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El cambio climatico: bases científicas y repercusiones mediambientales
 

El cambio climatico: bases científicas y repercusiones mediambientales

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Conferència sobre el canvi climàtic realitzada per Luis Balairón en el curs Implicacions educatives del canvi climàtic del CEFIRE de Castelló 1/12/2008

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El cambio climatico: bases científicas y repercusiones mediambientales El cambio climatico: bases científicas y repercusiones mediambientales Presentation Transcript

  • 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 Meteorología IPCC - Grupo Expertos Cambio Climático N.Unidas (1989-2003)
  • Fuente: Henderson-Sellers … Cambios climáticos, “cambio climático antropogénico”, calentamiento global....¿son equivalentes? …
    • El IPCC (*) se crea en 1988 en el seno
    • de 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)
  • Ahora: el problema es conocer la “respuesta” o reacción del planeta a la perturbación de intensificar el efecto de invernadero
  • Efecto de invernadero simplificado
  • Temperatura de equilibrio  R 2 . S o .(1-A) = 4  R 2 .  T e 4 T e = [S o (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 m 2 = 240 w.m -2  : Cte. Stefan-Boltzmann Te = 256 K = -18ºC So
  • EL ESTUDIO DEL CAMBIO CLIMÁTICO: evolución de los dos caminos posibles Estudio de series observadas puntuales Y Obtención de datos Conocimiento y modelización del Sistema Climático  Simulaciones de cambios climáticos Detección y atribución de los cambios de clima “ observados” CAMBIO CLIMÁTICO “ Si las concentraciones de CO2 equivalente superasen el Doble del nivel preindustrial”
  • Fuente: IPCC. Gases de efecto de invernadero con tiempos de residencia largos
  • El IPCC se creó en 1988 en N.Unidas (Agencias OMM y UNEP)
    • Grupo de trabajo I
      • Ciencia del clima (consenso de los años 80)
    • Grupo de trabajo II
      • Impactos (riesgos, vulnerabilidad, adaptabilidad)
    • Grupo de trabajo III
      • Estrategias 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
  • 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
  • Calentamiento mundial del aire en superficie observado en los últimos 150 años Años más cálidos 2005 2007 1998 2003 (Fuente: NASA/GISS)
  • 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
  • TECNICAS PARA CONOCER EL CLIMA EN EL PASADO
  • El clima del pasado: Concentraciones de CO 2 y cambios de temperatura desde hace 400.000 años Fuente: UNEP –IPCC (Petit-Jouzel) 380 ppmv ?? Media 1961-90
  • Fuete: Labeyrie et al (2003) - Springer. IGBP Más alto Nivel Mar Hoy Más bajo Miles de años Variaciones del nivel del mar en los últimos cuatrocientos mil años
  • 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
  • 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
  • Atmósfera Depósitos fósiles Estimados 6.3 62.3 92.3 60 90 3.3  Plantas Suelos Océanos 750 500 2.000 39.000 Aprox. 16.000 1.6 Depósitos: 10 9 Tm C Flujos: 10 9 Tm C/año Los océanos y la vegetación terrestre acumulan hasta 4,6 10 9 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
  • Fuente: IPCC / WMO-UNEP Para estabilizar las concentraciones hay que reducir las emisiones : más cuanto más bajo sea el nivel de estabilización deseado
  • Cambios climáticos abruptos: El reciente Dryas
  • 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
  • Calentamiento H.Norte y enfriamiento subpolar
  • IPCC.4AR: Estructura vertical de la evolución de la temperatura
  • Otros indicadores del cambio climático más fiables : El adelgazamiento del mar de hielo Artico Espesores en 1958-76 Espesores en 1993-97
  • OMM.2006: reducción de la extensión de hielos árticos
  • IPCC.4AR: Evolución de las anomalías de la extensión de hielos marinos 1979-2005 ÁRTICOS ANTÁRTICOS
  • IPCC.DDC/ Temperatura Europa Datos reticulares / selección interactiva
  • IPCC.DDC/ Temperatura España peninsular Datos reticulares / selección interactiva
  • IPCC.DDC/ Precipitación España peninsular Datos reticulares / selección interactiva
  • Fuente: IPCC-2001 Calentamiento TOLERABLE 2ºC 450 ppmv Calentamiento tolerable: Aumento de 2ºC respecto a la media preindustrial  No superar 450 ppmv CO 2
  • 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
