Una introducción a los aspectos científico/técnicos del cambio climático

Preparado por: Javier Gonzales IwanciwPara la Universidad Cordillera en Bolivia

Adaptado a un formato de aprendizaje colaborativo e interactivo por Fabiana Mendez Raya de la Red de Educadores para la Conservación REPC.

DIA 1: Conociendo las causas y manifestaciones del cambio climático

Metodología de trabajoObjetivo de desempeño: Los participantes serán capaces de:

Explicar los conceptos y bases científicas de la discusión internacional sobre el cambio climático.

Objetivos de aprendizaje: • Describir las causas y manifestaciones del cambio climático, así

como el contexto en el que se da • Adquirir mayor sensibilidad sobre las repercusiones (impactos) del

cambio climático y el rol que juegan los seres humanos en esta • Explorar las conexiones claves para abordar el problema a nivel

global desde nuestra perspectiva Latinoamericana

Otras habilidades a desarrollar

• Capacidad de poder leer los informes oficiales (IPCC, otros reportes SNU, Gobiernos) y utilizar los hallazgos en el trabajo con las comunidades, de incidencia política y negociación

• Compartir información clave con otras audiencias que pueden complementar mis puntos de vista

• Capacidad de síntesis y de vincular diversas fuentes de información

• Ejercitar el hábito de hacer buenas preguntas

Aprendizaje de manera colaborativa

• Aprender de manera activa, participativa y colaborativa.

• Utilizar diferentes métodos: presentaciones de expertos, lecturas, conversaciones, videos y trabajos de síntesis.

Fuentes bibliográficas

• Cuarto Informe de Evaluación (CIE) IPCC (2007)– Base de Ciencia Física…– Informe de Síntesis– Impactos, Adaptación y Vulnerabilidad• Otras fuentes documentales• Historia del Clima de la Tierra

Satish Kumar and Local Greenlinks - building a local green economyAt Local Greenlinks tradefair, the Editor of Resurgence Magazine talks about Economy andEcology - the true meaning of managing our homeby LocalGreenlinks | 1 year ago | 306 views

Pregunta 1.1 ¿Qué factores determinan el clima en la tierra?

• La inclinación del eje terrestre de rotación varía con una periodicidad de unos 41.000 años. Cuando el valor es alto, la diferencia de insolación estacional es grande, y viceversa (si el ángulo fuese cero no habría estaciones).

• El valor actual es de 23.4º y durante los dos últimos millones de años ha variado entre un valor máximo de 24.5º y un mínimo de 21.5º.

• La oblicuidad parece haber regido la periodicidad de los ciclos glaciales en la primera parte del Pleistoceno (ciclos de unos 40.000 años) y probablemente tenga una gran influencia también en la segunda, en donde los ciclos son más largos (entre 80.000 y 120.000 años). Una inclinación fuerte favorecería el deshielo veraniego de los grandes mantos de hielo.

Extraido de Anton Uriarte, Hitoria del Clima de la Tierra

Excentricidad de la órbita terrestre alrededor del Sol

Variación en la inclinación del eje de rotación terrestre

Movimiento de precesión

Los ciclos de Milankovich

La Correinte o cinturrón termohalino

La Corriente termohalina es un cinturón de circulación convectiva que genera un flujo neto de calor en el océano desde las regiones tropicales hacia las polares. Esta Corriente puede describirse como un flujo de agua superficial que se calienta en el Pacifico y el Indico hasta Atlántico, en cuyas latitudes tropicales sigue recibiendo Calor, para finalmente hundirse en el Atlántico Norte, retornando en niveles más profundos.

Este transporte de energía en los océanos determina el clima en el Planeta.

Controladores del clima en America del Sur

• El monzón sudamericano “South American Monsoon System” (SAMS) determina el transporte de la humedad desde el océano Atlántico a través de la Amazonía y por lo tanto la precipitación en el país, así mismo determina dos estaciones marcadas en el país (húmeda en verano) y (seca en invierno) (

• La corriente de viento que surge en la faja Subandina (1000 – 1500 m.s.n.m) se denomina Low Level Jet (LLJ) y es un componente primordial del agua (precipitación) en la cuenca del Plata .

• La existencia de una La zona de convergencia en niveles bajos de la troposfera, denominada South América Convergence Zone (SACZ) que ocasiona precipitaciones de tipo chubascos con intensidades moderadas a fuertes en Bolivia .

• A través de todo el año hay una zona de convergencia a lo largo de la línea del Ecuador, que se denomina la Inter Troppical Convergence Zone (ITCZ) (Fig. 1) Durante el verano el ITCZ se desplaza aproximadamente hasta el paralelo 15° sur, lo que provoca fuertes convecciones (precipitaciones) en época de lluvia.

• En verano, en el Altiplano se genera el área de alta temperatura ubicada entre 500 hPa (5.000 msnm) -150 hPa (13.000 msnm), denominada la “Alta de Bolivia” .

PF 1.2 ¿Cómo contribuyen las actividades humanas a los

cambios climáticos?

