UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZING. CIVIL / H I D R O L O G I A

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL CAMBIO CLIMATICO1: ANTECEDENTES HISTORICOS Hace ms de un dcada, la mayor parte de los pases adhirieron a un tratado internacional - laConvencin Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climtico- para comenzar a considerar qu se puede hacer para reducir el calentamiento atmosfrico y adoptar medidas para hacer frente a las subidas de la temperatura que sean inevitables. La Convencin Marco sobre el Cambio Climtico establece una estructura general para los esfuerzos intergubernamentales encaminados a resolver el desafo del cambio climtico. Reconoce que el sistema climtico es un recurso compartido cuya estabilidad puede verse afectada por actividades industriales y de otro tipo que emiten dixido de carbono y otros gases que retienen y administran el calor En virtud del Convenio, los gobiernos realizan una serie de actividades y estas son:

-recogen y comparten la informacin sobre las emisiones de gases de efecto invernadero, las polticas nacionales y las prcticas ptimas -ponen en marcha estrategias nacionales para abordar el problema de las emisiones de gases de efecto invernadero y adaptarse a los efectos previstos, incluida la prestacin de apoyo financiero y tecnolgico a los pases en desarrollo cooperan para prepararse y adaptarse a los efectos del cambio climticoEn 1997, los gobiernos acordaron incorporar una adicin al tratado, conocida con el nombre deProtocolo de Kyoto, que cuenta con medidas ms enrgicas (y jurdicamente vinculantes), pero en los aos siguientes los detalles de dicho protocolo fueron objeto de un debate poltico intenso, donde algunos pases encabezados porEE.UU,rechazaron la iniciativa por completo. Sin embargo, el16 de febrero de 2005se alcanz el nivel de apoyo necesario para adoptar el protocolo, y hoy en da182 paseslo han aceptado.Segn las condiciones del protocolo, 37 pases industrializados, junto con la totalidad de la Unin Europea, se comprometen a reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero en un promedio del 5% respecto a 1990. La UE debe reducir sus emisiones en un 8% respecto a 1990. Dinamarca, Alemania y Luxemburgo deben reducir sus emisiones en un 21% respecto a 1990. Los objetivos son aplicables de 2008 a 2012 y el protocolo se aplica a las emisiones de seisGEI:CO2,metano, xido nitroso y tres tipos de gases industriales (hexafluoruro de azufre, hidrofluorocarbonos (HFC) y perfluorocarbonos). Para facilitar los clculos, el dixido de carbono se utiliza como estndar (CO2) y el resto de gases se convierten en sus equivalentes deCO2.Los 37 pases deben reducir sus emisiones deCO2por medio de iniciativas nacionales.

A su vez, desde 1988, unGrupo Intergubernamental sobre el Cambio Climticoha examinado las investigaciones cientficas y ofrecido a los gobiernos resmenes y asesoramiento sobre los problemas climticos2:CAMBIO CLIMATICOSe llamacambio climticoa la modificacin delclimacon respecto al historial climtico a una escala global o regional. Tales cambios se producen a muy diversas escalas de tiempo y sobre todos los parmetros meteorolgicos :temperatura,atmosfrica, precipitaciones,nubosidad, etc. En teora, son debidos tanto a causas naturales comoantropognicas.El trmino suele usarse de manera poco apropiada, para hacer referencia tan solo a los cambios climticos que suceden en el presente, utilizndolo como sinnimo decalentamiento global. LaConvencin Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climticousa el trmino cambio climtico solo para referirse al cambio por causas humanas:Por cambio climtico se entiende un cambio de clima atribuido directa o indirectamente a la actividad humana que atera la composicin de la atomosfera mundial y se suma ala variabilidad del clima durante periodos comparablesRecibe el nombre de variabilidad natural del clima, pues se produce constantemente por causas naturales. En algunos casos, para referirse al cambio de origen humano se usa tambin la expresin cambio climticoantropognico.Adems del calentamiento global, el cambio climtico implica cambios en otras variables como laslluviasy sus patrones, la cobertura denubesy todos los dems elementos del sistema atmosfrico. La complejidad del problema y sus mltiples interacciones hacen que la nica manera de evaluar estos cambios sea mediante el uso demodeloscomputacionales que simulan la fsica de laatmsferay de losocanos. La naturalezacaticade estos modelos hace que en s tengan una alta proporcin de incertidumbre (Stainforthet al., 2005) (Roe y Baker, 2007), aunque eso no es bice para que sean capaces de prever cambios significativos futuros (Schnellhuber, 2008) (Knutti y Hegerl, 2008) que tengan consecuencias tanto econmicas (Stern, 2008) como las ya observables a nivel biolgico (Waltheret al., 2002)(Hughes, 2001).

