Variabilidad y Cambio Climático
Alfredo Ruiz BarradasUniversity of Maryland College Park
Xalapa, Ver.Julio 19, 20101
Ciclo de Conferencias:Cambio Climático y Hábitat
Facultad de Instrumentación Electrónica y Ciencias Atmosféricas y
el Programa de Estudios deCambio Climático
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
2
El Sistema Climático
Cambios en los componentes del sistema inducen cambios en el clima 3
4
El Ciclo del Agua
El agua es vital para nuestras sociedades
5
¿Que es el Clima?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
Tem
pera
tura
(°C)
Prec
ipita
ción
(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)
Promedio de 30 años
6
¿Que es el Clima?
Tem
pera
tura
(°C)
Max. T. (28°C) Min. T. (15°C)Precip. (210 mm)
Julio en Xalapa:
Hoy 19 de julio en Xalapa:
Precip. (? mm) Max. T. (25°C) Min. T. (15°C)
Promedio de 10 años (SMN)
Prec
ipita
ción
(mm
)
7
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.
8
¿Que factores nos dan la variedad de climas?
Sin embargo, en general el clima se modifica por los siguientes factores:
1. Latitud.2. Altitud.3. Distribución de masas de agua y tierra.4. Montañas y cordilleras. 5. Corrientes marinas.
Zona Fria
Zona Fria
Zona Templada
Zona Templada
Zona Cálida
Fuente: http://www.citi.pt/citi_2005_trabs/antonio_carvalho/Climas.htm
Si solo la latitud determinara el clima, unicamente tendríamos las siguientes zonas climáticas:
Los cuales nos dan una variedad de climas:
9
Clasificación Climática de Koeppen
Usando temperatura, precipitación y tipo de vegetación… originalmente en 1884
Escalas de la Variabilidad Climática
El Clima varía desde escalas sub-estacionales hasta las de siglos y milenios:
1 mes 1 estación3 años 7 años
30 años 100 años
SequíasInundaciones
Oscilación de Madden-Julian
El Niño/La NiñaSequias
Variabilidad SolarCirculación Profunda del Océano
Variabilidad Decenal (Pac. y Atl.)
Gases de Efecto Invernadero
Interanual Decenal-Centurias-MileniosA corto plazoSub-estacional a inter-estacional
(Variabilidad natural que los modelos aspiran a simular)
10
11
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
12
El Clima Puede Cambiar Debido a:
1)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
13
•~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.
NAS
A: h
ttp:
//ea
rtho
bser
vato
ry.n
asa.
gov/
IOTD
/vie
w.p
hp?i
d=17
87
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:
Forma de la órbita: Circular a eliptica100,000 años
Inclinación del Eje: 23.5°: 21.5°-24.5° 41,000 años
Precesión: trompo26,000 años
14
•Orbita de la Tierra e Inclinación del Eje que alteran la radiación solar recibida por la Tierra
Ciclos de Milankovitch y las Edades de HieloCiclo 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 lastemperaturas, estas siguen por debajo del punto de congelación y permitenmayor acumulación de nieve.• Con el tiempo, la capa de hielo crece y se extiende.
Cambios en el Clima debido a Cambios en:
Bioxido de Carbono
Metano
Temperatura
Insolación a 65°NCiclos de Milankovicth
Presente 200,000años
400,000años
Vostok, Antartica Cilindro de Hielo
15
Ciclos de Milankovitch y las Edades de Hielo
Burbujas de Aire (conteniendo información
sobre la composición de la atmósfera)
Aire atrapado en cilindros de hielo permite recolectar muestras de gases de epocas pasadas, como en Vostok, Antartica:
Edades de Hielo
Eras Interglaciales
Cambios en el Clima debido a Cambios en:
•Distribución de las Placas Tectonicas
Clima seco y árido en el interior de Pangea
•Erupciones Volcánicas
• AgungIndonesia, 1963• Chichón
Mexico, 1982• Pinatubo
Filipinas, 1991Dioxido de SulfuroEfecto: Enfriamiento
Dioxido de CarbonoEfecto: Calentamineto
Alteran la distribución oceano/continente
Inyectan gases de efecto invernadero y aerosoles
16
Erupciones a partir de las cuales se registró
descenso de la temperatura global
17
Variabilidad Natural del Clima
La variabilidad natural del clima incluye fenómenos varios que impactan el clima a escalas regionales y globales. Algunos ejemplos de esosfenómenos 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)
18
Variabilidad Natural del Clima
La Niña
Precipitación Temperatura
ENE
ABR
JUL
OCT
La Niña se caracteriza por el enfriamiento de las aguas
del Pacífico ecuatorial
Impacto sobre Norteamérica
Fuen
te: h
ttp:
//se
alev
el.jp
l.nas
a.go
v/sc
ienc
e/ja
son1
-qui
ck-lo
ok/2
010/
imag
es/2
0100
702P
.jpg
Verde/Café representan LLUVIA por arriba/debajo de lo normal
Rojo/Azul representan TEMPERATURApor arriba/debajo de lo normal
Dede Junio La Niña empieza a hacerse presente…
19
Variabilidad Natural del Clima
Oscilación del Artico(Fase positiva)
Precipitación Temperatura
ENE
ABR
JUL
OCT
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 .
