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[email protected] Cambio climático.07 1
Centro de Formación del Profesorado - CEFIRE Castelló ,1 de diciembre 2008
El Cambio climático:Bases científicas y repercusiones
medioambientales
Luis Balairón (*) (*) Director del Programa de Análisis del Cambio Climático
Agencia Estatal de MeteorologíaIPCC - Grupo Expertos Cambio Climático N.Unidas (1989-2003)
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Fuente: Henderson-Sellers
…Cambios climáticos, “cambio climático antropogénico”, calentamiento global....¿son equivalentes? …
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El IPCC (*) se crea en 1988 en el senode Naciones Unidas
Otras fuentes
• Centros de Investigación del CC• Informes nacionales con prestigio• Informes internacionales regionales/UE• Publicaciones científicas reconocidas
Introducción
(*)IPCC: Intergovernmental Panel on Climate Change(Grupo Intergubernamental de expertos sobre Cambio Climático)
[email protected] Cambio climático.07 4
Ahora: el problema es conocer la “respuesta” o reacción del planeta a la perturbación de intensificar el efecto de invernadero
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Temperatura de equilibrio
R2. So.(1-A) = 4R2.Te4
Te = [So(1-A) / 4]1/4 = (S/)1/4
R: radio de la TierraA: albedo = 0,33So: irradiación solar = 1367 w.m-2
S: flujo medio de radiacion absorbida por m2 = 240 w.m-2
: Cte. Stefan-Boltzmann
So
Te = 256 K
= -18ºC
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EL ESTUDIO DEL CAMBIO CLIMÁTICO:evolución de los dos caminos posibles
Estudio de series observadas puntuales
YObtención de datos
Conocimientoy modelización
del Sistema Climático
Simulaciones de cambios climáticos
Detección y atribuciónde los cambios de clima
“observados”
CAMBIO CLIMÁTICO“Si las concentraciones de CO2
equivalente superasen el Doble del nivel preindustrial”
[email protected] Cambio climático.07 8Fuente: IPCC.
Gases de efecto de invernadero con tiempos de residencia largos
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El IPCC se creó en 1988 en N.Unidas (Agencias OMM y UNEP)
Grupo de trabajo ICiencia del clima (consenso de los años 80)
Grupo de trabajo II Impactos (riesgos, vulnerabilidad, adaptabilidad)
Grupo de trabajo IIIEstrategias de respuesta (mitigación, adaptación)
Grupos especiales (task force)Escenarios climáticos Inventarios de emisiones de gases de invernadero Informes especiales para la Convención Marco C.C.
Anexos
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Cambio climático reciente observado
Cambio de la temperatura media global en superficie
Cambio promedio global del nivel del mar
Cubierta de nieve en el
Hemisferio Norte
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Calentamiento mundial del aire en superficie observado en los últimos 150 años
Años más cálidos2005200719982003(Fuente: NASA/GISS)
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Fundamentos: Elementos clave
CAMBIOS CLIMÁTICOS en el pasado El efecto de invernadero El clima del pasado Cambios recientes
Causas de los cambios climáticos El forzamiento radiativo El potencial de calentamiento
ESCENARIOS DE CLIMA FUTURO Intensificación del efecto de invernadero Cambios naturales simultáneos del clima Acción de las realimentaciones (fAeedbacks) rápidas y lentas
Modelización El problema de la “sensibilidad” del clima
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El clima del pasado: Concentraciones de CO2 y cambios de temperatura desde hace 400.000 años
Fuente: UNEP –IPCC (Petit-Jouzel)
380 ppmv
??Media 1961-90
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Fuete: Labeyrie et al (2003) - Springer. IGBP
Más alto
NivelMarHoy
Más bajo
Miles de años
Variaciones del nivel del mar en los últimos cuatrocientos mil años
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Climate changes in the last 400.000 years: Air Surface Temperature variations related to 1961-1990
Fuente: UNEP –IPCC (Petit-Jouzel)
Global Average: 1961-90 Insolation (from Milankovitch Theory)
10.000 years: Historical and Prehistorical Times
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PARÁMETROS ORBITALES DE MILANKOVITCH: Justifican la alternancia en el cuaternario de las glaciaciones e
interglaciaciones
(Actualización de Berger, 1987)
EXCENTRICIDAD: 100.000 años
INCLINACIÓN: 40.000 años
PRECESIÓN: 20.000 años
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Atmósfera
Depósitos fósiles Estimados
