Modelos climáticos: Resultados actuales y retos futuros Zaragoza, 25 de noviembre de 2004 Modelos climáticos: Resultados actuales y retos futuros Luis Balairón Ruiz Instituto Nacional de Meteorología Grupo de Trabajo I del IPCC (Grupo de expertos Intergubernamental sobre C.Climático)

¿QUÉ ES Y QUÉ SABEMOS DEL CAMBIO CLIMÁTICO? La humanidad en su conjunto ha aumentado las emisiones y concentraciones de gases de efecto de invernadero que existían de forma natural en la atmósfera. Si este aumento no se frena, la intensificación del EFECTO DE INVERNADERO podría conducirnos a un CAMBIO CLIMÁTICO no natural, irreversible a corto plazo y nocivo para la vida humana y la naturaleza. Cambio climático/LB

El calentamiento de los últimos 150 años Cambio climático/LB

Otros indicadores del cambio climático más fiables : El adelgazamiento del mar de hielo Artico Espesores en 1958-76 Espesores en 1993-97 Cambio climático/LB

Cuatro elementos de análisis Lo que sabemos del clima del pasado El concepto de forzamiento radiativo (radiative forcing) Los escenarios de respuesta NO son predicciones La idea de riesgo de cambio abrupto Cambio climático/LB

TECNICAS PARA CONOCER EL CLIMA EN EL PASADO Cambio climático/LB

Diferencia en ºC con respecto a la media del periodo 1961-1990 Variaciones en la temperatura de la superficie de la Tierra durante los pasados 1000 años Fuente: OMM IPCC.2001 Diferencia en ºC con respecto a la media del periodo 1961-1990 Hemisferio Norte Datos medidos con termómetros (rojo), y estimados a partir de anillos de árboles, corales, sondas de hielos polares y registros históricos (azul) Años Cambio climático/LB

El clima del pasado: hace 120.000 años Hace 120.000 años, durante el anterior período interglacial, el nivel del mar era 6 metros superior al actual. La temperatura media anual era 2ºC más calida. Fuente: Garcin-ENRESA Cambio climático/LB

El clima del pasado: hace 60.000 años Fuente: Garcin-ENRESA Cambio climático/LB

Fuente: UNEP –IPCC (Petit-Jouzel) El clima del pasado: Concentraciones de CO2 y cambios de temperatura desde hace 400.000 años 370 ppmv Fuente: UNEP –IPCC (Petit-Jouzel) ?? Cambio climático/LB

700 Los últimos 160.000 años (a partir de los hielos polares) y los próximos 100 años (estimaciones) CO2 en 2100 (sin cambios en las actividades humanas) 600 Doblando el nivel pre-industrial de CO2 500 Con el mínimo CO2 posible (Nivel de estabilización para el 2100) 400 nivel actual de CO2 Concentración de CO2 (ppmv) 300 10 Diferencia de temperaturas con respecto a la actual (°C) 200 –10 100 160 120 80 40 Ahora Cambio climático/LB Tiempo (miles de años antes de ahora)

Teoría actualizada de Milankovitch de la alternancia de glaciaciones e interglaciaciones Fuente: Berger & Bach Un.Lovaina Cambio climático/LB

Forzamientos radiativos: alteraciones del flujo neto de radiación, medido en la tropopausa (W/m2) RADIACION SOLAR RECIBIDA (340 W/m2) RADIACION TERRESTRE EMITIDA (240 W/m2) La Tierra RADIACION SOLAR REFLEJADA (100 W/m2) Cambio climático/LB

El “efecto invernadero” Es un efecto natural que hace la Tierra habitable: el riesgo es su intensificación” El “efecto invernadero” Radiación Solar Radiación de onda larga (infrarroja) Parte de la energía térmica saliente es absorbida y reemitida por la atmósfera y se produce un calentamiento general de las capas bajas, hasta alcanzar los 15ºC (33ºC por encima de los –18ºC de la temperatura de equilibrio) Cambio climático/LB

Efecto natural de invernadero en La Tierra Ts:T aire en superficie = 288 K = 15º C Te: T efectiva atmósfera = 255 K = -18ºC Cambio climático/LB

Cambio climático/LB Fuente: IPCC.

Cambio climático/LB Fuente: IPCC.

