Variabilidad y Cambio Climático Alfredo Ruiz Barradas University of Maryland College Park alfredo@atmos.umd.edu Ciclo de Conferencias: Cambio Climático y Hábitat Facultad de Instrumentación Electrónica y Ciencias Atmosféricas y el Programa de Estudios de Cambio Climático Xalapa, Ver. Julio 19, 2010

Hablaremos Sobre: El Sitema Climático Diferencias entre Tiempo y Clima La importancia del Sol Los factores del clima Variabilidad del Clima Forzamientos Externos Procesos Internos Cambio Climático Antropogénico Influencia del hombre sobre la atmósfera Impacto global

El Sistema Climático Cambios en los componentes del sistema inducen cambios en el clima

El Ciclo del Agua El agua es vital para nuestras sociedades

¿Que es el Clima? ¿Que es el Tiempo? Los aspectos que varian lentamente en el sistema climático. Dichos aspectos se establecen a través de promedios mensuales, estacionales o anuales y de su variabilidad….AMS Promedio de 30 años Temperatura (°C) Precipitación (mm) Max. T. (34°C) Min. T. (21°C) Precip. (110 mm) Julio en DC: ¿Que es el Tiempo? Las condiciones atmosféricas en un momento dado, incluyendo temperatura, precipitatción, viento, y humedad. Hoy 19 de julio en DC: Precip. (? mm) Max. T. (34°C) Min. T. (24°C)

¿Que es el Clima? Julio en Xalapa: Precipitación (mm) Temperatura (°C) Promedio de 10 años (SMN) Precipitación (mm) Temperatura (°C) Precip. (210 mm) Max. T. (28°C) Min. T. (15°C) Hoy 19 de julio en Xalapa: Precip. (? mm) Max. T. (25°C) Min. T. (15°C)

El Sol: Conductor del Clima Fuente: http://blog.unab.cl/psalucci/?p=5 La luminosidad del Sol es practicamente constante. La órbita de la Tierra alrededor del Sol, y la inclinación del eje de rotación respecto al plano de la orbita determinan la distribución de la radiación que llega a la superficie del planeta y asi las estaciones. Cambios en la órbita de la Tierra y la inclinación del eje pueden forzar cambios en la distribución de la radiación que llega a la superficie del planeta y asi cambios en las estaciones y el clima.

¿Que factores nos dan la variedad de climas? Si solo la latitud determinara el clima, unicamente tendríamos las siguientes zonas climáticas: Zona Fria Zona Fria Templada Cálida Fuente: http://www.citi.pt/citi_2005_trabs/antonio_carvalho/Climas.htm Sin embargo, en general el clima se modifica por los siguientes factores: Latitud. Altitud. Distribución de masas de agua y tierra. Montañas y cordilleras. Corrientes marinas. Los cuales nos dan una variedad de climas:

Clasificación Climática de Koeppen Usando temperatura, precipitación y tipo de vegetación… originalmente en 1884

Escalas de la Variabilidad Climática (Variabilidad natural que los modelos aspiran a simular) El Clima varía desde escalas sub-estacionales hasta las de siglos y milenios: Variabilidad Solar Circulación Profunda del Océano Variabilidad Decenal (Pac. y Atl.) Gases de Efecto Invernadero Sequías Inundaciones Oscilación de Madden-Julian El Niño/La Niña Sequias Un parentesis…. 1 mes 1 estación 30 años 100 años 3 años 7 años A corto plazo Sub-estacional a inter-estacional Interanual Decenal-Centurias-Milenios

Variabilidad y Cambio Climático Variabilidad Climática: Variaciones temporales de las variables climáticas respecto un estado medio (i.e., anomalías) y no atribuibles a las actividades humanas. Cambio Climático: Cambio sistemático de las variables climáticas mantenido por decadas o periodos mayores. Natural o antropogénico los efectos en nuestras sociedades pueden ser devastadores Inundaciones Sequías Olas de Frio/Calor

El Clima Puede Cambiar Debido a: Forzamientos Externos: Ocurren fuera del sistema y debido a Variabilidad Solar Variaciones Orbitales Actividad Volcánica Cambios Antropogénicos (gases y aerosoles, deforestación, etc.) 2) Procesos Internos: Dentro del sistema, y debido a cambios en Atmósfera Océanos Criosfera

Cambios en el Clima debido a Cambios en: Energia del Sol que llega a la Tierra ~1367W/m2 a la distancia media entre la Tierra y el Sol Varía ~0.1% (1.5W/m2) entre picos de actividad de las manchas solares Efecto despreciable en la variabilidad climática (<0.1°C) a escalas de tiempo no astronómicas. NASA: http://earthobservatory.nasa.gov/IOTD/view.php?id=1787 Las llamaradas solares: originadas por repentinas explosiones de ondas magnéticas, liberan particulas cargadas (electrones) que no tienen efecto sobre el clima terrestre pero si sobre los sistemas de comunicacion y redes electricas.

