Modelos climticos:Resultados actuales y retos futuros

Luis Balairn Ruiz Instituto Nacional de MeteorologaGrupo de Trabajo I del IPCC(Grupo de expertos Intergubernamental sobre C.Climtico)

Zaragoza, 25 de noviembre de 2004

Cambio climtico/LB

QU ES Y QU SABEMOSDEL CAMBIO CLIMTICO?La humanidad en su conjunto ha aumentado las emisiones y concentraciones de gases de efecto de invernadero que existan de forma natural en la atmsfera.

Si este aumento no se frena, la intensificacin del EFECTO DE INVERNADERO podra conducirnos a un CAMBIO CLIMTICO no natural, irreversible a corto plazo y nocivo para la vida humana y la naturaleza.

Cambio climtico/LB

El calentamiento de los ltimos 150 aos

Cambio climtico/LB

Grfico1

-0.34

-0.36

-0.35

-0.11

-0.43

-0.28

-0.63

-0.11

-0.41

-0.16

-0.11

-0.29

-0.03

-0.11

-0.19

-0.36

-0.09

-0.21

-0.28

-0.52

-0.34

-0.03

0.19

-0.27

-0.26

-0.29

-0.22

-0.35

-0.4

-0.35

-0.26

-0.28

-0.25

-0.14

-0.36

-0.28

-0.43

-0.52

-0.37

-0.39

-0.17

-0.14

-0.25

-0.17

-0.07

-0.13

-0.36

-0.4

-0.47

-0.33

-0.23

-0.51

-0.48

-0.46

-0.43

-0.42

-0.48

-0.46

-0.24

-0.1

-0.36

-0.55

-0.39

-0.35

-0.26

-0.13

-0.26

-0.21

-0.27

-0.13

0.02

-0.12

-0.15

-0.35

-0.03

0.02

-0.02

-0.22

-0.05

-0.1

-0.03

0.09

0.18

0.08

-0.06

0.04

0.07

0.12

0.26

0.06

0.03

-0.01

0.04

0

-0.14

0.07

0.07

0.21

-0.06

-0.05

-0.24

0.06

0.18

0.09

0.06

0.06

0.11

0.16

-0.18

-0.14

0.01

0.03

-0.03

-0.03

-0.03

-0.18

-0.2

0.06

-0.22

-0.1

-0.27

0.04

-0.03

0.04

0.08

0.24

0.03

0.24

-0.06

-0.1

0.08

0.19

0.28

0.21

0.46

0.35

0.15

0.18

0.33

0.53

0.22

0.5

0.68

0.46

0.41

0.56

0.61

TT-HN

Aos

An-TT-HN(C)

Cambio de la Temperatura media en superficie respecto a 1961-1990 - Hemisferio Norte