  • La Tierra RADIACION TERRESTRE EMITIDA (240 W/m 2 ) RADIACION SOLAR REFLEJADA (100 W/m 2 ) RADIACION SOLAR RECIBIDA (340 W/m 2 ) FORZAMIENTOS radiativos: Alteraciones del balance global de radiación en W/m 2 (medido en la tropopausa). En el equilibrio el forzamiento radiativo es cero. Son la CAUSA primera de todo Cambio Climático
  • 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
  • Ejemplo de balance anual de forzamientos Modelo IMAGE2 (IIASA-Alcamo, Austria)
  • Rangos de los forzamientos radiativos actuales acumulados
  • Forzamientos radiativos de GEI desde el final de la última glaciación (hace 18.000 años)
  • 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
  • ¿Cómo se obtienen los escenarios de clima futuro? EMISIONES CONCENTRACIONES FORZAMIENTOS CLIMA FUTURO Demografía Desarrollo Energía Fuente: LBR Ciclos biogeoquímicos Balance planetario de radiación Modelos del Sistema climático IMPACTOS
  • 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.
  • El sistema humano: Escenarios de población hasta 2100 Nakicenovic et al., 2006 / IPCC Image 2 de IIASA
  • Fuente: IPCC. 2000 y 2001 Emisiones anuales totales de CO 2 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)
  • 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 Nuclear Renovables Combustibles Fósiles Escenario
  • Factores clave: POBLACIÓN, ECONOMÍA Y ENERGIA Fuentes: IPCC y CUBASCH,2001
  • Forzamientos hasta 2100: El debido al CO2 es la causa principal de cambio climático “previsible” CO 2 Forcing CO2 para 2050 Resto Modelo IMAGE2 (IIASA-Alcamo, Austria) Balance anual de forzamientos Forzamientos en 1970
  • El Clima del siglo XXI: “Cadena” de Escenarios hasta 2100: Fuente: IPCC-2001 y 2007 Forzamientos: Con aerosoles
  • Cambios de la temperatura en superficie y del nivel del mar para 2090-99 (4ºInforme IPCC, 2007) 4ºInforme Evaluación IPCC.07
  • Fuente: IPCC.97 Sistema climático e incertidumbres Sistema climático: Atmósfera U Hidrosfera U Criosfera U Biosfera U Litosfera
  • Ejemplo de forzamientos utilizados en el modelo GISS (NASA ) 2007
  • Simulación con forzamientos reales hasta 2003 y con escenarios futuros hasta 2200 - Modelo GISS (NASA ) 2007 Hansen et al, 2007
  • Comparación entre observaciones y simulaciones de cambios de precipitación y temperatura en el H.Norte Fuente: DDC-IPCC Observado y simulado Cambio de la Temperatura Cambio de la precipitación Simulado (Escenarios con Gases EI + Aerosoles / 9 experimentos DDC-IPCC)
  • 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
  • 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
  • 4ºInforme Evaluación IPCC.07
  • Cambios de temperatura y de precipitación en 2071 respecto a 1990, según el IPCC.2001 Cambios medio de las precipitaciones anuales (l/m 2 )
  • El marco de los impactos: informe Stern
  • 4ºInforme Evaluación IPCC.07 ¿SON «suficientemente» BUENOS LOS MODELOS?
  • Precipitación 2090-2099 respecto a 1980.1999 (AR4-IPCC)
  • 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).
  • 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
  • Propagación de la incertidumbre
  • RIESGOS DE IMPACTOS CLIMÁTICOS Fuente: IPCC.2001 Superior
  • Tendencias recientes y estimadas hasta 2100 (IPCC 2007-4AR.wg1)
  • Impactos integrados: Informe Stern
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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)
    • 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
    • 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
    • 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 se rá 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 …
  • 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/ Referencias [email_address] ¡ Gracias por su atención !
  • 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
  • 4ºInforme Evaluación IPCC.07 Lenguaje para acotar las incertidumbres
  • 4ºInforme Evaluación IPCC.07 Lenguaje para acotar las incertidumbres
  • Lenguaje para acotar las incertidumbres
  • 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 CO 2 . 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 i c: concentración en el año n del gas i
  • POTENCIALES DE CALENTAMIENTO MUNDIAL A 100 AÑOS: Capacidades, de las moléculas de cada GEI en relación con el CO 2, de absorber radiación saliente (IPCC-2001):
  • Contribución al calentamiento global: según sectores y gases
  •  
  •  
  • 25 usa 20 euro 20 asia v.des 18 afric+amCS 12 Fed.Rusia 5 indus.Pac.As.
  • España en 1990: Inventarios de emisiones
  • ClimatePrediction.Net Community Space Register: www.climateprediction.net//board/