Cambios en el Clima debido a Cambios en: Orbita de la Tierra e Inclinación del Eje que alteran la radiación solar recibida por la Tierra Precesión: trompo 26,000 años Forma de la órbita: Circular a eliptica 100,000 años Inclinación del Eje: 23.5°: 21.5°-24.5° 41,000 años Ciclos de Milankovitch y las Edades de Hielo Ciclo anual alterado: La radiación en verano decrece mas alla de lo normal y la nieve no se derrite. La radiación en invierno aumenta mas alla de lo normal. La temperatura del aire aumenta y retiene mas humedad de lo normal. En latitudes altas, a pesar del aumento en las temperaturas, estas siguen por debajo del punto de congelación y permiten mayor acumulación de nieve. Con el tiempo, la capa de hielo crece y se extiende.

Cambios en el Clima debido a Cambios en: Ciclos de Milankovitch y las Edades de Hielo Aire atrapado en cilindros de hielo permite recolectar muestras de gases de epocas pasadas, como en Vostok, Antartica: Vostok, Antartica Cilindro de Hielo Burbujas de Aire (conteniendo información sobre la composición de la atmósfera) Bioxido de Carbono Metano Temperatura Insolación a 65°N Ciclos de Milankovicth Presente 200,000 años 400,000 Eras Interglaciales Edades de Hielo

Cambios en el Clima debido a Cambios en: Clima seco y árido en el interior de Pangea Distribución de las Placas Tectonicas Alteran la distribución oceano/continente Erupciones Volcánicas Erupciones a partir de las cuales se registró descenso de la temperatura global Inyectan gases de efecto invernadero y aerosoles Agung Indonesia, 1963 Chichón Mexico, 1982 Pinatubo Filipinas, 1991 Dioxido de Sulfuro Efecto: Enfriamiento Dioxido de Carbono Efecto: Calentamineto

Variabilidad Natural del Clima La variabilidad natural del clima incluye fenómenos varios que impactan el clima a escalas regionales y globales. Algunos ejemplos de esos fenómenos son: El Niño – Oscilación del Sur (ENSO por sus siglas en inglés) Oscilación del Artico (AO por sus siglas en inglés) Oscilación Multidecadal del Atlántico (AMO por sus siglas en inglés)

Variabilidad Natural del Clima Verde/Café representan LLUVIA por arriba/debajo de lo normal Rojo/Azul representan TEMPERATURA por arriba/debajo de lo normal La Niña ENE ABR Fuente: http://sealevel.jpl.nasa.gov/science/jason1-quick-look/2010/images/20100702P.jpg Impacto sobre Norteamérica JUL La Niña se caracteriza por el enfriamiento de las aguas del Pacífico ecuatorial OCT Dede Junio La Niña empieza a hacerse presente… Precipitación Temperatura

Variabilidad Natural del Clima Verde/Café representan LLUVIA por arriba/debajo de lo normal Rojo/Azul representan TEMPERATURA por arriba/debajo de lo normal Oscilación del Artico (Fase positiva) ENE ABR Impacto sobre Norteamérica Fuente: http://earthobservatory.nasa.gov/Newsroom/view.php?id=27651 JUL En su fase positiva se caracteriza por el aumento de la presión en las latitudes medias (alrededor de 45°N) desplazando tormentas hacia el norte . OCT Precipitación Temperatura

Variabilidad Natural del Clima Oscilación Multidecadal del Atlántico En su fase positiva se caracteriza por el calentamiento de las aguas del Atlántico Norte. Precipitación Temperatura Verde/Café representan LLUVIA por arriba/debajo de lo normal Rojo/Azul representan TEMPERATURA por arriba/debajo de lo normal Tendencia Positiva de la Temperatura del Atlántico Norte!!