Las causas de los cambios de clima Causas externas: Variaciones en los parámetros orbitales (ciclos de Milankovitch) Variaciones en la irradiancia solar (ciclos solares) Meteoritos (presencia de polvo interestelar,...) Causas internas: Vulcanismo Aerosoles de origen diverso: Naturales no volcánicos Producidos por la actividad humana Cambios en la concentración de gases de “efecto invernadero”: Origen natural Cambios en la superficie terrestre: Desertización / Desertificación Deforestación Cambios de albedo Cambios en Usos del suelo Cambio climático/LB

Datos: IPCC / Fuente: LBR Cambio climático/LB

¿Cómo obtenemos los escenarios de clima futuro? Ciclo del carbono EMISIONES Balance planetario radiación CONCENTRACIONES Modelos-Sistema climático Demografía Desarrollo Energía FORZAMIENTOS CLIMA FUTURO IMPACTOS CLIMÁTICOS Modelos-Impactos Fuente: LBR Cambio climático/LB

ESCENARIOS DE EMISIONES: SRES / IPCC.2000 Emisiones anuales totales de CO2 procedentes de todas las fuentes (energía, industria y cambio en el uso de tierras) entre 1990 y 2100 (en GtC/año) Fuente: IPCC. 2000 Fuente: IPCC.2000 Cambio climático/LB

SRES: Escenarios de emisiones IPCC.2000 A1: Un mundo de crecimiento económico rápido que introduce tecnologías nuevas y más eficientes de forma rápida A2: Un mundo muy heterogéneo que valora mucho las tradiciones locales y el modelo familiar B1: Un mundo que introduce tecnologías limpias B2: Un mucho que pone énfasis en las soluciones locales para lograr soluciones económicas y ambientalmente sostenibles IPCC-(Cubash-2001) Cambio climático/LB

IPCC.2001: El clima global del siglo XXI Fuente: IPCC. IPCC.2001: El clima global del siglo XXI Ciclo del carbono Cambio climático/LB

1000 años de evolución de las concentraciones de CO2 y tendencias hasta 2100 Fuente: IPCC.2001 Cambio climático/LB

1000 años de evolución de la temperatura y tendencias hasta 2100 Fuente: IPCC.2001 1000 años de evolución de la temperatura y tendencias hasta 2100 Modelos Datos “proxy” Observaciones instrumentales Fuente: IPCC-2001 Cambio climático/LB

IPCC.2001: Aumentos del nivel del mar hasta 2100 Fuente: IPCC. IPCC.2001: Aumentos del nivel del mar hasta 2100 Fuente: IPCC-2001 Cambio climático/LB

Fuente: IPCC. Cambio climático/LB

MODELOS para simular el Sistema climático Fuentes: IPCC, Henderson, CSIRO Cambio climático/LB

SClim=A+O+C+B+L << 100 años SC = A 100 –101 SC = A+O sup 102 –103 SC = A+O+C(+B) >> 103 SC = A+O+C+B+L Cambio climático/LB

Temperatura de equilibrio  R2. So.(1-A) = 4R2.Te4 Te = [So(1-A) / 4]1/4 = (S/)1/4 R: radio de la Tierra A: albedo = 0,33 So: irradiación solar = 1367 w.m-2 S: flujo medio de radiacion absorbida por m2 = 240 w.m-2 : Cte. Stefan-Boltzmann Te = 256 K = -18ºC So Cambio climático/LB

Conceptos básicos Sensibilidad climática Sistema climático “Feedbacks” (realimentaciones) Efecto de las realimentaciones * Sin realimentaciones 1,2ºC + Vapor de agua 1,7ºC + Nieve-hielo 2,2ºC + Nubes 1,9ºC-5,2ºC Cambio climático/LB

Fuente: IPCC. Cambio climático/LB

Fuente: Henderson-Sellers Cambio climático/LB

Fuente: IPCC. Cambio climático/LB

Temperaturas anuales medias simuladas Los modelos junto con las observaciones muestran que, en su mayor parte, el calentamiento de los últimos 50 años es atribuíble a las actividades humanas Temperaturas anuales medias simuladas Cambio climático/LB

COMPARACIÓN DE SIMULACIONES y observaciones Fuente: DDC COMPARACIÓN DE SIMULACIONES y observaciones Cambio de la temperatura mundial GS = Escenarios con aerosoles de sulfatos Observado y simulado Simulado Cambio climático/LB

COMPARACIÓN DE SIMULACIONES y observaciones Fuente: DDC COMPARACIÓN DE SIMULACIONES y observaciones Cambio de la precipitación en el H.Norte GS = Escenarios con aerosoles de sulfatos Observado y simulado Simulado Cambio climático/LB

