Informe de Cambio Climáticos IPCC – 1 Parte Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Objetivos: Comprender y aplicar los conceptos de camino, velocidad y aceleración. www.gphysics.net – UACH-Laboratorio-3-Version 09.08

Componentes atmosfericas y Radiacion solar Componentes atmosfericas y Radiacion solar www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Radiacion solar Las fluctuaciones generadas por el ser humano son aprox. 5 veces mayores a las fluctuaciones naturales. Las principales contribuciones es por efecto de los gases invernadero, aerosoles y nubosidad. La contribucion de los gases de invernadero de larga vida contribuyen a un aumento de la radiacion en +2.63 [±0.26] W m–2. La principal contribucion proviene del CO2 que en el 2005 alcanzaba 379 ppm (pre revolucion industrial 275 a 285 ppm), contribujendo a la radiacion con +1.66 [±0.17] W m–2. El CO2 crece a una tasa de 1.9 ppm por ano contribuyendo a un incremento del efecto de radiacion del CO2 de 20% por ano. Las emisiones de CO2 sin principalmente por la combustion de combustibles fosiles, quema de gas y produccion de cemento (7.8 GtC/ano). Otras fuentes corresponden a cambios de uso de tierras como la deforestacion y quema de biomasa (2.7 GtC/ano). www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Radiacion solar La seguna componente importante es el metano, siendo historicamente 400 ppb durante edades de hielo y 700 ppb entre estas. Actualmente se tiene un nivel de 1,774.62 ± 1.22 ppb que no se ha observado en los ultimos 650 mil anos. El metano se estaba incrementando a razon de 14 ppb por ano pero ha detenido casi por completo su crecimiento en los ultimos anos. Esta reduccion se presume que se relaciona con los OH librados en la atmosfera. La vegetacion de la tierra es responsible de 10 a 30% de las emisiones globales de metano La contribucion del metano llega a +0.48 ± 0.05 W m–2 N2O llega en 1998 a un nivel de 314 ppb habiendo sido el nivel pre revolucion industrial de 270 ± 7 ppb y contribuyendo en +0.15 ± 0.02 W m–2 a la radiacion. www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Radiacion solar HFCs of industrial importance have lifetimes in the range 1.4 to 270 years SF6 have very large radiative effi ciencies and lifetimes in the range 1,000 to 50,000 years OH destruye del orden de 3.7 Gt of trace gases, including CH4 and all HFCs and HCFCs, each year OH se reduce por efecto de fuegos de grandes superficies Stratospheric Ozone baja –0.15 W m–2 Tropospheric Ozone sube a +0.35 ± 0.15 W m–2 Stratospheric Water Vapour www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Radiacion solar microphysical and hence the radiative properties, amount and lifetime of clouds aerosol particle to act as a cloud condensation nucleus Sulphate, fossil fuel organic carbon, fossil fuel black carbon, biomass burning and mineral dust aerosols were all identifi ed as having a signifi cant anthropogenic sulphate aerosol is via SO2 emissions from fossil fuel burning (about 72%), with a small contribution from biomass burning (about 2%), while natural sources are from dimethyl sulphide emissions by marine phytoplankton (about 19%) and