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La pausa en el calentamiento y la intervención
humana con el sistema clima
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Francisco Estrada Porrúa
El balance de energía de la Tierra
Radiación entrante
=
Radiación saliente
Nat GEI +30ºC
de diferencia!
GEI
Temperatura
global de
equilibrio
71%
El (des)balance de energía de la Tierra
Cualquier cambio en el sistema clima de la Tierra que afecte la cantidad
de energía que entra o sale del sistema altera el equilibrio radiativo y
puede causar que la temperatura se incremente o disminuya.
Estas influencias desestabilizadoras se conocen como forzamiento
climático o forzamiento radiativo.
http://earthobservatory.nasa.gov/Features/EnergyBalance/
3
Evolución del forzamiento radiativo
Warming effect
Cooling effect
http://data.giss.nasa.gov/modelforce/RadF.gif
4
Forzamiento radiativo y sus fuentes
5
Detección y atribución
•  Detección: “the process of demonstrating that
climate or a system affected by climate has changed
in some defined statistical sense without providing a
reason for that change” Depende de la definición
de “normal climática” y de variabilidad natural
que se asuma
•  Atribución: “the process of evaluating the relative
contributions of multiple causal factors to a change
or event with an assignment of statistical confidence”
Busca características comunes entre factores
antropogénicos y aspectos del clima observado
IPCC (2007) AR4; IPCC (2013) AR5
6
Por qué la atribución es fundamental?
•  Definir el problema y las estrategias para
enfrentarlo
•  Entender la contribución de los distintos
factores es fundamental:
–  Bases científicas de cambio climático y su
modelación
–  Toma de decisiones
•  Política de cambio climático
•  Adaptación
•  Mitigación
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Atribución de cambio climático
•  Qué parte del calentamiento observado puede
atribuirse a las actividades humanas?
1)  Modelos físicos: qué
factores son clave para
reproducir el clima
observado?
2)  Métodos estadísticos:
basado en el análisis de
observaciones de
forzamiento radiativo y
clima. Existen
tendencias y
características
comunes?
IPCC (2007) AR4; IPCC (2013) AR5
8
Atribución y desempeño de modelos
9
Modelos físicos de clima y la atribución de
cambio climático
•  It is extremely likely
that human activities
caused more than
half of the observed
increase in global
mean surface
temperature from
1951–2010.
•  En el periodo
1951-2010
– 
– 
– 
– 
GHG 0.5ºC to 1.3ºC
OA -0.6ºC to 0.1ºC
NF -0.1ºC to 0.1ºC
NV -0.1ºC to 0.1ºC
IPCC (2007) AR4; IPCC (2013) AR5
10
Atribución de valores extremos y eventos particulares
• “without anthropogenic forcings winters in the United Kingdom colder
than 2009/10 would be 7–10 times (best estimate) more common”
• “Although anthropogenic forcings increase the likelihood of heat waves
in Moscow, the 2010 event is found to be very uncommon and associated
with a return time of several hundred years”
• “No reliable attribution assessment can be made for high-precipitation
events in Pakistan”
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Confianza del IPCC en atribución a causas
humanas
La mayor parte del calentamiento observado es
•  TAR: “likely” antropogénico
(>66% probabilidad; IPCC, 2001)
•  AR4 “very likely” antropogénico
(>90% probabilidad; IPCC-WGI, 2007)
•  AR5 “extremely likely” antropogénico
(>95% probabilidad; IPCC, 2013a,b)
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Evaluación de pronóstico de corto plazo
About 0.2°C per decade would be expected if
emissions are within the range of the SRES scenarios.
IPCC AR4
Tasa de calentamiento observada
1998-2012: 0.05ºC por década
Even if all radiative forcing agents were held constant at year 2000
levels, a further warming would occur in the next two decades at a rate
of about 0.1°C per decade. IPCC AR4
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La pausa en el calentamiento
14
La pausa en el calentamiento 1998-??
