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Módulo I: Motores de la Biosfera
Capítulo 13El Antropoceno
Joaquim BallabreraInstitut de Ciències del Mar, CSIC, Barcelona
3. Circulación Oceánica y Clima
Forzamientos climáticos y no climáticos
El clima puede variar de manera “natural” por diferentes razones (externas e internas).
Los factores que pueden provocar cambios en el clima actúan a escalas que van desde unos pocos años a cientos de millones de años.
Factores externos al sistema climático que pueden cambiar la concentrción de CO2:
a. Vulcanismo (104-106 yr)
b. Orogénesis (104-106 yr)
c. Modulación de la bomba biológica (104 yr)
Introducción
Introducción
Los humanos están alterando el clima a escala global mediante:a. la modificación directa de las concentraciones en la
atmósfera de los gases de efecto invernadero (GEI),b. la modificación indirecta de la química atmosférica
que, a su vez, modifica la concentración de GEI,c. la emisión de aerosoles,d. cambios en la cubierta terrestre (deforestación, …).
Forzamientos climáticos y no climáticosReconstrucciones de diferentes autores sobre el clima de los últimos 700 años a partir de diferentes regresiones entre paleodata y la temperatura promedio del HN.
ghg = Greenhouse Gas = GEI
Contribución de diferentes factores externos
ÓptimoMedieval
Pequeña edad de
hielo
Forzamientos climáticos y no climáticos
Factores internos de cambio climático:
a. Cambios intensidad mezcla en el océano
b. Cambios en flujos de calor océano-atmósfera
c. Relación humedad-temperatura-precipitación
d. Caos
Factores antropocénicos de cambio climático:
a. Combustión de combustibles fósiles.
b. Actividades agrícolas.
c. Producción de sustancias químicas naturales.
d. Producción de sustancias químicas artificiales.
Forzamientos climáticos y no climáticos
Existe gran número de simulaciones de modelos de circulación general acoplados océano-atmósfera para reconstruir la variabilidad observada durante el periodo instrumental. Simulaciones que contienen forzamientos externos, internos y antropogénicos permiten reconstruir buena parte de la variabilidad observados.
con forzamiento antropogénico sin forzamiento antropogénico
obs
model
obs
model
Forzamientos climáticos y no climáticos
La altura de la tropopausa (obtenida a partir de modelos atmosféricos) es un índice del contenido de calor en la troposfera.
Forzamientos climáticos y no climáticosSi
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Forzamientos climáticos y no climáticos
Forzamientos climáticos y no climáticos
La temperatura superficial (entre océanos y continentes) ha aumentado 0.76 K ± 0.18 K entre los primeros 50 años del periodo de observaciones instrumentales (1850-1899) y los últimos cinco años.
La tendencia del calentamiento observada es:
Últimos 100-años: 0.07 K ± 0.02 K por década.
Últimos 50-años: 0.13 K ± 0.03 K por década.
De los doce años en el periodo 1995-2006, once de ellos se encontraron entre los de mayor temperaturade superficie global de todo el periodo instrumental (desde 1850).
Cambios en la criosfera
Cambios en la criosfera
La criosfera, por su volumen de agua helada y por su calor específico, puede considerarse como el segundo componente más grande del sistema climático.
Participa activamente en el balance de energía por su reflectividad y su calor latente.
La criosfera cubre un 10% de la superficie continental (mayoritariamente en Groenlandia y Antártida), y el 7% de los océanos.
La criosfera continental almacena el 75% del agua dulce mundial.
Los volúmenes de hielo en Groenlandia y la Antártida representan un equivalente a un aumento del nivel del mar de 7 m y 57 m respectivamente.
Cambios en la criosfera
El descenso de cobertura nevadadurante el periodo de observaciones de satélite (1978-2004) ha sido del 2,7% por década.
Simulaciones de modelos de clima han podido reconstruir disminuciones del orden de 2,5 % por década en el periodo (1970-1999).