PF 7.1 ¿Acaso las actividades humas son la causa de los

incrementos del dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero durante la era industrial?

Ciclo biológico: comprende los intercambios de carbono ( CO2) entre los seres vivos y la atmósfera, es decir, lafotosíntesis, proceso mediante el cual el carbono queda retenido en las plantas y la respiración que lo devuelve a la atmósfera.Ciclo biogeoquímico: regula la transferencia de carbono entre la atmósfera y la litosfera (océanos y suelo). El CO2 atmosférico se disuelve con facilidad en agua, formando ácido carbónico que ataca los silicatos que constituyen las rocas, resultando iones bicarbonato.

El aumento de los gases invernadero que se ha registrado desde el principio del desarrollo industrial (de 280 ppm a 365 ppm), ha provocado ya un forzamiento positivo de entre unos 2 W/m2 y 2,5 W/m-2 (IPCC, 2001).

Con un nivel de confianza muy alto, el efecto neto de las actividades humanas desde 1750 ha sido, en promedio, un aumento de la temperatura mundial, con un forzamiento radiativo de +1,6 [entre +0,6 y +2,4] W/m2 (IPCC 2007)

Fuente: IPCC 2004

Cambios en el balance global de carbono

1 Gt = 1 Gigatonelada = 1 mil millones toneladas

21

Emisiones históricas de CO2 desde combustion de combustibles fósiles, 1900-1999

Atmospheric concentrations of carbon dioxide during the last several decades - the Mauna Loa or Keeling curve.

Credit: Marian Koshland Science Museum

La importancia del nitrógeno en los seres vivos está ligada a su presencia en las proteínas y ácidos nucleicos.

Aunque el elemento más abundante de la atmósfera es el nitrógeno molecular, por lo general no resulta accesible a la mayoría de los organismos que viven de diversas formas de nitrógeno combinado; en muchos casos, su escasa concentración en el medio puede ser un factor limitante. El ciclo comprende varias fases: Absorción por vegetales y microorganismos; incorporación al material celular, y a través de las cadenas alimentarias, al material celular de los animales; eliminación al medio por la excreción y muerte de los organismos; y como paso intermedio a nitrificación.

Las fuentes de emisión son muy variadas pero la destrucción del gas por los radicales OH del aire es rápida, de tal manera que la vida media del metano atmosférico es de tan sólo unos 12 años. La evolución de la concentración atmosférica depende por eso, no sólo de las fuentes, sino también de la mayor o menor presencia de estos radicales hidroxilo en el aire.

Extraído de: Historia del Clima de la Tierra

Concentración de metano atmosférico en 2005 (partes por mil millones)

Sciamachy, Michael Buchwitz , http://www.iup.uni-bremen.de/sciamachy/NIR_NADIR_WFM_DOAS/wfmd_CH4v1_figs_2005.html

Hay algunos investigadores que creen que el aumento del metano en la atmósfera se remonta al inicio de la agricultura y, en especial, al del cultivo del arroz hace 5.000 años. Según Ruddiman el incremento térmico causado por la agricultura, aportando 40 ppm de CO2 por las deforestaciones y 0,25 ppm de metano por los regadíos, habría sido anterior y del mismo calibre o superior al causado por la industria (Ruddiman, 2003; Kerr, 2004). Piensa este investigador que quizás la agricultura, de esta manera, evitó la vuelta hace unos 3.000 años a una nueva glaciación.

Extraido de: Historia del Clima de la Tierra

Evolución de la concentración de metano en la atmósfera en los últimos 20.000 años, hasta el comienzo de la época industrial (1750 más o menos), estimada a partir de sondeos en los hielos de Groenlandia y de la Antártida.

Extraido de Historia del Clima de la Tierra: Emisiones de carbono a la atmósfera (gC/m2/año) 1996-2007 (J.T.Randerson) http://www.ess.uci.edu/~jranders/

Fuera de los trópicos son destacables  los incendios en los bosques de Siberia, que contienen la mitad del carbono de los ecosistemas forestales de la Tierra. Incendios descontrolados que afectaron a Siberia en el verano del 2003, quemando 22 millones de hectáreas, arrojaron a la atmósfera más de 700 millones de toneladas de CO2 , una cantidad semejante a la reducción requerida en el Protocolo de Kioto.

Deforestación e incendios

Fotografía de satélite del norte de la India y de Bangla Desh. Un velo de aerosoles en suspensión (haze) cubre el valle y el delta del Ganges (cortesía NASA).

Otro aerosol antrópico es el ollin (black carbon), producido en los incendios de bosques y maleza, así como en la deficiente combustión tanto de combustibles fósiles (carbón y petróleo), como, sobre todo, de biomasa o biofuel (madera, carbón vegetal, desechos agrícolas, estiercol seco).

