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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, 20101
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
El Ciclo del Agua
El agua es vital para nuestras sociedades
4
¿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
Temperatura (°C)
Precipitación (mm)
Promedio de 30 años
Julio en DC:
Precip. (110 mm)
Max. T. (34°C)
Min. T. (21°C)
¿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)
5
¿Que es el Clima?
Julio en Xalapa:
Precip. (210 mm)
Temperatura (°C)
Precipitación (mm)
Promedio de 10 años (SMN)
Max. T. (28°C)
Min. T. (15°C)
Hoy 19 de julio en Xalapa:
Precip. (? mm)
Max. T. (25°C)
Min. T. (15°C)
6
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 7
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:
Fuente: http://www.citi.pt/citi_2005_trabs/antonio_carvalho/Climas.htm
Zona
Fria
Zona
Templada
Zona
Cálida
Zona
Fria
Zona
Templada
Sin embargo, en general el clima se modifica
por los siguientes factores:
1.
2.
3.
4.
5.
Latitud.
Altitud.
Distribución de masas de agua y tierra.
Montañas y cordilleras.
Corrientes marinas.
Los cuales nos dan una variedad de climas:
8
Clasificación Climática de Koeppen
Usando temperatura, precipitación y tipo de vegetación… originalmente en 1884
9
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:
Sequías
Inundaciones
Oscilación de Madden-Julian
1 mes
1 estación
A corto plazo
Sub-estacional a inter-estacional
El Niño/La Niña
Sequias
Variabilidad Solar
Circulación Profunda del Océano
Variabilidad Decenal (Pac. y Atl.)
Gases de Efecto Invernadero
30 años
3 años
100 años
7 años
Interanual
Decenal-Centurias-Milenios
10
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 11
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
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Cambios en el Clima debido a Cambios en:
•Energia del Sol que llega a la Tierra
NASA: http://earthobservatory.nasa.gov/IOTD/view.php?id=1787
•~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.
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.
13
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
Forma de la órbita: Circular a eliptica
100,000 años
Inclinación del Eje: 23.5°: 21.5°24.5° 41,000 años
Precesión: trompo
26,000 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.
14
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)
Eras
Interglaciales
Bioxido de Carbono
Temperatura
Metano
Edades de Hielo
Insolación a 65°N
Ciclos de Milankovicth
Presente
200,000
años
400,000
años
15
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
Inyectan
gases de efecto invernadero y aerosoles
Dioxido de Sulfuro
Efecto: Enfriamiento
Dioxido de Carbono
Efecto: Calentamineto
Erupciones a partir
de las cuales se registró
descenso de la
temperatura global
• Agung
Indonesia, 1963
• Chichón
Mexico, 1982
• Pinatubo
Filipinas, 1991
16
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)
17
Variabilidad Natural del Clima
Verde/Café representan LLUVIA
por arriba/debajo de lo normal
Fuente: http://sealevel.jpl.nasa.gov/science/jason1-quick-look/2010/images/20100702P.jpg
La Niña
Rojo/Azul representan TEMPERATURA
por arriba/debajo de lo normal
ENE
ABR
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
18
Variabilidad Natural del Clima
Verde/Café representan LLUVIA
por arriba/debajo de lo normal
Fuente: http://earthobservatory.nasa.gov/Newsroom/view.php?id=27651
Oscilación del Artico
(Fase positiva)
Rojo/Azul representan TEMPERATURA
por arriba/debajo de lo normal
ENE
ABR
Impacto
sobre
Norteamérica
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
19
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
Verde/Café representan LLUVIA
por arriba/debajo de lo normal
Temperatura
Rojo/Azul representan TEMPERATURA
por arriba/debajo de lo normal
Tendencia Positiva
de la Temperatura
del Atlántico Norte!!
20
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:
Museo Chileno de Arte Precolombino
De la Administración Nacional del Océano y la Atmósfera (NOAA).
Del Museo Chileno de Arte Precolombino.
21
Variabilidad del Clima en Veracruz
1902-1999
Desviación estándar
(variabilidad)
de la
lluvia en el verano
1950-1999
EMEXN: 100°-97°W, 20°-24°N
EMEXS: 97°-94°W, 17°-20°N
EMEXN
EMEXS
22
Lo que dicen los registros de lluvia…
Climatologia Mensual
Norte de Veracruz (EMEXN)
Sur de Veracruz (EMEXS)
Anomalias Estacionales
de la Lluvia:
EMEXN & EMEXS
correlación = 0.63(0.59 , 1950-99)
Fuerte señal a escalas Interdacadales
23
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.
24
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.
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Cambio Climático Antropogénico
Dioxido de Carbono en Mauna Loa, HI
Hay otra evidencia de que los humanos estamos
26
alterando la composición de la atmósfera?
Indicadores de la Influencia Humana
en la Atmósfera en la Era Industrial
Concentraciones de:
Dioxido de Carbono
Metano
Oxido Nitroso
Dioxido
de Sulfuro
Fuente:
Todos ellos aumentan a partir de la revolución industrial
27
Variaciones de la Temperatura de la Tierra
Global: en los pasados 140 años
Climatologia
1961-1990
Tendencia en la
Temperatura en
el mismo periodo
que la AMO!!
Hemisferio Norte: en los pasados 1000 años
Fuente:
28
El Impacto de la AMO
en la temperatura global
Anomalias de
Temperatura (°C)
• No es notable para todo el siglo XX:
Anomalias de
Temperatura (°C)
• Pero en los ultimos 30 años hace que la tendencia aumente
de 0.26°C/decada a 0.30°C/decada :
29
Tendencias de la Temperature
1976-2000
Fuente:
30
Tendencias de la Precipitación
1900-2000
Fuente:
31
Cambio Climático
Cambio Climático
Emisiones y Concentraciones
Aumento de temperatura
Aumento del nivel del mar
Cambio en la precipitacion
Sequias e inundaciones
Gases de efecto invernadero
Aerosoles
Adaptación
¿Desarrollo?
Crecimiento económico
Tecnología
Población
(Buen ) Gobierno
Fuente:
A d a p t a c i ó n
Mitigación
Impacto en
Ecosistemas y Humanos
Suministros de agua y comida
Recursos naturales
Ecosistemas y biodiversidad
Asentamientos humanos
Salud
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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.
33
Gracias
34