2003-anTT-n17_dat

AOST-anualHem.NorteHemispheric Temperature

1856-0.34

1857-0.36

1858-0.35

1859-0.11

1860-0.43

1861-0.28

1862-0.63

1863-0.11

1864-0.41

1865-0.16

1866-0.11

1867-0.29

1868-0.03

1869-0.11

1870-0.19

1871-0.36

1872-0.09

1873-0.21

1874-0.28

1875-0.52

1876-0.34

1877-0.03

18780.19

1879-0.27

1880-0.26

1881-0.29

1882-0.22

1883-0.35

1884-0.4

1885-0.35

1886-0.26

1887-0.28

1888-0.25

1889-0.14

1890-0.36

1891-0.28

1892-0.43

1893-0.52

1894-0.37

1895-0.39

1896-0.17

1897-0.14

1898-0.25

1899-0.17

1900-0.07

1901-0.13

1902-0.36

1903-0.4

1904-0.47

1905-0.33

1906-0.23

1907-0.51

1908-0.48

1909-0.46

1910-0.43

1911-0.42

1912-0.48

1913-0.46

1914-0.24

1915-0.1

1916-0.36

1917-0.55

1918-0.39

1919-0.35

1920-0.26

1921-0.13

1922-0.26

1923-0.21

1924-0.27

1925-0.13

19260.02

1927-0.12

1928-0.15

1929-0.35

1930-0.03

19310.02

1932-0.02

1933-0.22

1934-0.05

1935-0.1

1936-0.03

19370.09

19380.18

19390.08

1940-0.06

19410.04

19420.07

19430.12

19440.26

19450.06

19460.03

1947-0.01

19480.04

19490

1950-0.14

19510.07

19520.07

19530.21

1954-0.06

1955-0.05

1956-0.24

19570.06

19580.18

19590.09

19600.06

19610.06

19620.11

19630.16

1964-0.18

1965-0.14

19660.01

19670.03

1968-0.03

1969-0.03

1970-0.03

1971-0.18

1972-0.2

19730.06

1974-0.22

1975-0.1

1976-0.27

19770.04

1978-0.03

19790.04

19800.08

19810.24

19820.03

19830.24

1984-0.06

1985-0.1

19860.08

19870.19

19880.28

19890.21

19900.46

19910.35

19920.15

19930.18

19940.33

19950.53

19960.22

19970.5

19980.68

19990.46

20000.41

20010.56

20020.61

Otros indicadores del cambio climtico ms fiables :El adelgazamiento del mar de hielo ArticoEspesores en 1958-76Espesores en 1993-97

Cambio climtico/LB

Cuatro elementos de anlisisLo que sabemos del clima del pasadoEl concepto de forzamiento radiativo (radiative forcing)Los escenarios de respuesta NO son prediccionesLa idea de riesgo de cambio abrupto

Cambio climtico/LB

TECNICAS PARA CONOCER EL CLIMA EN EL PASADO

Cambio climtico/LB

Variaciones en la temperatura de la superficie de la Tierra durante los pasados 1000 aosAosDatos medidos con termmetros (rojo), y estimados a partir de anillos de rboles, corales, sondas de hielos polares y registros histricos (azul)Diferencia en C con respecto a la media del periodo 1961-1990Hemisferio NorteFuente: OMM IPCC.2001

Cambio climtico/LB

Hace 120.000 aos, durante el anterior perodo interglacial, el nivel del mar era 6 metros superior al actual. La temperatura media anual era 2C ms calida.

Fuente: Garcin-ENRESAEl clima del pasado: hace 120.000 aos

Cambio climtico/LB

-30 m-5,5CFuente: Garcin-ENRESAEl clima del pasado: hace 60.000 aos

Cambio climtico/LB

El clima del pasado: Concentraciones de CO2 y cambios de temperatura desde hace 400.000 aosFuente: UNEP IPCC (Petit-Jouzel)??

Cambio climtico/LB

Los ltimos 160.000 aos (a partir de los hielos polares) y los prximos 100 aos (estimaciones)Tiempo (miles de aos antes de ahora)1601208040Ahora10010100200300400500600700CO2 en 2100(sin cambios en las actividades humanas)Doblando el nivel pre-industrial de CO2Con el mnimo CO2 posible(Nivel de estabilizacin para el 2100) nivel actual de CO2 Diferencia de temperaturas con respecto a la actual (C)Concentracin de CO2 (ppmv)

Cambio climtico/LB

Teora actualizada de Milankovitch de la alternancia de glaciaciones e interglaciacionesFuente: Berger & BachUn.Lovaina

Cambio climtico/LB

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

Cambio climtico/LB

El efecto invernaderoRadiacin SolarRadiacin de onda larga (infrarroja)Parte de la energa trmica saliente es absorbida y reemitida por la atmsfera y se produce un calentamiento general de las capas bajas, hasta alcanzar los 15C (33C por encima de los 18C de la temperatura de equilibrio)Es un efecto natural que hace la Tierra habitable: el riesgo es su intensificacin

Cambio climtico/LB

Efecto natural de invernadero en La TierraTs:T aire en superficie= 288 K = 15 C

Te: T efectiva atmsfera= 255 K = -18C

Cambio climtico/LB

Fuente: IPCC.

Cambio climtico/LB

Fuente: IPCC.