“A few years ago you saw the hiatus, but it could be
dismissed because it was well within the
noise,”…“Now it’s something to explain.” Vecchi – Nature
News (2014)
"If things continue as they have been, in five years, at
the latest, we will need to acknowledge that
something is fundamentally wrong with our climate
models” von Storch – der Spiegel (2013)
Variabilidad natural subestimada, aerosoles, absorción de calor por el océano
profundo (Atlántico y Sur), enfriamiento en el Pacífico, onda de estadio,
variabilidad natural (PDO-ENSO), variabilidad solar, volcanes,
retroalimentaciones del calentamiento (Océano Índico), forzamiento faltante…
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El calentamiento observado
http://www.sciencemag.org/content/345/6199/860.full
16
Señal de cambio climático y variabilidad de baja
frecuencia (AMO)
• 1960 fuerte incremento la tendencias del forzamiento y temperaturas, marcando el inicio del la
etapa actual de calentamiento
• G 1.7ºC/siglo (sin filtrar), 1ºC/siglo (filtrado); NH 2.8ºC/siglo (sin filtrar), 1ºC/siglo (filtrado)
• Las temperaturas superficiales se ajustan rápidamente a cambios en el forzamiento radiativo
• G, NH, SH comparten la misma tendencia de largo plazo con el forzamiento radiativo total
• Dicha tendencia común está determinada mayormente por la contribución humana (GEI)
Estrada, F., Perron, P. & Martínez-López, B., 2013. Statistically derived contributions of diverse
human influences to twentieth-century temperature changes. Nature Geoscience (2013) doi:10.1038/
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ngeo1999.
Características del calentamiento observado y su
conexión con determinantes socioeconómicos (1)
forcing (NASA)
Mitad del siglo 20: inicioRadiative
del calentamiento
sostenido
3.5
GDP
CO2 emissions (Gt)
3.0
20,000,000
10,000
2.5
•  Principal característica:
co-quiebre en la tendencia
2.0
de G, NH, SH
y del forzamiento radiativo total y
1.5
de GEI en 1960
1.0
•  La tasa de calentamiento
después de 1960 se
0.5
triplicó en G,0.0NH, SH
-0.5
•  Driver: expansión
económica
post-WWII
y el
00
20
40
60
80
00
aumento continuo enTotal
el Radiative
forzamiento
radiativo
Forcing
Well-Mixed GHG
antropogénico
Solar Forcing
8,000
W/m2
16,000,000
12,000,000
6,000
8,000,000
4,000
4,000,000
2,000
0
1880
1900
1920
1940
1960
1980
2000
0
1880
1900
1920
1940
1960
1980
2000
Estrada, F., Perron, P. & Martínez-López, B., 2013. Statistically derived contributions of diverse
human influences to twentieth-century temperature changes. Nature Geoscience (2013) doi:10.1038/
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La pausa de 1940-1970 (1)
Global temperature
Filtered global temperature
.8
.6
.6
.4
.4
.2
∫C
.0
.0
00
20
80
19
60
19
40
19
20
19
19
80
00
20
80
19
60
19
19
19
19
18
40
-.6
20
-.6
00
-.4
80
-.4
00
-.2
-.2
18
∫C
.2
Explicaciones de la pausa de 1940-1970
•  Variabilidad natural de baja frecuencia (AMO)
•  Aerosoles antropogénicos (recuperación industrial después de
WWII)
Sin embargo estos factores influyen mayormente sólo en NH (no en
SH), existen otros factores?