6.3
62.3
92.3
60
90
3.3
Plantas
SuelosOcéanos
750
500
2.00039.000Aprox.16.000
1.6
Depósitos: 109 Tm CFlujos: 109 Tm C/año
Los océanos y la vegetación terrestre acumulan hasta 4,6 109 Toneladas de C al año
Emisiones c. fósiles
Deforestación
Ciclo del Carbono alterado por la acción humana Causa de la
intensificación del efecto
de invernadero
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Fuente: IPCC / WMO-UNEP
Para estabilizar las concentraciones hay que reducir las emisiones: más cuanto más bajo sea el nivel de estabilización deseado
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Fundamentos: Elementos clave
CAMBIOS CLIMÁTICOS en el pasado El efecto de invernadero El clima del pasado Cambios recientes
Causas de los cambios climáticos El forzamiento radiativo El potencial de calentamiento
ESCENARIOS DE CLIMA FUTURO Intensificación del efecto de invernadero Cambios naturales simultáneos del clima Acción de las realimentaciones (fAeedbacks) rápidas y lentas
Modelización El problema de la “sensibilidad” del clima
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IPCC.4AR: Estructura vertical de la evolución de la temperatura
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Otros indicadores del cambio climático más fiables :
El adelgazamiento del mar de hielo Artico
Espesores en 1958-76
Espesores en 1993-97
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IPCC.4AR: Evolución de las anomalías de la extensión de hielos marinos 1979-2005
ÁRTICOS
ANTÁRTICOS
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IPCC.DDC/ Temperatura EuropaDatos reticulares / selección interactiva
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IPCC.DDC/ Temperatura España peninsularDatos reticulares / selección interactiva
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IPCC.DDC/ Precipitación España peninsularDatos reticulares / selección interactiva
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Fuente: IPCC-2001
CalentamientoTOLERABLE
2ºC
450 ppmv
Calentamiento tolerable: Aumento de 2ºC respecto a la media preindustrial No superar 450 ppmv CO
2
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Fundamentos: Elementos clave
CAMBIOS CLIMÁTICOS en el pasado El efecto de invernadero El clima del pasado Cambios recientes
Causas de los cambios climáticos El forzamiento radiativo El potencial de calentamiento
ESCENARIOS DE CLIMA FUTURO Intensificación del efecto de invernadero Cambios naturales simultáneos del clima Acción de las realimentaciones (fAeedbacks) rápidas y lentas
Modelización El problema de la “sensibilidad” del clima
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La Tierra
RADIACION TERRESTRE EMITIDA
(240 W/m2)
RADIACION SOLAR REFLEJADA (100 W/m2)
RADIACION SOLAR RECIBIDA
(340 W/m2)
FORZAMIENTOS radiativos: Alteraciones del balance global de radiación en W/m2 (medido en la tropopausa).En el equilibrio el forzamiento radiativo es cero.
Son la CAUSA primera de todo Cambio Climático
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Causas del cambio climático
Causas externas: Variaciones en los
parámetros orbitales (cliclos de Milankovitch)
Variaciones en la irradiancia solar (ciclos solares)
Meteoritos (presencia de aerosoles)
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 Producidos por la actividad humana
Cambios en la superficie terrestre: Desertización - Desertificación Deforestación Cambios de albedo
• Origen natural• Usos del suelo
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Ejemplo de balance anual de forzamientosModelo IMAGE2 (IIASA-Alcamo, Austria)
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Rangos de los forzamientos radiativos actuales Rangos de los forzamientos radiativos actuales acumuladosacumulados
[email protected] Cambio climático.07 36
Forzamientos radiativos de GEI desde el final de la última glaciación (hace 18.000 años)
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Fundamentos: Elementos clave
CAMBIOS CLIMÁTICOS en el pasado El efecto de invernadero El clima del pasado Cambios recientes
Causas de los cambios climáticos El forzamiento radiativo El potencial de calentamiento
ESCENARIOS DE CLIMA FUTURO Intensificación del efecto de invernadero Cambios naturales simultáneos del clima Acción de las realimentaciones (fAeedbacks) rápidas y lentas
Modelización El problema de la “sensibilidad” del clima
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¿Cómo se obtienen los escenarios de clima futuro?