Variabilidad Natural del Clima La evolución del hombre, desde su separación de otras especies como el surgimiento y desaparición de distintas civilizaciones, se ha asociado a variabilidad y cambios naturales del clima. Por ejemplo, la teoria de que el hombre es producto del cambio climatico. El aumento en el tamaño del cerebro y la aparición de herramientas corresponde a periodos de cambios rápidos en el clima a los culaes el hombre se tenia que adaptar o perecer. Un par de ligas interesantes son las siguientes: De la Radio Pública Nacional. Del programa NOVA de la televisión pública (PBS): Becoming Human, Part 1. Chip Clark, Jim DiLoreto, & Don Hurlbert Smithsonian Institution Otro ejemplo es el pico y desaparicion de la civilización moche en Perú esta estrechamente ligado a eventos de El Niño – La Niña en el Pacífico equatorial. Algunas ligas interesantes: De la Administración Nacional del Océano y la Atmósfera (NOAA). Del Museo Chileno de Arte Precolombino. Museo Chileno de Arte Precolombino

Variabilidad del Clima en Veracruz 1902-1999 Desviación estándar (variabilidad) de la lluvia en el verano 1950-1999 EMEXN EMEXN: 100°-97°W, 20°-24°N EMEXS EMEXS: 97°-94°W, 17°-20°N

Anomalias Estacionales de la Lluvia: Lo que dicen los registros de lluvia… Climatologia Mensual Anomalias Estacionales de la Lluvia: Analisis espectral de las series de tiempo EMEXN & EMEXS muestra que escalas decenales llevan la mayor energia en la variabilidad de las series de tiempo. Norte de Veracruz (EMEXN) Sur de Veracruz (EMEXS) EMEXN & EMEXS correlación = 0.63(0.59 , 1950-99) Fuerte señal a escalas Interdacadales

Conclusiones (1/2) La variabilidad natural comprende un amplio espectro de escalas temporales. No se entiende completamemente todavia. La AMO puede estar interfiriendo en las estimaciones actuales de la tendecia de la temperatura.

Que evidencia se tiene de que el hombre esta alterando el planeta? Primordialmente, y aparte de la deforestación de los bosques y selvas, las actividades humanas han ido alterando la composición de la atmósfera al ir aumentando gases de tipo invernadero (i.e., aquellos que inducen calentamiento del planeta) desde la revolución industrial.

Cambio Climático Antropogénico Dioxido de Carbono en Mauna Loa, HI Hay otra evidencia de que los humanos estamos alterando la composición de la atmósfera?

Indicadores de la Influencia Humana en la Atmósfera en la Era Industrial Concentraciones de: Dioxido de Carbono Oxido Nitroso Metano Dioxido de Sulfuro Fuente: Todos ellos aumentan a partir de la revolución industrial

Variaciones de la Temperatura de la Tierra Global: en los pasados 140 años Tendencia en la Temperatura en el mismo periodo que la AMO!! Climatologia 1961-1990 Hemisferio Norte: en los pasados 1000 años Fuente:

en la temperatura global El Impacto de la AMO en la temperatura global No es notable para todo el siglo XX: Temperatura (°C) Anomalias de Pero en los ultimos 30 años hace que la tendencia aumente de 0.26°C/decada a 0.30°C/decada : Temperatura (°C) Anomalias de

Tendencias de la Temperature 1976-2000 Fuente:

Tendencias de la Precipitación 1900-2000 Fuente:

Emisiones y Concentraciones Cambio Climático Emisiones y Concentraciones Gases de efecto invernadero Aerosoles Cambio Climático Aumento de temperatura Aumento del nivel del mar Cambio en la precipitacion Sequias e inundaciones A d a p t a c i ó n M i t i g a c i ó n ¿Desarrollo? Crecimiento económico Tecnología Población (Buen ) Gobierno Impacto en Ecosistemas y Humanos Suministros de agua y comida Recursos naturales Ecosistemas y biodiversidad Asentamientos humanos Salud A d a p t a c i ó n Fuente:

Conclusiones (2/2) El calentamiento global es consecuencia de las actividades del hombre. Sin embargo, variabilidad natural del sistema climático esta interfiriendo en las estimaciones de la tendencia de la temperatura. Entendimiento de la variabilidad natural del clima es de vital importancia para mejorar simulaciones y proyecciones del clima presente y futuro.

Gracias