Estrada, F., Perron, P. & Martínez-López, B., 2013. Statistically derived contributions of diverse
human influences to twentieth-century temperature changes. Nature Geoscience (2013) doi:10.1038/
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La pausa de 1940-1970 (2)
WWI, Great Depression, WWII
RFCO2
2.0
W/m2
1.6
1.2
0.8
0.4
00
20
80
19
60
19
40
19
20
19
00
19
18
80
0.0
•  Reducciones de emisiones de CO2 durante 1914-1946 no
tienen paralelo desde 1751 (e.g., 26% entre 1929 y 1932)
•  Sin estas reducciones el enfriamiento producido por los
aerosoles antropogénicos hubiera sido compensado por el
aumento en el forzamiento radiativo de CO2
Estrada, F., Perron, P. & Martínez-López, B., 2013. Statistically derived contributions of diverse
human influences to twentieth-century temperature changes. Nature Geoscience (2013) doi:10.1038/
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La pausa actual en el calentamiento (1)
•  A slowdown in the warming since the late
1990s is increasingly discussed in the
literature and has become the main argument
for climate skeptics
•  It has been explained as the join effect of
increased anthropogenic aerosols, the
solar cycle and natural variability (La Niña)
…
•  All these factors have contributed to the
slowdown but there is more to it…
21
La pausa actual en el calentamiento (2)
Radiative forcing (NASA)
3.5
3.0
2.5
W/m2
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
-0.5
00
20
40
60
80
00
Total Radiative Forcing
Well-Mixed GHG
Solar Forcing
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human influences to twentieth-century temperature changes. Nature Geoscience (2013) doi:10.1038/
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Driver 1: Un acuerdo internacional exitoso para reducir la tasa de
calentamiento… aunque no era su objetivo
•  El Protocolo de Montreal para controlar
substancias que destruyen la capa de ozono
estratosférica (1989)
•  Eliminación gradual de CFCs (e.g.,
refrigeración y aire acondicionado, solventes,
etc…)
•  Estos gases tienen un potencial de
calentamiento global miles de veces mayor
que el del CO2
Estrada, F., Perron, P. & Martínez-López, B., 2013. Statistically derived contributions of diverse
human influences to twentieth-century temperature changes. Nature Geoscience (2013) doi:10.1038/
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ngeo1999.
Driver 2: Cambios en la producción agrícola en Asia
•  Pausa en la tasa de crecimiento de las
concentraciones atmosféricas de metano
•  No se entiende totalmente pero parece ser
producido por la disminución de fuentes
microbianas causada por el uso de
fertilizantes y un uso más eficiente de agua en
la producción de arroz en Asia
Estrada, F., Perron, P. & Martínez-López, B., 2013. Statistically derived contributions of diverse
human influences to twentieth-century temperature changes. Nature Geoscience (2013) doi:10.1038/
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Driver 3: Aerosoles antropogénicos (efecto indirecto)
Estrada, F., Perron, P. & Martínez-López, B., 2013. Statistically derived contributions of diverse
human influences to twentieth-century temperature changes. Nature Geoscience (2013) doi:10.1038/
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ngeo1999.
Mientras tanto…
El forzamiento de
CO2 está creciendo
más rápido que
nunca, a pesar de
las negociaciones
internacionales
sobre cambio
climático
Estrada, F., Perron, P. & Martínez-López, B., 2013. Statistically derived contributions of diverse
human influences to twentieth-century temperature changes. Nature Geoscience (2013) doi:10.1038/
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Efectos sobre el forzamiento radiativo total (TRF)
y la temperatura global
0.34 W/m2 con el efecto indirecto de
aerosoles
• 0.25 W/m2 = amplitud del ciclo solar
• 15% del aumento total en TRF
desde 1880
• Alrededor de 0.1ºC de diferencia en
G (2010 hubiera sido el año más
caliente registrado)
Estrada, F., Perron, P. & Martínez-López, B., 2013. Statistically derived contributions of diverse
human influences to twentieth-century temperature changes. Nature Geoscience (2013) doi:10.1038/
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ngeo1999.
Conclusions
•  Las observaciones confirman el rol dominante de las
actividades humanas sobre el calentamiento observado
•  Más aún, las características principales de la tendencia de
calentamiento pueden ser atribuidas a eventos
socioeconómicos de gran relevancia
•  Los acuerdos internacionales pueden funcionar y los
beneficios de la mitigación pueden manifestarse poco tiempo
después. La pausa actual es un ejemplo de esto.
Sin embargo…
•  El calentamiento observado hasta ahora corresponde
básicamente la respuesta transiente del clima… grandes
contribuciones al calentamiento se esperan de los océanos.
•  La pausa actual no durará mucho tiempo sin reducir en el
futuro próximo las emisiones de GEI (tal como CO2).
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Gracias por su atención
f.estradaporrua@vu.nl
Name Author
La pausa en el calentamiento y la intervención
humana con el sistema clima
Francisco Estrada Porrúa
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Two compartment climate model
Climate transient response
Climate sensitivity
Schwartz, S. E. Determination of Earth's transient and equilibrium climate sensitivities from
observations over the twentieth century: strong dependence on assumed forcing. Surv.
Geophys. 33, 745777 (2012).
30