Se calentarán más los continentes que los océanos Se calentarán más los continentes que los océanos. Mayor calentamiento a mayores latitudes Cambio medio anual de temperatura, en 2071 a 2100 con respecto a 1990: Promedio global en 2085 = 3.1oC Cambio climático/LB

La precipitación aumenta a escala mundial, aunque disminuye en muchas zonas subtropicales Cambios medio de las precipitaciones anuales (l/m2) con respecto a: 2071 al 2100 con respecto a 1990 Cambio climático/LB

Es muy probable que el calentamiento del último milenio se deba únicamente a la variabilidad interna tal y como se estima a partir de los modelos actuales (SPM) Cambio climático/LB

Variación latitudinal de los cambios de temperatura Japan Model of MRI Cambio climático/LB

IMPACTOS CLIMÁTICOS: enfoque de “riesgos” Fuente: IPCC.2001 Cambio climático/LB

IMPACTOS-Escalamiento Cambio climático/LB

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T.MAXIMA T.MÍMIMA PRECIPITACIÓN HADCM2SUL+ANALOG: 1901-1930; 2021-2050 y 2081-2099 <> 1961-1990 Cambio climático/LB

Los cambios abruptos: el principal reto científico Cambio climático/LB

Eventos singulares de gran magnitud activados por el cambio climático Colapso de la circulación termohalina Efecto de invernadero incontrolado Desintegración del escudo de hielo antártico occidental Inestabilidad de la cubierta de hielo de Groenlandia Alteraciones del ciclo del carbono hasta su inversión neta Liberación masiva de compuestos de metano disueltos en agua Transformación de los monzones continentales Cambio climático/LB

IMPACTOS-Cambios en los “interruptores del clima” La circulación termohalina oceánica podría verse interrumpida Fuente: UNEP Cambio climático/LB

Cambios climáticos abruptos Cambio climático/LB

Cambios climáticos abruptos Cambio climático/LB

Cambios climáticos abruptos Cambio climático/LB

Fuente: IPCC.2001 Cambio climático/LB

El Tercer Informe del IPCC de Naciones Unidas (TAR, 2001) Cambio climático/LB

IMAGE 2.2 (Alcamo/RIVMP-Holanda) Cambio climático/LB

Reflexiones finales 1.El cambio climático es un RIESGO fundamental del Siglo XXI: Depende y condiciona el desarrollo, la demografía y el modelo de consumo de energía 2. Los sectores socioeconómicos esenciales resultan al tiempo receptores y responsables del problema 3.El riesgo en sistemas naturales es mucho más complejo: Redefinir conceptos: Riesgo,Vulnerabilidad,adaptación Reconsiderar el “valor” del medioambiente 4.Los límites del crecimiento: El deber moral de evitar un cambio de clima brusco refuerza la necesidad de un desarrollo sostenible Cambio climático/LB

(Cicerón: “Sobre la naturaleza de los dioses”) Me resulta mucho más fácil encontrar argumentos para probar que algo es falso que demostrar que es verdadero (Cicerón: “Sobre la naturaleza de los dioses”) Cambio climático/LB

¡ Gracias por su atención! Referencias: Convención Marco C.Climático http://unfccc.int/ Interg.Panel on Cl.Change-IPCC http://www.ipcc.ch Agencia Internacional de la Energía http://www.iea.org/ Cambio climático/LB

(Robinson Crusoe-Daniel Defoe).   "...he podido observar a menudo cuan incongruente e irracional es la índole humana ... cuando se enfrenta a la razón que debiera guiarla.....A saber, que el hombre no se avergüenza de los actos, por los cuales, con justicia, será considerado como un necio, sino de volver atrás, lo cual les valdría la reputación de hombres prudentes“ (Robinson Crusoe-Daniel Defoe). Cambio climático/LB

Respuesta de Equilibrio a un forzamiento temperatura Cambio climático/LB

Cambio de temperatura relativo a 1990 (ºC) Existe una amplia banda de incertidumbre con respecto al calentamiento final resultante de cualquier nivel estabilizado en la concentración de gases de efecto invernadero Fuente: IPCC-2001 Cambio de temperatura relativo a 1990 (ºC) Cambio de temperatura relativo a 1990 (ºC) 10 10 9 9 Cambio de temperatura realmente alcanzado (TRANSICIÓN) Cambio de temperatura al alcanzarse el EQUILIBRIO 8 8 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 450 550 650 750 850 950 1000 450 550 650 750 850 950 1000 Niveles de estabilización delCO2 (ppm) Niveles de estabilización del CO2 (ppm) Cambio climático/LB