’ll need to start a slide show to see this) Animation 1 The orange bars on the Temperature graph show the 100,000-year long slides into past ice ages. The ice ages are brought on by subtle changes in the Earth’s orbital parameters – the roundness of our orbit around the sun (eccentricity), the tilt of the earth’s axis (inclination) and Something called precession – how close the poles are to the sun during winter and summer. Believe it or not, these changes can bring on ice ages, and periods Of warmth. Animation 2 and 3 2) The solid black lines show how the methane and carbon dioxide concentrations are timed exquisitely with the temperature changes. This is because as the Earth warms the oceans give off carbon dioxide (imagine heating a can of Coke on the stove), and because as it warms biological activity generates more methane. As this happens both Co2 and CH4 provide additional warming (a “positive feedback loop”) and hence create more warming. As it cools the exact opposite happens and cooling begets more cooling. These feedbacks are the crux of the science of global warming. Animation 4 3) Now reveal the extensions of the graphs on the far right side. You can see just how out of whack carbon dioxide and methane are compared to historical norms. And everyone thinks carbon dioxide will go to AT LEAST 550 parts per million and may go as high as 1000 ppm. The system has never been ‘tweaked’ in this fashion in about 1m years, and this is why scientists are so concerned. Fuente: Hansen, Climatic Change 2005, based on Petit, Nature 1999

CO2 Temp.

Cambio climático y otros temas ambientales están inter-ligados Depleción estratosférica de ozono Biodiversidad Calidad del aire Cambio climático Desertificación Agua

Producción de alimentos y fibra Provisión de agua limpia y suficiente Tierras agrícolas Zonas costeras Bosques Sistemas de agua fresca Tierras áridas Pastizales Producción de alimentos y fibra Provisión de agua limpia y suficiente Mantenimiento de la biodiversidad Mantenimiento de la salud humana Almacenamiento y ciclado de carbón, nitrógeno, fósforo El cambio climático afectará la capacidad de los sistemas ecológicos para ofrecer bienes y servicios ecológicos esenciales

La producción de alimentos necesita duplicarse para satisfacer las necesidades de 3 billones adicionales de personas en los siguientes 30 años. Está proyectado que el cambio climático disminuirá la productividad agrícola en los trópicos y sub-trópicos.

La demanda de madera se duplicará en los siguientes 50 años. Combustible de madera es la única fuente de combustible para un tercio de la población mundial. La demanda de madera se duplicará en los siguientes 50 años. Se proyecta que el cambio climático aumentará la productividad forestal, pero el manejo forestal será más difícil, debido a un aumento en plagas e incendios.

Se proyecta que el cambio climático disminuirá la disponibilidad de agua en muchas regiones áridas o semi-áridas Water Services La población con escasez de agua se duplicará en los siguientes 30 años Un tercio de la población mundial tiene escasez de agua

El cambio climático exacerbará la pérdida de la biodiversidad Se estima que 10-15% de las especies en el mundo se extinguirán en los siguientes 30 años. Biodiversidad es la base de todos los bienes y servicios ecológicos. El cambio climático exacerbará la pérdida de la biodiversidad

El reto: manejo sustentable de un planeta siempre cambiante.

El esquema de ONU Convención sobre Cambio Climático Ratificado por 189 países Ratificado por EUA Artículo 2 señala el objetivo La convención entró en vigor el 21 de Marzo de 1994.

Antecedentes – Protocolo de Kyoto Un instrumento legal bajo UNFCCC Requiere reducción neta en países desarrollados de las emisiones anuales promedio de GHG, del 5% (EUA 7%) en el periodo 2008-12 comparado con los niveles de 1990. “Canasta” de ghgs (CO2, CH4, N2O, HFCs, PFCs, SF6) Provisiones de mecanismos de mercado “flexibles”: sistema de comercio internacional, créditos, etc. 164 países lo han ratificado El protocolo ha sido ratificado; entró en vigor el 16 de Febrero del 2005. EUA se retiró en 2001. En el 2004, las emisiones en EUA fueron 16% (20%) superiores a los niveles de GHG en 1990 (CO2).

Acciones sobre calentamiento global No hay certeza acerca de cómo el clima cambiará. Pero el clima cambiará. Y podría ser muy quebrantador. Habrá costos sustanciales: -con frecuencia por personas y países inocentes El tema está directamente ligado a: uso de combustibles fósiles. seguridad (aceites extranjeros importados). sostenibilidad. Abastecimientos de aceites serán excedidos por la demanda tarde o temprano.

La parábola de la rana ¿Es una parábola del calentamiento global? Una rana en un estanque de agua caliente inmediatamente saltó para salvarse. Pero una rana en un estanque de agua que lentamente se fue calentando, la rana permaneció ahí y murió ¿Es una parábola del calentamiento global?