3: FACTORES QUE INFLUYEN EN EL CAMBIO CLIMATICO3.1:FACTORES EXTERNOS3.1.1:VARIACIONES SOLARESElSoles unaestrellaque presenta ciclos de actividad de once aos. Ha tenido perodos en los cuales no presenta manchas solares, como elmnimo de Maunderque fue de 1645 a 1715 en los cuales se produjo una miniera de Hielo.La temperatura media de la Tierra depende, en gran medida, delflujoderadiacin solarque recibe. Sin embargo, debido a que ese aporte deenergaapenas vara en el tiempo, no se considera que sea una contribucin importante para la variabilidad climtica a corto plazo (Crowley y North, 1988). Esto sucede porque el Sol es unaestrelladetipo Gen fase desecuencia principal, resultando muy estable. El flujo de radiacin es, adems, el motor de losfenmenos atmosfricosya que aporta la energa necesaria a laatmsferapara que estos se produzcan.Sin embargo, muchos astrofsicos consideran que la influencia del Sol sobre el clima est ms relacionada con la longitud de cada ciclo, la amplitud del mismo, la cantidad de manchas solares, la profundidad de cada mnimo solar, y la ocurrencia de dobles mnimos solares separados por pocos aos. Sera la variacin en los campos magnticos y la variabilidad en el viento solar (y su influencia sobre los rayos csmicos que llegan a la Tierra) quienes tienen una fuerte accin sobre distintos componentes del clima como las diversas oscilaciones ocenicas, los eventos el Nio y La Nia, las corrientes de chorro polares, la Oscilacin casi bianual de la corriente estratosfrica sobre el ecuador, etc. Por otro lado, a largo plazo las variaciones se hacen apreciables ya que el Sol aumenta suluminosidada razn de un 10% cada 1000millones de aos. Debido a este fenmeno, en la Tierra primitiva que sustent el nacimiento de lavida, hace 3800millones de aos, el brillo del Sol era un 70% del actual.Las variaciones en elcampo magntico solary, por tanto, en las emisiones deviento solar, tambin son importantes, ya que la interaccin de la alta atmsfera terrestre con las partculas provenientes del Sol puede generar reacciones qumicas en un sentido u otro, modificando la composicin del aire y de las nubes as como la formacin de estas. Algunas hiptesis plantean incluso que los iones producidos por la interaccin de los rayos csmicos y la atmsfera de la Tierra juegan un rol en la formacin de ncleos de condensacin y un correspondiente aumento en la formacin de nubes. De este modo, la correlacin entre la ionizacin csmica y formacin de nubes se observa fuertemente en las nubes a baja altitud y no en las nubes altas (cirrus) como se crea, donde la variacin en la ionizacin es mucho ms grande (Svensmark, 2007).3.1.2:VARIACIONES ORBITALESSi bien laluminosidadsolar se mantiene prcticamente constante a lo largo de millones de aos, no ocurre lo mismo con larbitaterrestre. Esta oscila peridicamente, haciendo que la cantidad media deradiacinque recibe cada hemisferio flucte a lo largo del tiempo, y estas variaciones provocan las pulsaciones glaciares a modo de veranos e inviernos de largo perodo. Son los llamados perodosglaciarese interglaciares. Hay tres factores que contribuyen a modificar las caractersticas orbitales haciendo que la insolacin media en uno y otrohemisferiovare aunque no lo haga elflujode radiacin global. Se trata de laprecesin de los equinoccios, laexcentricidadorbital y laoblicuidadde la rbita o inclinacin del eje terrestre.3.1.3:IMPACTOS DE METEORITOSEn raras ocasiones ocurren eventos de tipo catastrfico que cambian la faz de la Tierra para siempre. El ltimo de tales acontecimientos catastrficos sucedi hace 65millones de aos. Se trata de los impactos de meteoritos de gran tamao. Es indudable que tales fenmenos pueden provocar un efecto devastador sobre el clima al liberar grandes cantidades de CO2, polvo y cenizas a la atmsfera debido a la quema de grandes extensiones boscosas. De la misma manera, tales sucesos podran intensificar la actividad volcnica en ciertas regiones. En el suceso de Chicxulub (enYucatn, Mxico) hay quien relaciona el perodo de fuertes erupciones en volcanes de laIndiacon el hecho de que este continente se site cerca de lasantpodasdel crter de impacto. Tras un impacto suficientemente poderoso la atmsfera cambiara rpidamente, al igual que la actividad geolgica del planeta e, incluso, sus caractersticasorbitales.