Cambio climtico/LB

Causas externas:Variaciones en los parmetros orbitales (ciclos de Milankovitch)Variaciones en la irradiancia solar (ciclos solares)Meteoritos (presencia de polvo interestelar,...)Causas internas:VulcanismoAerosoles de origen diverso: Naturales no volcnicosProducidos por la actividad humanaCambios en la concentracin de gases de efecto invernadero:Origen naturalProducidos por la actividad humanaCambios en la superficie terrestre:Desertizacin / DesertificacinDeforestacinCambios de albedoOrigen naturalCambios en Usos del suelo

Las causas de los cambios de clima

Cambio climtico/LB

Datos: IPCC / Fuente: LBR

Cambio climtico/LB

Cmo obtenemos los escenarios de clima futuro?EMISIONESCONCENTRACIONESFORZAMIENTOSCLIMA FUTURO

Demografa

Desarrollo

Energa

Fuente: LBRIMPACTOSCLIMTICOS

Cambio climtico/LB

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

Cambio climtico/LB

A1: Un mundo de crecimiento econmico rpido que introduce tecnologas nuevas y ms eficientes de forma rpida

A2: Un mundo muy heterogneo que valora mucho las tradiciones locales y el modelo familiar

B1: Un mundo que introduce tecnologas limpias

B2: Un mucho que pone nfasis en las soluciones locales para lograr soluciones econmicas y ambientalmente sostenibles

IPCC-(Cubash-2001)SRES: Escenarios de emisiones IPCC.2000

Cambio climtico/LB

IPCC.2001: El clima global del siglo XXICiclo del carbonoFuente: IPCC.

Cambio climtico/LB

Fuente: IPCC.20011000 aos de evolucin de las concentraciones de CO2 y tendencias hasta 2100

Cambio climtico/LB

Fuente: IPCC-2001Datos proxyObservaciones instrumentalesModelosFuente: IPCC.20011000 aos de evolucin de la temperatura y tendencias hasta 2100

Cambio climtico/LB

IPCC.2001: Aumentos del nivel del mar hasta 2100Fuente: IPCC.Fuente: IPCC-2001

Cambio climtico/LB

Fuente: IPCC.

Cambio climtico/LB

Fuentes:IPCC, Henderson, CSIROMODELOS para simular el Sistema climtico

Cambio climtico/LB

SClim=A+O+C+B+L

> 103SC = A+O+C+B+L

Cambio climtico/LB

Temperatura de equilibrio R2. So.(1-A) = 4R2.Te4Te = [So(1-A) / 4]1/4 = (S/)1/4R: radio de la TierraA: albedo = 0,33So: irradiacin solar = 1367 w.m-2S: flujo medio de radiacion absorbida por m2 = 240 w.m-2: Cte. Stefan-BoltzmannTe = 256 K= -18C

Cambio climtico/LB

Conceptos bsicosSensibilidad climticaSistema climticoFeedbacks (realimentaciones)

Efecto de las realimentaciones* Sin realimentaciones1,2C+ Vapor de agua1,7C+ Nieve-hielo2,2C+ Nubes1,9C-5,2C

Cambio climtico/LB

Fuente: IPCC.

Cambio climtico/LB

Fuente: Henderson-Sellers

Cambio climtico/LB

Fuente: IPCC.

Cambio climtico/LB

Los modelos junto con las observaciones muestran que, en su mayor parte, el calentamiento de los ltimos50 aos es atribuble a las actividades humanasTemperaturas anuales medias simuladas

Cambio climtico/LB

GS = Escenarios con aerosoles de sulfatosCOMPARACIN DE SIMULACIONES y observaciones Cambio de la temperatura mundialFuente: DDC

Cambio climtico/LB

GS = Escenarios con aerosoles de sulfatosCOMPARACIN DE SIMULACIONES y observaciones Cambio de la precipitacin en el H.NorteFuente: DDC

Cambio climtico/LB

Se calentarn ms los continentes que los ocanos. Mayor calentamiento a mayores latitudesCambio medio anual de temperatura, en 2071 a 2100 con respecto a 1990: Promedio global en 2085 = 3.1oC

Cambio climtico/LB

La precipitacin aumenta a escala mundial, aunque disminuye en muchas zonas subtropicalesCambios medio de las precipitaciones anuales (l/m2) con respecto a: 2071 al 2100 con respecto a 1990

Cambio climtico/LB

Es muy probable que el calentamiento del ltimo milenio se deba nicamente a la variabilidad interna tal y como se estima a partir de los modelos actuales (SPM)