Fuen
te: h
ttp:
//ea
rtho
bser
vato
ry.n
asa.
gov/
New
sroo
m/v
iew
.php
?id=
2765
1
Impacto sobre Norteamérica
Rojo/Azul representan TEMPERATURApor arriba/debajo de lo normal
Verde/Café representan LLUVIA por arriba/debajo de lo normal
20
Variabilidad Natural del ClimaOscilación Multidecadal del Atlántico
Precipitación Temperatura
Tendencia Positivade la Temperaturadel Atlántico Norte!!
En su fase positiva se caracteriza por el calentamiento de las aguas del Atlántico Norte.
Verde/Café representan LLUVIA por arriba/debajo de lo normal
Rojo/Azul representan TEMPERATURApor arriba/debajo de lo normal
21
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.
• 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.
• 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 cambiosrápidos en el clima a los culaes el hombre se tenia que adaptar operecer. 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 HurlbertSmithsonian Institution
Museo Chileno de Arte Precolombino
1902-1999
1950-1999
EMEXN
EMEXS
Desviación estándar (variabilidad)
de la lluvia en el verano
EMEXN: 100°-97°W, 20°-24°N
EMEXS: 97°-94°W, 17°-20°N
22
Variabilidad del Clima en Veracruz
Norte de Veracruz (EMEXN)Sur de Veracruz (EMEXS)
EMEXN & EMEXScorrelación = 0.63(0.59 , 1950-99)
Fuerte señal a escalas Interdacadales
Climatologia Mensual Anomalias Estacionalesde la Lluvia:
Lo que dicen los registros de lluvia…
23
24
•La variabilidad natural comprende un amplioespectro de escalas temporales.
•No se entiende completamemente todavia.
•La AMO puede estar interfiriendo en las estimaciones actuales de la tendecia de latemperatura.
Conclusiones (1/2)
25
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.
26
Cambio Climático AntropogénicoDioxido de Carbono en Mauna Loa, HI
Hay otra evidencia de que los humanos estamosalterando la composición de la atmósfera?
Indicadores de la Influencia Humana en la Atmósfera en la Era Industrial
Dioxido de Carbono
Metano
Oxido Nitroso
Dioxido de Sulfuro
Concentraciones de:
27Todos ellos aumentan a partir de la revolución industrial
Fuente:
28
Variaciones de la Temperatura de la Tierra
Global: en los pasados 140 años
Hemisferio Norte: en los pasados 1000 años
Tendencia en laTemperatura en el mismo periodoque la AMO!!
Climatologia 1961-1990
Fuente:
29
El Impacto de la AMO en la temperatura global
• No es notable para todo el siglo XX:
• Pero en los ultimos 30 años hace que la tendencia aumente de 0.26°C/decada a 0.30°C/decada :
Anom
alia
s de
Tem
pera
tura
(°C)
Anom
alia
s de
Tem
pera
tura
(°C)
30
Tendencias de la Temperature 1976-2000
Fuente:
31
Tendencias de la Precipitación 1900-2000
Fuente:
Emisiones y ConcentracionesGases de efecto invernadero
Aerosoles
Cambio ClimáticoAumento de temperaturaAumento del nivel del marCambio en la precipitacion
Sequias e inundaciones
Cambio Climático
Impacto en Ecosistemas y HumanosSuministros de agua y comida
Recursos naturalesEcosistemas y biodiversidad
Asentamientos humanosSalud
¿Desarrollo?Crecimiento económico
TecnologíaPoblación
(Buen ) Gobierno
A d a p t a c i ó n
A d
a p
t a
c i
ó n
M i t i g a c i ó n
32
Fuente:
33
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.
34
Gracias