by SO2 emissions from volcanoes (about 7%). Organic aerosols from fossil fuel and biofuel burning and natural biogenic emissions. Black Carbon Aerosol www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Radiacion solar Biomass Burning Aerosol –0.4 W m–2 from the scattering components (mainly organic carbon and inorganic compounds) and +0.2 W m–2 from the absorbing components (BC) leading to an estimate of the RF of biomass burning aerosols of –0.20 W m–2 Nitrate Aerosol –0.03 and –0.05 W m–2 Mineral Dust Aerosol agricultural practices (harvesting, ploughing, overgrazing), changes in surface water (e.g., Caspian and Aral Sea, Owens Lake) and industrial practices (e.g., cement production, transport) +0.4 to –0.6 W m–2, cloud albedo effect reduce cloud droplet sizes y increased cloud droplet number Concentrations –0.22 to –1.85 W m–2. Cambios en la superficie por uso; –0.4 W m–2 and –0.2 W m–2 Carbon sobre hielo: +0.2 W m–2. Emisiones de calor por ciudades 0.03 W m–2 www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Radiacion solar directly reduces the fl ux of moisture from the surface to the atmosphere through transpiration (Sellers et al., 1996). A decrease in moisture fl ux modifi es the surface energy balance, increasing the ratio of sensible heat fl ux to latent heat fl ux and therefore warming the air near the surface Increased CO2 concentrations can also ‘fertilize’ plants by stimulating photosynthesis, which models suggest has contributed to increased vegetation cover and leaf area Aircraft produce persistent contrails in the upper troposphere in ice-supersaturated air masses +0.010 W m–2 From 1750 to the present there was a net 0.05% increase in total solar irradiance +0.12 W m–2 www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Radiacion solar First, these forcings can directly affect the Earth’s radiative balance and thus alter surface temperature. Second, they introduce horizontal and vertical heating gradients; these can alter the stratospheric circulation, in turn affecting the troposphere. Third, the forcings can interact with internal climate system variability (e.g., El Niño-Southern Oscillation, North Atlantic Oscillation, Quasi- Biennial Oscillation) and dynamical noise, thereby triggering, amplifying or shifting these modes (see Section 9.2; Yang and Schlesinger, 2001; Stenchikov et al., 2004). Fourth, volcanic aerosols provide surfaces for heterogeneous chemistry affecting global stratospheric ozone distributions (Chipperfi eld et al., 2003) and perturbing other trace gases for a considerable period following an eruption. www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Gases invernadero Presencia de gases en la atmosfera www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Contribucion Efecto sobre la radiacion de las distintas componentes: www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Emisiones Emisiones de CO2 y absorcion de O2 En comparacion con la emision de carbono. www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Produccion de Metano Concetracion y nivel de emision del metano Pinatubo? www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