3.2:FACTORES EXTERNOS3.2.1: LA DERIVA CONTINENTALLa Tierra ha sufrido muchos cambios desde su origen hace 4600millones de aos. Hace 225millones de aos todos loscontinentes estaban unidos, formando lo que se conoce comoPangea, y haba un ocano universal llamadoPanthalassa. Latectnica de placasha separado los continentes y los ha puesto en la situacin actual. ElOcano Atlnticose ha ido formando desde hace 200millones de aos.Es un proceso sumamente lento, por lo que la posicin de los continentes fija el comportamiento del clima durante millones de aos. Hay dos aspectos a tener en cuenta. Por una parte, laslatitudesen las que se concentra la masa continental: si las masas continentales estn situadas en latitudes bajas habr pocosglaciarescontinentales y, en general, temperaturas medias menos extremas. As mismo, si los continentes se hallan muy fragmentados habr menos continentalidad.Un proceso que demuestra fehacientemente la influencia a largo plazo de la deriva de los continentes (o de igual manera, la tectnica de placas) sobre el clima es la existencia de yacimientos de carbn en las islas Svaldbard o Spitbergen, en una latitud donde ahora no existen rboles por el clima demasiado fro: la idea que explica estos yacimientos es que el movimiento de la placa donde se encuentran dichas islas se produjo hacia el norte desde una ubicacin ms meridional con un clima ms clido.3.2.2:LA COMPOSICION ATMOSFERICALa atmsfera primitiva, cuya composicin era parecida a lanebulosainicial, perdi sus componentes ms ligeros, elhidrgeno diatmico(H2) y elhelio(He), para ser sustituidos porgasesprocedentes de lasemisiones volcnicasdel planeta o sus derivados, especialmente dixido de carbono (CO2), dando lugar a una atmsfera de segunda generacin. En dicha atmsfera son importantes los efectos de los gases de invernadero emitidos de manera natural envolcanes. Por otro lado, la cantidad de xidos de azufre (SO,SO2ySO3) y otrosaerosolesemitidos por los volcanes contribuyen a lo contrario, a enfriar la Tierra. Del equilibrio entre ambos efectos resulta unbalance radiativodeterminado.

