Cualquier proceso físico que conduzca a un cambio neto en el balance de radiación del planeta es en

primera aproximación comparable. Ello es posible porque el sistema troposfera – capa de mezcla esta

acoplado y la radiación saliente lo es o de la superficie (ventana de radiación) o

aproximadamente del tope de la troposfera. Por eso se define:

Forzamiento radiativo al cambio de la Forzamiento radiativo al cambio de la irradiancia neta al nivel de la tropopausa irradiancia neta al nivel de la tropopausa después de permitir el ajuste al equilibrio después de permitir el ajuste al equilibrio

radiativo de la estratosfera, pero con radiativo de la estratosfera, pero con temperaturas de superficie y de la troposfera temperaturas de superficie y de la troposfera

fijas en sus valores imperturbados.fijas en sus valores imperturbados.

El forzamiento radiativo se puede relacionar linealmente con el cambio de

la temperatura media global de equilibrio en la superficie

Δ Ts = λ RF

donde λ es el parámetro de sensibilidad climática

TIEMPO DE VIDA DE LOS GEI

• El tiempo de vida de los gases en la atmósfera dependen de los mecanismos de remoción de estos gases

• En el caso del CO2 el tiempo de vida no es el del reciclado. Este último surge de la interacción con la biosfera y el océano y es de 4 años. Es decir seria el tiempo medio de las moléculas de CO2 en la atmósfera. Sin embargo dada una perturbación de CO2 en la atmósfera como esta, está en equilibrio con el océano y el proceso de sustracción final es la deposición en el fondo de los mares, la escala de decaimiento es del orden de 100 años.

TIEMPO DE VIDA DE LOS GEI El tiempo de vida de los gases en la atmósfera dependen de los mecanismos de remoción de estos gases. Con la excepción del CO2, en la troposfera las reacciones químicas están dominadas por los radicales OH que controlan el tiempo de reciclado de los GEI. En cambio en la estratosfera, las reacciones químicas están dominadas por la fotolísis. Aún en la troposfera mucha de la química es iniciada por la luz ultravioleta de frecuencia entre 0,290 y 0,320 micrones O3 + (UV) O2+ O (1) El muy reactivo O atómico reacciona con agua O + H2O OH + OH (2) El radical OH es el más importante agente de remoción

EjemploOH + CH4 + O2 CH3O2 + O2 (3) O bien:  OH + CO + O2 CO2 + HO2 (4) El radical peróxido HO2 remueve el NO y el O3HO2 + NO OH + NO2 (5) HO2 + O3 OH + O2 + O (6) recuperando los oxidrilos y el oxigeno molecular  Las reacciones 3 y 4 seguidas de 5 y 6 son una cadena catalítica que destruye al CH4, al CO y al O3 En atmósfera contaminada con NO2 los oxidrilos se destruyenOH + NO2 HNO3 (7) ácido nítrico que es removido por lluvia o deposición.  5 y 7 son mecanismos de perdida de NO y NO2. Además NO + O3 NO2 + O2 (8) afectando el ozonoNO2 + (UV) + O2 O3 + NO (9)

• Las moléculas que escapan a la oxidación troposférica del OH o a la remoción húmeda alcanzan la estratosfera. Allí la luz < 180 micrones y los fotones tienen suficiente energía para disociar los compuestos estables, por ej. CFCs, CO2, HF y compuestos de cloro.

• El tiempo de residencia de los gases destruidos en la

estratosfera es de 40 a 2000 años. Es el caso del N2O con 120 años de tiempo de vida. Algunos gases son tan estables CFC-115 o el C2F6 que sólo la disociación se da con luz muy corta y para ello deben llegar a 60 Km. En ese caso el tiempo de residencia es de miles de años porque su progreso hasta esa altura es muy lento.

