Módulo I: Motores de la Biosfera

Capítulo 14Calentamiento y nivel del mar

Joaquim BallabreraUnitat de Tecnologia Marina, CSIC, Barcelona

joaquim@cmima.csic.es

3. Circulación Oceánica y Clima

Introducción

El consenso entre la comunidad científica (reflejado en el TAR) es que, durante el siglo XX, el nivel del mar aumentó a ritmo de 2 mm/yr.

Paleo-variaciones del nivel del mar

Las principales causas de la variabilidad climática del nivel del mar son: - Temperatura- Capacidad del resto de reservorios de agua(glaciares, lagos, hielos).- Gemorfología de los océanos

Introducción

En el periodo 1958-1993, el nivel del mar Mediterráneo estuvo disminuyendo ~ 0.4-0.6 mm/yr. ¿Cómo es posible que el Mar Mediterráneo tuviera un comportamiento diferente al del nivel medio global, que había aumentado?

Introducción

El principal modo de variabilidad en el mediterráneo es debida al ciclo anual.

La variabilidad interanual e está influenciada por la NAO.

Introducción

Diferencia de SLP en el Mediterráneo entre los 10 máximos de la NAO en invierno y los 10 mínimos de la NAO.

Introducción

Diferencia de E-P en el Mediterráneo entre los 10 máximos de la NAO en invierno y los 10 mínimos.

Introducción

Diferencia de SSH en el Mediterráneo entre los 10 máximos de la NAO en invierno y los 10 mínimos.

Variabilidad flujos calor y agua

En el periodo 1958-1993, el nivel del mar estuvo disminuyendo ~ 0.4-0.6 mm/yr, forzado por la NAO: mediante la combinación de cambios en la presión atmosférica, la evaporación y la precipitación.

Introducción

Los datos de satélite (a partir de la década de los 90) reflejan que el ritmode subida del nivel del mar no es el mismo en todas las regiones.

Introducción

Introducción

La naturaleza y causas de los cambios en el nivel del mar se distinguen entre:

Eustáticos: Cambios globales del nivel del mar respecto un punto fijo como, por ejemplo, el centro de la tierra. Ej.: Cambios por deshielo de casquetes polares.

Estéricos: Cambios globales debidos a cambios globales de la temperatura y/o salinidad de los océanos. Ej.: Cambios por el calentamiento de la capa superficial.

Isostáticos: Cambios locales asociados a cambios del nivel de los continentes respecto a un punto fijo (centro de la tierra). Ej.: Subida del continente debido a la tectónica de placas.

Introducción

La ciencia que estudia el nivel del mar es multidisciplinar. incluye: oceanografía, geología, cambio climático, geodesia, ingeniería costera, y socio-economía de zonas costeras.

Los datos recopilados por los sistemas que miden el nivel del mar sirven para los sistemas de aviso de inundaciones y la navegación.

Los interrogantes principales hoy en día son: dar una explicación al aumento del nivel del mar durante el siglo XX y la mejora de nuestro conocimiento de los movimientos verticales de la costa.

Aumento del nivel del mar durante el s. XX

En el año 2001, el TAR del IPCC concluye que el nivel del mar subió a un ritmo de 1-2 mm/yr.

Curiosamente, diferentes investigadores, utilizando la misma base de datos, llegan a resultados diferentes. Las razones son: 1. La inhomogénea distribución espacial de los instrumentos y que cada investigador utilice un subconjunto de datos diferente; 2. Diferentes correcciones sobre el desplazamiento vertical de la costa.

La variabilidad espacial en la tendencia del nivel del mar requiere combinar el Ajuste Glaciar Isostático (GIA, por sus siglas en inglés) y la expansión térmica.

Necesidad de conocer el desplazamiento de la costa

Los movimientos verticales de la parte terrestre pueden deberse a factores naturales (por ejemplo, la tectónica de placas) o antropogénicos (vaciado de acuíferos).

Además de las diferencias entre los diversos modelos de Ajuste Glaciar Isostático (resolución espacial y simulación de los procesos no resueltos), una fuente de incertidumbre es el desconocimiento de la historia de las masas de hielo del planeta, del espesor de la litosfera, y las viscosidades del manto superior e inferior.

Aunque los modelos de GIA fueran perfectos, siempre queda la incertidumbre asociada a otros procesos tectónicos.

Durante la última década, el uso de nuevos sistemas de observación basados en los GPS, está permitiendo mejorar nuestro conocimiento sobre los movimientos verticales del suelo.

A pesar de los avances recientes, la precisión de estos datos siguesiendo baja, comparada con las necesidades necesarias para estimaroperacionalmente la tendencia del nivel del mar.

El enigma del aumento del nivel del mar del s. XX

En palabras de Walter Munk, el “Enigma del aumento del nivel del mar en el siglo XX” se refiere a la incapacidad de explicar completamente el cambio de 10-20 cm observado durante ese siglo.