Con la aparicin de la vida en la Tierra se sum como agente incidente el total de organismos vivos, la biosfera. Inicialmente, los organismosauttrofosporfotosntesisoquimiosntesiscapturaron gran parte del abundanteCO2de la atmsfera primitiva, a la vez que empezaba a acumularseoxgeno(a partir del proceso abitico de lafotlisis del agua). La aparicin de lafotosntesis oxignica, que realizan lascianobacteriasy sus descendientes losplastos, dio lugar a una presencia masiva de oxgeno (O2) como la que caracteriza la atmsfera actual, y an mayor. Esta modificacin de la composicin de la atmsfera propici la aparicin de formas de vida nuevas,aerbicasque se aprovechaban de la nueva composicin delaire. Aument as el consumo deoxgenoy disminuy el consumo neto de CO2llegndose al equilibrio o clmax, y formndose as la atmsfera de tercera generacin actual. Este delicado equilibrio entre lo que se emite y lo que se absorbe se hace evidente en el ciclo del CO2, la presencia del cual flucta a lo largo del ao segn las estaciones de crecimiento de lasplantas.3.2.3LAS CORRIENTES OCEANICASLas corrientes ocenicas, o marinas, son factores reguladores del clima que actan como moderador, suavizando las temperaturas de regiones comoEuropay las costas occidentales de Canad y Alaska. La climatologa ha establecido ntidamente los lmites trmicos de los distintos tipos climticos que se han mantenido a travs de todo ese tiempo. No se habla tanto de los lmites pluviomtricos de dicho clima porque los cultivos mediterrneos tradicionales son ayudados por el regado y cuando se trata de cultivos de secano, se presentan en parcelas ms o menos planas (cultivo en terrazas) con el fin de hacer ms efectivas las lluvias propiciando la infiltracin en el suelo. Adems los cultivos tpicos del matorral mediterrneo estn adaptados a cambios meteorolgicos mucho ms intensos que los que se han registrado en los ltimos tiempos: si no fuera as, los mapas de los distintos tipos climticos tendran que rehacerse: un aumento de unos 2grados celsiusen la cuenca del mediterrneo significara la posibilidad de aumentar la latitud de muchos cultivos unos 200km ms al norte (como sera el cultivo de la naranja ya citado). Desde luego, esta idea sera inviable desde el punto de vista econmico, ya que la produccin de naranja es, desde hace bastante tiempo, excedentaria, no por el aumento del cultivo a una mayor latitud (lo que corroborara en cierto modo la idea del calentamiento global) sino por el desarrollo de dicho cultivo en reas reclamadas al desierto (Marruecos y otros pases) gracias al riego en goteo y otras tcnicas de cultivo.3.2.4:EL CAMPO MAGNETICO TERRESTREDe la misma manera que elviento solarpuede afectar al clima directamente, las variaciones en el campo magntico terrestre pueden afectarlo de manera indirecta ya que, segn su estado, detiene o no las partculas emitidas por el Sol. Se ha comprobado que en pocas pasadas hubo inversiones de polaridad y grandes variaciones en su intensidad, llegando a estar casi anulado en algunos momentos. Se sabe tambin que lospolos magnticos, si bien tienden a encontrarse prximos a lospolos geogrficos, en algunas ocasiones se han aproximado alEcuador. Estos sucesos tuvieron que influir en la manera en la que el viento solar llegaba a la atmsfera terrestre.3.2.5LOS EFECTOS ANTROPOGENICOS Una hiptesis dice que el ser humano podra haberse convertido en uno de los agentes climticos, incorporndose a la lista hace relativamente poco tiempo. Su influencia comenzara con ladeforestacinde bosques para convertirlos en tierras decultivoypastoreo, pero en la actualidad su influencia sera mucho mayor al producir la emisin abundante de gases que, segn algunos autores,producen un efecto invernadero: CO2en fbricas y medios de transporte ymetanoen granjas de ganadera intensiva y arrozales. Actualmente tanto las emisiones se han incrementado hasta tal nivel que parece difcil que se reduzcan a corto y medio plazo, por las implicaciones tcnicas y econmicas de las actividades involucradas.Los aerosoles de origen antrpico, especialmente los sulfatos provenientes de los combustibles fsiles ejercen una influencia reductora de la temperatura (Charlsonet al., 1992). Este hecho, unido a la variabilidad natural del clima, sera la causa que explica el "valle" que se observa en el grfico de temperaturas en la zona central del sigloXX.La alta demanda de energa por parte de los pases desarrollados, son la principal causa del calentamiento global, debido a que sus emisiones contaminantes son las mayores del planeta. Esta demanda de energa hace que cada vez ms se extraigan y consuman los recursos energticos como el petrleo.

3.2.5.1: EFECTO INVERNADEROElefecto invernaderoes el fenmeno por el cual determinadosgases, que son componentes de laatmsfera terrestre, retienen parte de la energa que lasuperficie planetariaemite por haber sido calentada por laradiacin solar. Sucede en todos loscuerpos planetarios rocososdotados de la atmsfera. Este fenmeno evita que la energa recibida constantemente vuelva inmediatamente al espacio, produciendo a escala planetaria un efecto similar al observado en uninvernadero. En elsistema solar, los planetas que presentan efecto invernadero sonVenus, laTierrayMarte.3.2.6:RETROALIMENTACIONES Y FACTORES MODERADORES