Cambio climtico/LB

Variacin latitudinal de los cambios de temperaturaJapan Model of MRI

Cambio climtico/LB

IMPACTOS CLIMTICOS: enfoque de riesgosFuente: IPCC.2001

Cambio climtico/LB

IMPACTOS-Escalamiento

Cambio climtico/LB

Cambio climtico/LB

Cambio climtico/LB

Grfico2

234.9-22.080666.0069108.758738.2887-38.0538-32.6511

189.926.58671.21252.4687-25.8264-67.6044-53.5518

95.430.241846.650686.1462-6.010259.052646.1736

206.1-18.342993.363339.5712-62.0361112.1184-110.8818

CRU

UKMO G

UKMO R

ARP-T42

ARP-T63a

ECHAM

HIRHAM

Precipitaciones (mm):CRU total y Desviaciones Modelos)

INTERCOMPARACIN DE MODELOS (Referencia: CRU 1961-90)

Grfico3

234.9212.8194300.9069343.6587273.1887196.8462202.2489

189.9216.486261.1125192.3687164.0736122.2956136.3482

95.4125.6418142.0506181.546289.3898154.4526141.5736

206.1187.7571299.4633245.6712144.0639318.218495.2182

CRU (mm/trim)

UKMO GCM

UKMO RCM

ARPEGE T42

ARPEGE T63

ECHAM

HIRHAM

Precipitaciones totales (mm)

INTERCOMPARACIN MODELOS (Referencia: CRU 1961-90)

Hoja1

Precipit-SWDJFMANJJASONDJFMANJJASON

CRU (mm/da)2.612.111.062.29

CRU (mm/trimestre)234.9189.995.4206.1CRU (mm/trim)DJFMANJJASON

Mod-CRU(%)/TotCRU (mm/trim)234.9189.995.4206.1

UKMO GCM-9.41431.7-8.9-22.080626.58630.2418-18.3429UKMO GCM212.8194216.486125.6418187.7571

UKMO RCM28.137.548.945.366.006971.212546.650693.3633UKMO RCM300.9069261.1125142.0506299.4633

ARPEGE T4246.31.390.319.2108.75872.468786.146239.5712ARPEGE T42343.6587192.3687181.5462245.6712

ARPEGE T6316.3-13.6-6.3-30.138.2887-25.8264-6.0102-62.0361ARPEGE T63273.1887164.073689.3898144.0639

ECHAM-16.2-35.661.954.4-38.0538-67.604459.0526112.1184ECHAM196.8462122.2956154.4526318.2184

HIRHAM-13.9-28.248.4-53.8-32.6511-53.551846.1736-110.8818HIRHAM202.2489136.3482141.573695.2182

Temp-SWDJFMAMJJASON

CRU (C)2.11.832.232.41

UKMO GCM3.923.98.7-1.1

UKMO RCM24.644.8-0.816.6

ARPEGE T4238.657.845.58.2

ARPEGE T6330.652.228-6.8

ECHAM5.611.4-18-17

HIRHAM2.6312.9-11.7

Luis Balairon Ruiz:Precipitacin en el SW de Europa:EspaaSimul 1x CO2 =

Cambio climtico/LB

Grfico2

234.9-22.080666.0069108.758738.2887-38.0538-32.6511

189.926.58671.21252.4687-25.8264-67.6044-53.5518

95.430.241846.650686.1462-6.010259.052646.1736

206.1-18.342993.363339.5712-62.0361112.1184-110.8818

CRU

UKMO G

UKMO R

ARP-T42

ARP-T63a

ECHAM

HIRHAM

Precipitaciones (mm):CRU total y Desviaciones Modelos)

INTERCOMPARACIN DE MODELOS (Referencia: CRU 1961-90)

Grfico3

234.9212.8194300.9069343.6587273.1887196.8462202.2489

189.9216.486261.1125192.3687164.0736122.2956136.3482

95.4125.6418142.0506181.546289.3898154.4526141.5736

206.1187.7571299.4633245.6712144.0639318.218495.2182

CRU (mm/trim)

UKMO GCM

UKMO RCM

ARPEGE T42

ARPEGE T63

ECHAM

HIRHAM

Precipitaciones totales (mm)

INTERCOMPARACIN MODELOS (Referencia: CRU 1961-90)