EMISIONES
CONCENTRACIONES
FORZAMIENTOS
CLIMA FUTURO
Demografía
Desarrollo
Energía
Fuente: LBR
Ciclosbiogeoquímicos
Balance planetario de radiación
Modelos del Sistema climático
IMPACTOS
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Incertidumbres en los escenarios de emisiones
LOS ESCENARIOS DEL IPCC HAN SELECCIONADO ALGUNOS DE LOS POSIBLES PARA REDUCIR LA INCERTIDUMBRE
POBLACION Mundial entre 15.000 y 7.000 Millones Habit
ECONOMIA Mundial más con desarrollos bajo criterios diferentes ambientales y de mercado
ENERGIAS primarias y finales gestionadas y obtenidas con diferentes estrategias.
[email protected] Cambio climático.07 40
El sistema humano: Escenarios de población hasta 2100
Nakicenovic et al., 2006 / IPCC
Image 2 de IIASA
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Fuente: IPCC. 2000 y 2001
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)
ESCENARIOS DE EMISIONES de CO2(SRES del IPCC.2000)
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El sistema humano: escenarios de producción de energía
5,5% (2050)
10,5% (2100)
24,4% (2050)
38,8% (2100)
70,2% (2050)
50,7% (2100)B2
30,2% (2050)
52,3% (2100)
69,8% (2050)
47,7% (2100)B1
6,4% (2050)
13,6% (2100)
11,6% (2050)
14,4% (2100)
82,0% (2050)
71,9% (2100)A2
10,2% (2050)
3,7% (2100)
29,9% (2050)
65,5% (2100)
59,9% (2050)
30,7% (2100)A1
NuclearRenovablesCombustibles Fósiles
Escenario
[email protected] Cambio climático.07 43
Factores clave: POBLACIÓN, ECONOMÍA Y ENERGIA
Fuentes: IPCC y CUBASCH,2001
[email protected] Cambio climático.07 44
Forzamientos hasta 2100: El debido al CO2 es la causa principal de cambio climático “previsible”
CO2
Forcing CO2para 2050
Resto
Modelo IMAGE2 (IIASA-Alcamo, Austria)Balance anual de forzamientos
Forzamientos en 1970
[email protected] Cambio climático.07 45
El Clima del siglo XXI: “Cadena” de Escenarios hasta 2100:
Fuente: IPCC-2001 y 2007
Forzamientos:Con aerosoles
[email protected] Cambio climático.07 46
Cambios de la temperatura en superficie y del nivel del mar para 2090-99 (4ºInforme IPCC, 2007)
4ºInforme Evaluación IPCC.07
[email protected] Cambio climático.07 47
Fuente: IPCC.97
Sistema climático e incertidumbres
Sistema climático:Atmósfera U Hidrosfera U Criosfera U Biosfera U Litosfera
[email protected] Cambio climático.07 48
Ejemplo de forzamientos utilizados en el modelo GISS (NASA)
2007
[email protected] Cambio climático.07 49
Simulación con forzamientos reales hasta 2003 y con escenarios futuros hasta 2200 - Modelo GISS (NASA)
2007
Hansen et al, 2007
[email protected] Cambio climático.07 50
Comparación entre observaciones y simulaciones de cambios de precipitación y temperatura en el H.Norte
Fuente: DDC-IPCCObservado y simulado
Cambio de la Temperatura Cambio de la precipitación
Simulado
(Escenarios con Gases EI + Aerosoles / 9 experimentos DDC-IPCC)
[email protected] Cambio climático.07 51
Atribución del CC Las causas naturales
explican gran parte del comportamiento real del clima hasta 1960
Los cambios observados en los últimos 50 años son inexplicables con factores naturales
Y son consistentes con los simulados al considerar contribuciones humanas y naturales a los “forzamientos radiativos” (forcing)
All forcing
Solar+volcanic
4ºInforme Evaluación IPCC.07
Observations
[email protected] Cambio climático.07 52
Cambios de la temperatura en superficie: Según continentes y mundiales
T observadas
T simuladas con factores humanos y naturales
T simuladas sólo con factores naturales
4ºInforme Evaluación IPCC.07
[email protected] Cambio climático.07 534ºInforme Evaluación IPCC.07
[email protected] Cambio climático.07 54
Cambios de temperatura y de precipitación en 2071 respecto a 1990, según el IPCC.2001
Cambios medio de las precipitaciones anuales (l/m2)
[email protected] Cambio climático.07 564ºInforme Evaluación IPCC.07
¿SON «suficientemente» BUENOS LOS MODELOS?