Los efectos de temperatura y el deshielo de los glaciares dan cuenta de solo 7 cm (aunque hay incertezas en cada factor que contribuye al cambio del nivel del mar).

La mayor incerteza está relacionada con nuestro conocimiento sobre la variabilidad del almacenamiento de agua en los continentes (dominadas por factores antropogénicos como la construcción de presas y la explotación de acuíferos).

El rango de cambio del nivel del mar durante el XX, según estas fuentes de incertidumbre, es de –8 a +22 cm.

El enigma del aumento del nivel del mar del s. XX

Desde la publicación del TAR, la única contribución sobre este enigma ha sido la de tener en cuenta los efectos de la variabilidad de salinidad oceánica.

Entre 1957 y 1994, hubo un ligero descenso en la salinidad global.

El descenso de la salinidad se añade a los efectos de la temperatura. El efecto de la salinidad añade un 10% al efecto de la temperatura. Se pasa de un 0.5 mm/yr a 0.55 mm/yr.

Si el cambio de salinidad no está relacionado con la fusión del hielo marino (que, a primer orden no altera el nivel del mar), un cambio en el nivel del mar de 1.3±0.5 mm/yr, necesitaría un aporte de agua dulce de 470±170 km3/yr por parte de glaciares, hielo polar o balance hidrológico continental.

El enigma del aumento del nivel del mar del s. XX

Desde la publicación del TAR, la única contribución sobre este enigma ha sido la de tener en cuenta los efectos de la variabilidad de salinidad oceánica.

Entre 1957 y 1994, hubo un ligero descenso en la salinidad global.

El descenso de la salinidad se añade a los efectos de la temperatura. El efecto de la salinidad añade un 10% al efecto de la temperatura. Se pasa de un 0.5 mm/yr a 0.55 mm/yr.

Si el cambio de salinidad no está relacionado con la fusión del hielo marino (que, en primer orden no altera el nivel del mar), un cambio en el nivel del mar de 1.3±0.5 mm/yr, necesitaría un aporte de agua dulce de 470±170 km3/yr por parte de glaciares, hielo polar o agua continental. Y el problema ahora sería identificar si estos enormes flujos han tenido lugar.

Cambios en el nivel del mar a escalas seculares

Tan importante como es el explicar el aumento del nivel del mar durante el siglo XX, es el determinar cuando empezódicho aumento.

Datos del nivel del mar anteriores al siglo XIX escasean. Trabajos de investigación de archivos históricos van permitiendo recuperar cortas series de registros del nivel del mar llevados a cabo por autoridades coloniales en el hemisferio sur, a partir del 1800.

S. Jevrejeva, J. C. Moore, A. Grinsted, and P. L. Woodworth, 2008.Recent global sea level acceleration started over 200 years ago?

Cambios en el nivel del mar a escalas seculares

Se observa un aumento en la tasa de crecimiento del nivel del mar durante los últimos 300 años.

Se detectan variaciones con periodos de 60-65 años (detectados tambien en variables como la SST y la presión atmosférica) durante los siglos XVIII y XIX, que sugirieren la existencia de una fuente natural de variabilidad decadal.

El nivel del mar subió 6 cm durante el s. XIX, y 19 cm en el s. XX.

Durante el s. XX, el periodo de mayor aumento en el valor del nivel del mar tuvo lugar entre 1920 y 1950, y se podráexplicar como la combinación del pico de u ciclo de 60-65 años y un periodo de baja actividad volcánica. Durante este periodo hay una contribución significante del deshielo de glaciares.

Cambios en el nivel del mar a escalas seculares

Desde 1990 se observa el mayor ritmo de elevación del nivel del mar. Los datos proporcionados por satélites son de 3 mm/yr, más largo que el rango de 1-2 mm/yr de promedio del siglo XX. Este periodo ha experimentado valores récord en temperaturas oceánicas y atmosféricas, así como en el ritmo de deshielo de glaciares y hielos polares.

Desde 1990 el ritmo es mayor en las zonas costeras que en el océano abierto. Aunque si se miran los datos de los últimos 50 años, ambas regiones tienen un crecimiento similar.

De seguir estas tendencias, los valores de aumento del nivel del mar, sobrepasarán los valores estimados en los escenarios de emisiones de gases de efecto invernadero del IPCC panel.

Problema con calculadora

Hacer un cálculo aproximado del volumen de agua en el océano si: El radio de la tierra es 6370 km, el 71% de la superficie es marina, y la profundidad promedio de los océanos es de 3.8 km. La superficie de una esfera de radio R es 4 π R2.

Volumen = 3.8 km * 0.71 * 4 * 3.1 * 63702 km2

= 3.8 km * 0.71 * 5.10 108 km2

= 3.8 km * 3.60 108 km2

= 1.4 109 km3

Qué altura tendría si se pusiera en una columna de 1 metro cuadrado?