Hoja1

Precipit-SWDJFMANJJASONDJFMANJJASON

CRU (mm/da)2.612.111.062.29

CRU (mm/trimestre)234.9189.995.4206.1CRU (mm/trim)DJFMANJJASON

Mod-CRU(%)/TotCRU (mm/trim)234.9189.995.4206.1

UKMO GCM-9.41431.7-8.9-22.080626.58630.2418-18.3429UKMO GCM212.8194216.486125.6418187.7571

UKMO RCM28.137.548.945.366.006971.212546.650693.3633UKMO RCM300.9069261.1125142.0506299.4633

ARPEGE T4246.31.390.319.2108.75872.468786.146239.5712ARPEGE T42343.6587192.3687181.5462245.6712

ARPEGE T6316.3-13.6-6.3-30.138.2887-25.8264-6.0102-62.0361ARPEGE T63273.1887164.073689.3898144.0639

ECHAM-16.2-35.661.954.4-38.0538-67.604459.0526112.1184ECHAM196.8462122.2956154.4526318.2184

HIRHAM-13.9-28.248.4-53.8-32.6511-53.551846.1736-110.8818HIRHAM202.2489136.3482141.573695.2182

Temp-SWDJFMAMJJASON

CRU (C)2.11.832.232.41

UKMO GCM3.923.98.7-1.1

UKMO RCM24.644.8-0.816.6

ARPEGE T4238.657.845.58.2

ARPEGE T6330.652.228-6.8

ECHAM5.611.4-18-17

HIRHAM2.6312.9-11.7

Luis Balairon Ruiz:Precipitacin en el SW de Europa:EspaaSimul 1x CO2 =

Cambio climtico/LB

HADCM2SUL+ANALOG: 1901-1930; 2021-2050 y 2081-2099 1961-1990

Cambio climtico/LB

Los cambios abruptos: el principal reto cientfico

Cambio climtico/LB

Eventos singulares de gran magnitud activados por el cambio climtico Colapso de la circulacin termohalinaEfecto de invernadero incontroladoDesintegracin del escudo de hielo antrtico occidentalInestabilidad de la cubierta de hielo de GroenlandiaAlteraciones del ciclo del carbono hasta su inversin netaLiberacin masiva de compuestos de metano disueltos en aguaTransformacin de los monzones continentales

Cambio climtico/LB

IMPACTOS-Cambios en los interruptores del climaLa circulacin termohalina ocenica podra verse interrumpidaFuente: UNEP

Cambio climtico/LB

Cambios climticos abruptos

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Fuente: IPCC.2001

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El Tercer Informe del IPCC de Naciones Unidas (TAR, 2001)

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IMAGE 2.2 (Alcamo/RIVMP-Holanda)

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Reflexiones finales1.El cambio climtico es un RIESGO fundamental del Siglo XXI: Depende y condiciona el desarrollo, la demografa y el modelo de consumo de energa

2. Los sectores socioeconmicos esenciales resultan al tiempo receptores y responsables del problema

3.El riesgo en sistemas naturales es mucho ms complejo:Redefinir conceptos: Riesgo,Vulnerabilidad,adaptacinReconsiderar el valor del medioambiente

4.Los lmites del crecimiento: El deber moral de evitar un cambio de clima brusco refuerza la necesidad de un desarrollo sostenible

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Me resulta mucho ms fcil encontrar argumentos para probar que algo es falso que demostrar que es verdadero

(Cicern: Sobre la naturaleza de los dioses)

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Referencias:Convencin Marco C.Climtico http://unfccc.int/Interg.Panel on Cl.Change-IPCChttp://www.ipcc.chAgencia Internacional de la Energahttp://www.iea.org/

Gracias por su atencin!

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"...he podido observar a menudo cuan incongruente e irracional es la ndole humana ... cuando se enfrenta a la razn que debiera guiarla.....A saber, que el hombre no se avergenza de los actos, por los cuales, con justicia, ser considerado como un necio, sino de volver atrs, lo cual les valdra la reputacin de hombres prudentes (Robinson Crusoe-Daniel Defoe).

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ForzamientotemperaturaRespuesta de Equilibrio a un forzamiento

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Existe una amplia banda de incertidumbre con respecto al calentamiento final resultante de cualquier nivel estabilizado en la concentracin de gases de efecto invernaderoCambio de temperatura relativoa 1990 (C) 1098765432104505506507508509501000Niveles de estabilizacin delCO2 (ppm) Cambio de temperatura realmente alcanzado(TRANSICIN)1098765432104505506507508509501000Cambio de temperatura al alcanzarse el EQUILIBRIONiveles de estabilizacin del CO2 (ppm) Cambio de temperatura relativoa 1990 (C) Fuente: IPCC-2001

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