[email protected] Cambio climático.07 58
Escenarios climáticos para España Peninsular e Insular (MºMA, 2007)
Cambios en las temperaturas máxima y mínima y en la precipitación (a partir de regionalizaciones realizadas con modelos y con técnicas estadísticas(Análogos FIC y SDSM_INM).
[email protected] Cambio climático.07 59
Fundamentos: Elementos clave
CAMBIOS CLIMÁTICOS en el pasado El efecto invernadero El clima del pasado Cambios recientes
Causas de los cambios climáticos El forzamiento radiativo El potencial de calentamiento
ESCENARIOS DE CLIMA FUTURO Intensificación del efecto de invernadero Cambios naturales simultáneos del clima Acción de las realimentaciones (fAeedbacks) rápidas y lentas
Modelización El problema de la “sensibilidad” del clima
[email protected] Cambio climático.07 62
Tendencias recientes y estimadas hasta 2100 (IPCC 2007-4AR.wg1)
[email protected] Cambio climático.07 64
Cambio en rendimiento de cosechas
Cambio en % en los rendimientos promedios de cultivos bajo escenarios de cambio climático, tomando en cuenta los efectos del CO
2... Los cultivos considerados son: Trigo, maíz y arroz. Los cambios que se
muestran son promedios nacionales y regionales basados en componentes económicos de un “Basic Linked System”.
Jackson Institute, University College London /Goddard Institute for Space Studies /International Insitute for Applied Systems Analysis
[email protected] Cambio climático.07 65
4º Informe de evaluación IPCC.2007 y evaluación de Impactos en la cuenca Mediterránea
Aumento de sequías Disminución de recursos hídricos Pérdidas severas de biodiversidad Aumento de incendios forestales Reducción del turismo de verano Menor superficie de labranza Aumento de la demanda
energética en verano Reducción del potencial
hidroeléctrico Aumento de pérdidas de estuarios
y deltas Aumento de la salinidad y
eutrofización de las aguas costeras
Incertid.alta Incertid.alta M.Alta prob Adaptabilidad baja M.Alta prob Adaptabiliidad alta Incert.Muy alta Incert.alta Adaptabilidad alta Alta prob y estabilización
Adaptabilidad alta Baja probabilidad a corto plazo
Similar actual M.Alta prob
Adapt.costosa y dificil M.Alta probabilidad
Adapt.costosa y dificil
[email protected] Cambio climático.07 66
Fuente:
Proyecto LINK (East-Anglia &Hadley Centre / Hulme&Vinner)Hadley Centre
La evaluación local de los impactos exige escenarios con una resolución muy alta, para muchas variables
Relaciones entre escalas espaciales
[email protected] Cambio climático.07 67
Conclusiones científicas - 1
Los cambios climáticos se inician cuando existen forzamientos radiativos importantes y acumulativos.
El sistema climático modifica el cambio inicial y determina la respuesta climática final del sistema a los forzamientos (sensibilidad climática del sistema a los forzamientos).
Actualmente el forzamiento radiativo antropogénico debido al aumento de GEI, es varias veces superior al resto de los forzamientos causantes de cambio climático observado.
Los escenarios climáticos dependen en primera instancia de los escenarios de emisiones, establecidos a partir de hipótesis de evolución muncial de población, energía y desarrollo económico.