PODER DE PODER DE CALENTAMIENTO GLOBALCALENTAMIENTO GLOBAL

Cuando se trata de comparar el efecto que producirá una determinada emisión de un gas en comparación con otro se requiere otro concepto ya que no todos los GEI permanecen igualmente en la atmósfera. Por ello se introduce el concepto de Potencial de Calentamiento Global, GWP en ingles abreviado.  Generalmente se expresa en forma relativa al poder de calentamiento del gas de referencia que se ha adoptado como el CO2   Th  Ax x(t) dxGWP(x) = 0--------------- Th Ar r(t) dr  0Th = horizonte de tiempoAx = Forzante radiativo del gas xT= tiempox(t) = función de decaimiento de la emisión inicial del gas xAr = Forzante radiativo del gas de referenciar(t) = Función de decaimiento del gas de referencia El GWP va a ser una función del tiempo de referencia Th. El Protocolo de Kyoto adoptó 100 años 

• Los gases que duran muy poco, no alcanzan a tener una distribución homogénea en la atmósfera y por ello aunque se puede definir un GWP. Su influencia sobre el clima puede ser diferente. Es el caso de los NOx y CO.

• El O3 no tiene distribución homogénea y por tanto no se calcula su GWP porque sus efectos sobre el clima no dependen de su balance radiativo global

where ΔTH denotes the global mean surface temperature change after H years following an emission of compound

The GTP metric has the potential advantage over GWP that it is more directly related to surface temperature change.

ALTERNATIVAS

The Global Temperature Potential

The GTP metric requires knowledge of the same parameters as the GWP metric (radiative efficiency and lifetimes), but in addition, the response times for the climate system must be known.

CICLOS GEOQUÍMICOS DE CICLOS GEOQUÍMICOS DE LOS GEILOS GEI

CICLO DEL CARBONOCICLO DEL CARBONO

FRACCIÓN RETENIDA EN LA ATMOSFERA≈ 45%

EL CICLO GEOQUÍMICO DEL CARBONO 1990-2000

Fate of Anthropogenic CO2 Emissions (2000-2008)

1,4 PgC y-1

+7,7 PgC y-1

2,7 PgC y-1

30%

4,1 PgC y-1

45%

25%2, 3 PgC y-1

Le Quéré et al. 2009, Nature-geoscience; Data: CDIAC, FAO, Woods Hole Research Center 2009

CO2 Emissions from Land Use Change

Fossil fuel

Land use change

10

8

6

4

2

1960 20101970 1990 20001980

CO2 e

miss

ions

(PgC

y-1)

19% 12

%

Razões para o desmatamentoRazões para o desmatamento

Forest clearing and forest cover in the humid Forest clearing and forest cover in the humid tropical forest biome, 2000–2005tropical forest biome, 2000–2005

Hansen M. C. et.al. PNAS 2008

Forest loss in Brazil accounts for 48% of total biome clearing, nearly four times that of the next highest country, Indonesia, which accounts for 13%.

Net CO2 Emissions from LUC in Tropical Countries2000-2005

0

100

200

300

400

500

600

Brazil

Indonesia

CO2 e

miss

ions

(TgC

y-1)

RA Houghton 2009,

60%

Venezuela

Rep.Dem.Congo

Nigeria

4-2%

Cameroon

Peru

Philippines

2-1%

Colombia

Nicaragua

Nepal

India

<1%

Land use change was responsible for estimated net emissions of 1.5 PgC per year over the last 15 years.

This is 12% of total emissions in 2008, down from 20% in the 1990´s

Canadell et al. 2009, Biogeosciences

Emissions from Land Use Change (2000-2005)

(Area)

7.000 Km²in 2009

As of 2008, 17% of Amazonia was

deforested. By 2050, if current trends continue, about 40% of the forest

could be cleared.