Muchos de los cambios climticos importantes se dan por pequeos desencadenantes causados por los factores que se han citado, ya sean forzamientos sistemticos o sucesos imprevistos. Dichos desencadenantes pueden formar un mecanismo que se refuerza a s mismo (retroalimentacin ofeedbackpositivo) amplificando el efecto. Asimismo, la Tierra puede responder con mecanismos moderadores (feedbacksnegativos) o con los dos fenmenos a la vez. Del balance de todos los efectos saldr algn tipo de cambio ms o menos brusco pero siempre impredecible a largo plazo, ya que el sistema climtico es unsistema caticoycomplejo.Un ejemplo defeedbackpositivo es elefecto albedo, un aumento de la masa helada que incrementa la reflexin de la radiacin directa y, por consiguiente, amplifica el enfriamiento. Tambin puede actuar a la inversa, amplificando el calentamiento cuando hay una desaparicin de masa helada. Tambin es una retroalimentacin la fusin de loscasquetes polares, ya que crean un efecto de estancamiento por el cual las corrientes ocenicas no pueden cruzar esa regin. En el momento en que empieza a abrirse el paso a las corrientes se contribuye a homogeneizar las temperaturas y favorece la fusin completa de todo el casquete y a suavizar las temperaturas polares, llevando el planeta a un mayor calentamiento al reducir el albedo.La Tierra ha tenido perodos clidos sin casquetes polares y recientemente se ha visto que hay una laguna en elPolo Nortedurante el verano boreal, por lo que loscientficosnoruegospredicen que en 50aos elrticoser navegable en esa estacin. Un planeta sin casquetes polares permite una mejor circulacin de las corrientes marinas, sobre todo en el hemisferio norte, y disminuye la diferencia de temperatura entre elecuadory losPolos.Tambin hay factores moderadores del cambio. Uno es el efecto de la biosfera y, ms concretamente, de los organismos fotosintticos (fitoplancton,algasyplantas) sobre el aumento deldixido de carbonoen la atmsfera. Se estima que el incremento de dicho gas conllevar un aumento en el crecimiento de los organismos que hagan uso de l, fenmeno que se ha comprobado experimentalmente enlaboratorio. Los cientficos creen, sin embargo, que los organismos sern capaces de absorber solo una parte y que el aumento global de CO2proseguir.Hay tambin mecanismos retroalimentadores para los cuales es difcil aclarar en que sentido actuarn. Es el caso de lasnubes. El climatlogo Roy Spencer (escptico del cambio climtico vinculado a grupos evanglicos conservadores) ha llegado a la conclusin, mediante observaciones desde el espacio, de que el efecto total que producen las nubes es de enfriamiento.Pero este estudio solo se refiere a las nubes actuales. El efecto neto futuro y pasado es difcil de saber ya que depende de la composicin y formacin de las nubes.Incertidumbre de prediccinSe debe destacar la existencia de incertidumbre (errores) en la prediccin de los modelos. La razn fundamental para la mayora de estos errores es que muchos procesos importantes a pequea escala no pueden representarse de manera explcita en los modelos, pero deben incluirse de manera aproximada cuando interactan a mayor escala. Ello se debe en parte a las limitaciones de la capacidad de procesamiento, pero tambin es el resultado de limitaciones en cuanto al conocimiento cientfico o la disponibilidad de observaciones detalladas de algunos procesos fsicos.En particular, existen niveles de incertidumbre considerables, asociados con la representacin de las nubes y con las correspondientes respuestas de las nubes al cambio climtico. Edward N. Lorenz, un investigador del clima, ha encontrado una teora revolucionaria de caos que hoy en da se aplica en las reas de economa, biologa y finanzas (y otros sistemas complejos). En el modelo numrico se calcula el estado del futuro con insumos de observaciones meteorolgicas (temperatura, precipitacin, viento, presin) de hoy y usando el sistema de ecuaciones diferenciales. Segn Lorenz, si hay pequeas tolerancias en la observacin meteorolgica (datos de insumo), en el proceso del clculo de prediccin crece la tolerancia drsticamente. Se dice que la predictibilidad (duracin confiable de prediccin) es mximo 7das para discutir cuantitativamente in situ (a escala local). Cunto ms aumenta el largo de las integraciones (7das, 1ao, 30aos, 100aos) entonces el resultado de la prediccin tiene mayor incertidumbre. Sin embargo, la tcnica de ensamble (clculo del promedio de varias salidas del modelo con insumos diferentes) disminuye la incertidumbre y segn la comunidad cientfica, a travs de esta tcnica se puede discutir el estado del promedio mensual cualitativamente. Cuando se discute sobre la cantidad de precipitacin, temperatura y otros, hay que tener la idea de la existencia de incertidumbre y la propiedad catica del clima. Al mismo tiempo, para la toma de decisiones polticas relacionadas con la temtica del cambio climtico es importante considerar un criterio de multimodelo (promedio de las salidas de varios modelos: un tipo de ensamble).

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