Los escenarios actuales SRES.2000 se agrupan en cuatro familias y seis grupos: A1FI, A1B, A1T, A2, B1 y B2
La respuesta de la temperatura en superficie para los escenarios SRES en el 4º Informe del IPCC (2007), varía entre 1,8ºC y 4,0ºÇ (mejor estimación)
[email protected] Cambio climático.07 68
Los escenarios regionales de temperatura presentan una alta fiabilidad
Los escenarios regionales de precipitación son excesivamente modelo-dependientes
En cualquier caso es muy probable que aumente la evaporación y se reduzca la reserva hídrica
Se consolida la hipótesis de crecimiento de la variabilidad=> fenómenos extremos cambiantes
Conclusiones científicas - 2
[email protected] Cambio climático.07 69
Los escenarios de emisiones considerados en cambio climático, dependen de LA ENERGÍA, LA POBLACIÓN Y EL DESARROLLO ECONÓMICA El factor más integrador y clave de los tres es LA ENERGÍA, y es el que posibilita las estrategias de mitigación o reducción de emisiones más eficientes
El objetivo “técnico” de los acuerdos internacionales es “estabilizar las concentraciones” de GEI en niveles de seguridad climática
Lo que quivale a “reducir las emisiones” durante las próximas décadas
Se consideran “tolerables” los calentamientos inferiores al umbral de unos 2ºC (0,2ºC / década) La incertidumbre en el coste de estos impactos es asumible
El riesgo de calentamientos intensos (0,3ºC a 0,4ºC/década) incluye CAMBIOS ABRUPTOS irreversibles a corto plazo y que afectan a “interruptores” esenciales del Clima
El criterio de “evitar cambios climáticos abruptos”, debería prevalecer en los procesos actuales de toma de decisión
Conclusiones sobre políticas
[email protected] Cambio climático.07 70
Queremos evitar que se produzca un cambio climático futuro por exceso de concentraciones de los gases de invernadero que emitimos globalmente como especie humana
Este cambio puede ser evitado parcial o totalmente según sea nuestro comportamiento en energía, desarrollo y demografía en todo el mundo.
El cambio climático constituye un RIESGO global alto: ALTA probabilidad y EFECTOS COSTOSOS en pérdidas de vidas y bienes
Las incertidumbres acerca de cómo-cuándo-dónde será el cambio, son del órden de décadas y no anulan la alta certidumbre sobre el cambio mismo.
La evaluación de IMPACTOS es aún poco fiable en cuanto a las evaluaciones de probabilidad y de coste-beneficio de las actuaciones tempranas. Las discrepancias en esta materia reflejan las ideas “políticas” de nuestra sociedad
La “adaptación preventiva” es un objetivo que involucra a todos, reduce el riesgo final y es útil para la adaptación al clima presente, con independencia de que existan o no cambios de clima: reduce el impacto final, sea cual sea este y mejora los riesgos climáticos actuales.
La “mitigación de emisiones”, en último instancia, tiene como objetivo reducir las probabilidades de los impactos y contribuye a armonizar las polítcas de energía y desarrollo mundiales
Sugerencias para el debate …
[email protected] Cambio climático.07 71
Convención Marco C.Climático http://unfccc.int/
Interg.Panel on Cl.Change-IPCC http://www.ipcc.ch
Agencia Internacional de la Energíahttp://www.iea.org/
Referencias
¡ Gracias por su atención !
[email protected] Cambio climático.07 72
Cambio climático / 2007
Luis Balairón (*)(*) Jefe del Servicio Variabilidad y Predicción del Clima – INM
IPCC - Grupo Expertos Cambio Climático N.Unidas (1989-2003)
ANEXOS DEBATE
[email protected] Cambio climático.07 734ºInforme Evaluación IPCC.07
Lenguaje para acotar las incertidumbres
[email protected] Cambio climático.07 744ºInforme Evaluación IPCC.07
Lenguaje para acotar las incertidumbres
[email protected] Cambio climático.07 76
El Potencial de calentamiento mundial(GWP: Global Warming Potential)
es utilizado habitualmente para comparar la capacidad de calentamiento de cada gas de efecto de invernadero en relación al CO2.Los GWP proporcionan una medida simple del efecto radiativo relativo
de las emisiones de los distintos gases de invernadero mediante la fórmula adjunta :
a: forzamiento específico del gas ic: concentración en el año n del gas i
[email protected] Cambio climático.07 77
POTENCIALES DE CALENTAMIENTO MUNDIALA 100 AÑOS: Capacidades, de las moléculas de cada GEI en relación con el CO2, de absorber radiación saliente (IPCC-2001):
CO2 1 CH4 23 N2O 296 HFC-familia 12-12000 CnFm 5700-11900 SF6 22200
[email protected] Cambio climático.07 78
Contribución al calentamiento global: según sectores y gases
[email protected] Cambio climático.07 79
[email protected] Cambio climático.07 80
[email protected] Cambio climático.07 81
25 usa
20 euro
20 asia v.des
18 afric+amCS
12 Fed.Rusia
5 indus.Pac.As.
[email protected] Cambio climático.07 83
ClimatePrediction.Net Community Space Register: www.climateprediction.net//board/