Eventual savanização na Amazônia e ‘Aridização’ no NE do Brasil

Fortes alterações nos recursos hídricos ao longo dos Andes

Aumento de precipitação na Bacia do Prata

Alterações devido à mudanças de albedo no extremo sul da América do Sul

Possíveis riscos aos Biomas Latino Americanos

2000 2100

Floresta

SavanaCaatinga

Savanas na Amazônia

Semi-Desertono Nordeste

Fontes: Oyama and Nobre, 2003, Salazar, Nobre and Oyama, 2007

CICLO DEL CO2 y FEEDBACKS•EFECTO DE CO2 ELEVADO Aumento de fertilización Limitado por nutrientes, contaminación y ozono

FUEGOReducción, excepto en altas latitudes

SECUESTRO DE C POR SELVAS TROPICAL ( 0,6 GtC/año)

DEFORESTACIÓN

AFORESTACIÖN (0,45 GtC/año)

RECRECIMIENTO DEL BOSQUE

PRÁCTICAS AGRÍCOLAS (1,4 GtC en 30 años USA)

Gradiente N/S

ORIGEN ANTRÓPICO• The carbon contained in CO2 has two naturally occurring

stable isotopes denoted C12 and C13. The C12 is the most abundant isotope at about 99% followed by C13 at about 1%.

Emissions of CO2 from coal, gas and oil combustion and land clearing have C13/C12 isotopic ratios that are less than those in atmospheric CO2, and each carries a signature related to its

source.

• Thus, when CO2 from fossil fuel combustion enters the atmosphere, the C13/C12 isotopic ratio in atmospheric CO2 decreases at a predictable rate consistent with emissions of CO2 from fossil origin.

LA ESTIMACIÓN DEL SUMIDERO EN EL MAR

• Varios métodos

• Observaciones de la presión parcial del

CO2 en el mar

• Inversión de datos atmosféricos y modelos de transporte atmosférico

• Observaciones de C, O y CFC y nutrientes para estimar el C antrópico

Acidificación del Océano

Nicolás Nieto

Ciclo del Carbono

Cambio en el pH de la superficie marina causado por el CO2 antropogénico entre los años 1700s y los 1990s

Calculo del estado de saturación de aragonito en función del exceso de concentración de iones de carbonato (umol kg-1)

Esta acidificación disminuye la sobresaturación del carbonato de calcio CaCO3 en el océano.

Efectos esperados :Reducción de la producción biológica de corales

En la calcificación del fitoplancton y el zooplanctonLos peces son mas resistentes

ARRECIFES DE CORALES

LA AMENAZA A LOS CORALES Y LA VIDA MARINA

CICLO DEL METANOCICLO DEL METANO

CONCLUSIÓN: HUBO REDUCCIÖN DE EMISIONES DE METANOCONCLUSIÓN: HUBO REDUCCIÖN DE EMISIONES DE METANO

ÓXIDO NITROSOÓXIDO NITROSO

Oxido nitrosoEs un gas de invernadero importante, con una vida media larga (~ 120 años). Es removido fundamentalmente en la estratósfera por fotólisis y reacción con átonos de oxígeno excitados. Se cree que puede haber sumidero en el suelo aunque este es pequeño. La degradación de N2O en la estratósfera da lugar a la formación de NO; esto proporciona

NOx a la atmósfera y por tanto regula en parte el ozono estratosférico e influencia el

balance de NOx en la troposfera alta.

 

Remoción de óxido nitroso        Principal: fotodisociación en la estratósfera (long. de onda 180-230nm)        Secundaria: (alrededor del 10%) por reacción con átomos de oxígeno excitados        Hay alguna evidencia de que le suelo absorbe N2O pero no hay estimaciones

confiables

Estimated Total Reactive Nitrogen Deposition from the Atmosphere (Wet and Dry) in 1860, Early 1990s,

and Projected for 2050 (milligrams of nitrogen per m²/year)

CFC, HFC y OTROSCFC, HFC y OTROS

AEROSOLESAEROSOLES

Profundidad óptica.aerosoles antrópicos

Forzamiento radiativo . Onda corta

EFECTO EN EL 2100DE REMOVER LOS AEROSOLES EN EL AÑO 2000