Cambios en la criosfera
El descenso observado en el Ártico NO se observa en el Antártico. Simulaciones de modelos indican una variabilidad interdecadal (1 m de espesor) pero una ausencia de tendencias estadísicamente significativas.
A mediados de invierno, la nieve cubre aproximadamente el 49% de la superficie continental del Hemisferio Norte.
El permafrost (suelo helado) representa la componente de la criosfera con la mayor superfície.
Observaciones de satélite muestran una disminución significativa de la cobertura de nieve en el hemisferio norte en los últimos 30 años.
Existe una fuerte correlación (-0,68) del área nevada en el HN con las temperaturas de abril.
Cambios en la criosfera
El calentamiento generalizado del permafrost y su degradación parece ser el resultado del aumento del aumento de la temperatura del aire en verano y los cambios en la cobertura, profundidad y duración de las nieves.
Sistemas costeros
Definimos el sistema costero por la interacción de las áreas bajas terrestres que interaccionan con las areasmarinas someras costeras.
Sistemas costeros
Los sistemas costeros están experimentando las consecuencias adversas de los riesgos relacionados con el clima y cambios en el nivel del mar.
El aumento del nivel del mar ha contribuido a aumentar el riesgo de inundación, erosión y pérdida de ecosistemas.
Sistemas costeros
El sistema costero es vulnerable a los eventos extremos como tormentas.
Cada año, 120 M de personas viven expuestas a los peligros de los ciclones tropicales. En 20 años (1980-2000), los ciclones tropicales han causado la muerte de 250.000 personas
Los corales son vulnerables al aumento de temperatura. La pérdida de algas (que viven en simbiosis con los corales) y pigmentación se conoce como blanqueamiento.
Blanqueamiento se observa si: (i) la temperatura aumenta 1K por encima el máximo estacional, y (ii) coexisten condiciones de alta radiación solar. Por encima de los 2 K, los corales mueren.
Sistemas costeros
Sistemas costeros
La población que vive en zonas costeras podría pasar de 1.200 millones en 1990 a 5.200 millones en 2080.
En los sistemas costeros, el impacto de un cambio climático es exacerbado por el aumento de la presión humana, la reducción del caudal de los ríos debida a la construcción de embalses, y la contaminación.
Ciénagas y marismas están especialmente amenazados por la ausencia de los sedimentos debido a la restricción de los caudales fluviales por parte terrestre.
El aumento de riesgo de inundaciones de agua salada y el déficit de agua dulce y nutrientes puede impactar ecosistemas donde centenares de millones de personas viven.
Ecosistemas marinos
Los océanos tienen una “relativamente” baja biomasa(comparada con la biomasa terrestre), pero el fitoplancton lleva a cabo casi la mitad de la producción primaria global, y es la base de la cadena trófica marina.
La cadena trófica marina tiene una importancia social porque para cerca de 1000 millones de humanos es la única fuente de proteína animal.
Aparte de los problemas citados del blanqueamiento de los corales, el mayor riesgo de los ecosistemas marinos es el aumento en la captura de CO2 atmosférico. El aumento de CO2 en el océano reduce el pH de la superficie oceánica.
Ecosistemas marinos
La disminución del pH oceánico reduce la concentración de carbonatos. Esto afectará los arrecifes de coral, a todos los organismos calcáreos y, a su vez, a todo el ecosistema marino.
La desaparición de los hielos marinos aumentará la radiación solar (UV) en zonas donde estaba fuertemente reducida y, con el aumento de la temperatura asociado afectará los ecosistemas marinos en altas latitudes.
El aumento de la temperatura de la superficie aumentarála estratificación de los océanos y reducirá la intensidad de los afloramientos, reduciendo la productividad.
La mayos estabilidad del océano puede reducir los eventos de convección y disminuir la concentración de oxígeno de las aguas intermedias y profundas.
Europa
La ola de calor del 2003 (de 3K a 5K por encima de los valores estacionales) provocaron 35.000 muertes, incendios y pérdidas económicas por valor de 13.000 M€.
¿Prediciendo el futuro?
¿Prediciendo el futuro?