N2O Crecimiento del N2O www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Gases industriales Variacion de concetracion de gases industriales www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Gases industriales Produccion de gases industriales www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

OH en la atmosfera Concentracion de OH en la atmosfera www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Ozono Contribuciones de ozono www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Gases invernadero www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Concentracion de aerosoles www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Aerosoles (a) Aerosol optical depth. (b) Difference in total aerosol optical depth between model and MODIS data. www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Onda corta (c) Shortwave RF. (d) Standard deviation of RF from the model results. www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Onda corta atmosfera y superficie (e) Shortwave forcing of the atmosphere. (f) Shortwave surface forcing. www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Efecto directo de aerosoles www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Efecto albedo en nubes www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Albedo y vegetacion www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Albedo y cultivo www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Albedo y cultivo www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Fluctuacion de radiacion www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Comparacion historica www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Actividad volcanica www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Contribucion distintos factores www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Contribucones www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Separando gases de corta y larga vida www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Separando en rangos de vida www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Evoluciones temporales www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Evoluciones temporales Con aerosol cloud albedo effect www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Cambios climaticos de superfice y atmosfericos Radiacion solar Observaciones Cambios climaticos de superfice y atmosfericos www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Gases invernadero 0.74°C ± 0.18°C ultimos 100 anos 0.07°C ± 0.02°C ultima decada 2005 uno de los anos mas calurosos La tierra se ha calentado mas que el mar increase in the number of warm extremes and a reduction in the number of daily cold extremes are observed in 70 to 75% of the land Tropospheric water vapour is increasing ‘Global dimming’ is neither global in extent nor has it continued after 1990 Cloud changes are dominated by the El Niño-Southern Oscillation and appear to be opposite over land and ocean Changes in the large-scale atmospheric circulation are apparent www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Gases invernadero Mid-latitude westerly winds have generally increased in both hemispheres Intense tropical cyclone activity has increased since about 1970. The temperature increases are consistent with observed changes in the cryosphere and oceans www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Tendencia Temperatura Temperatura terrestre www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Anomalias Temperatura Anomalias en la temperatura Rango de temperatura diurna www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Anomalias Temperatura Anomalias USA www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Variacion Temperatura Temperatura terrestre www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Cambio de temperatura según latitud y medio www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Cambio de temperatura geografico y medio www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Anomalia en la Temperatura www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Tendencia geografica www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Tendencia temperatura www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Tendencia Diferencia de temperatura www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Tendencia Temperatura global www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Tendencia temperatura superficie y atmosfera 1979-2005 www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Precipitaciones GHCN with respect to the 1981 to 2000 base period www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Precipitaciones geofraficas www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Mediciones precipitaciones www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Precipitaciones por latitud Latitude-time section of zonal average annual anomalies for precipitation (%) over land from 1900 to 2005, relative to their 1961 to 1990 means. www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Indice de sequia Palmer Drought Severity Index (PDSI) www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Distribucion de presion www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Temperatura atmosferica www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Tendencia temperatura troposfera Linear tropospheric temperature trends (°C per decade) for 1979 to 2005 from RSS www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Vapor de agua www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Vapor de agua troposfera www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Nubes y Precipitaciones www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Anomalias flujo radiativo Promedio de anomalia flujo radiativo zona ecuatorial (20°S a 20°N) [NET = −(LW + SW)]. www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Presiones Presion Rojo positivo Azul negativo Hemisferio norte Hemisferio sur Hemisferio norte www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Troposfera y estrateosfera Influencia entre la troposfera y la estratosfera Stratosphere Troposphere www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Oleaje Aumento de oleaje en cm por decadas en las principales rutas navieras www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Oscilaciones en el emisferio norte Pacific-North American (PNA) North Atlantic Oscillation (NAO) www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Oscilacion en el hemisferio sur Southern Oscillation Index (SOI) Zona roja indica presion positiva y situacion de El Nino www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Oscilacion en el Pacifico Pacific Decadal Oscillation (PDO) www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Presion oceanica SLP Sea Level Pressure Promedio diciembre a marzo, pacifico del norte (30°N a 65°N, 160°E a 140°W) Sea Surface Temperature (SST) Promedio Mar Indico (10°S a 20°N, 50°E a 125°E) www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Presión, Temperaturas y Precipitaciones SLP Sea Level Pressure (0.1 hPa). Land-surface air and sea surface temperatures (0.1°C; 0.2°C) Precipitation for 1979 to 2003 based on GPCP (0.1 mm per day) www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

NAO www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

SAM Distribucion geografica del Southern Annular Mode (SAM) SAM rel temperatura SAM rel presion www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

SAM Evolucion temporal del Southern Annular Mode (SAM) www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

AMO Atlantic Multi-decadal Oscillation index (AMO) desde 1850 hasta 2005 www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Cambio precipitaciones Cambio en las precipitaciones anuales www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Monsones Cambio en el East Asia Monsoon (EAM) Index www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Precipitaciones Sur de Australia (al norte de 26°S) www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Sahel Sahel (10°N a 20°N, 18°W a 20°E) www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Probabilidad noches frias o calidas Curvas de probabilidad 1901 to 1950 1951 to 1978 1979 to 2003 www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Tendencia dias muy humedos www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Gases invernadero Accumulated Cyclone Energy (ACE) index www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Gases invernadero Dias por decada (datos 1951 a 2003) – 10% de datos www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Dias muy calidos Dias por decada (datos 1951 a 2003) – 90% de datos www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Sequia y mojado Sequia Mojado Palmer Drought Severity Index www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Temperatura en Europa Corrimiento de temperatura mas probable www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Gases invernadero Indice de Tormenta para las Islas Britanicas, Mar del Norte y mar de Noruega www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08