Extraido de: Historia del Clima de la Tierra

The following satellite image shows the distribution of Mount Pinatubo's sulfur dioxide and dust aerosol plume (red and yellow areas) between June 14 and July 26, 1991. Approximately 45 days after the eruption, the aerosol plume completely circled the Earth around the equator forming a band 20 to 50° of latitude wide. Areas outside this band were clear of volcanic aerosols. Within a year, the sulfur dioxide continued to migrate towards the North and South Pole until it covered the entire Earth because of the dominant poleward flow of stratospheric winds (stratospheric winds circulate from the equator to the polar vortices at the North and South Poles). These observed patterns of aerosol movement suggest that tropical explosive volcanic eruptions probably have the greatest effect on the Earth's climate. Diffusion of aerosols by stratospheric winds from a tropical source results in the greatest latitudinal coverage of the sulfur dioxide across both the Northern and Southern Hemispheres. (Source: SAGE II Satellite Project - NASA).

Un forzamiento positivo tiende a calentar la superficie terrestre, pero también hay otros forzamientos que pueden ser negativos. Así, durante el transcurso de unos meses, los gases y los aerosoles que inyectó en la atmósfera el volcán Pinatubo en Junio de 1991 produjeron en superficie, por ocultación de los rayos solares, un forzamiento negativo, lo que se tradujo en una disminución temporal de la temperatura superficial media del planeta. Durante varios meses se produjo una reducción de la energía solar entrante de 3 o 4 W/m2 , lo que enfrió notablemente la troposfera (Minnis, 1993). Un año más tarde, todavía el forzamiento negativo a escala global era de 1 W/m2. Desde los días de la erupción hasta Agosto de 1992, las temperaturas superficiales descendieron 0,5°C. Como consecuencia, disminuyó considerablemente la actividad vegetativa (Lucht, 2002).

PF 3.1 ¿Cómo varían las temperaturas de la

Tierra?

Left: Annual-means of global-mean temperature anomaly Right: Global map of surface temperature anomalies, in degrees Celsius, for 2008.

Calendar year 2008 was the coolest year since 2000, according to the Goddard Institute for Space Studies analysis [see ref. 1] of surface air temperature measurements. In our analysis, 2008 is the ninth warmest year in the period of instrumental measurements, which extends back to 1880 (left panel of Fig. 1). The ten warmest years all occur within the 12-year period 1997-2008. The two-standard-deviation (95% confidence) uncertainty in comparing recent years is estimated as 0.05°C [ref. 2], so we can only conclude with confidence that 2008 was somewhere within the range from 7th to 10th warmest year in the record.

Evolución de la temperatura media global en superficie medida con termómetros (línea morada) y en la baja troposfera (entre 0 y 3.000 metros) medida por satélites (línea azul) desde Enero 1990 hasta Abril 2008. Se representan las diferencias de las temperaturas mensuales con respecto a las medias mensuales del período común de veinte años 1979-1998. Se observa una gran similitud entre las dos gráficas. Lo más notable es el descenso térmico ocurrido tras la erupción del volcán Pinatubo, en Junio de 1991 (mínimo en Agosto de 1992) y el ascenso de la temperatura media global durante El Niño de 1997-98 (máximo en Abril de 1998). Instituto Goddard de Estudios espaciales GISS

Extraido de PNUD (Documento en Preparación) Tendencia de la temperatura en la cordillera tropical andina (Vuille y Bradley, 2000). Desviación desde promedio del 1961-1990 en andes tropicales entre 1939 y 1998. La barra vertical representa una confiabilidad de 95% (2 σ).

PF 3.2 ¿Cómo varia la precipitación en la

actualidad?

Anomalía anual de la precipitación global (1900-2009)(Australian Bureau of Meteorology)

Según:

En Estados Unidos, la media anual de precipitación, según el National Climatic Data Center, ha mostrado una tendencia al alza estadísticamente significativa y de un valor de 58 mm por siglo. 

En la India, por el contrario, la precipitación de los monzones, no parece haber mostrado ninguna tendencia definida (Vinnikov, 2002). Un índice general para toda la región monzónica tampoco muestra ninguna tendencia desde 1980 al 2005, y sí una ligera disminución en las décadas anteriores (Wang, 2005).

En el norte de Pakistán, los estudios isotópicos del oxigeno-18 en los anillos de un conjunto de árboles indican que el siglo XX ha sido el más lluvioso del último milenio (Treydte, 2006).

En Australia, las precipitaciones, en las últimas décadas del siglo XX, parecen haber aumentado (Hulme, 1996). 

En Europa central, estudios sobre los episodios de lluvias torrenciales e inundaciones de los ríos Elba y Oder, que se remontan a casi mil años, indican que no ha habido cambios de tendencia, en contra de lo que los medios de comunicación señalan (Mudelsee, 2003)

Fuente: Historia del clima de la Tierra 2001

Lluvia en el Sahel (anomalía en cm/mes) en la estación lluviosa (JJASO) 1950-2009 (fuente : http://jisao.washington.edu/  Joint Institute for the Study of the Atmosphere and Ocean)

En el Sahel africano, al sur del Sahara, hubo un incremento importante de la aridez en la segunda mitad del siglo XX debido a la disminución de las precipitaciones, especialmente a partir de la década de los años 60, llegando a su punto álgido en los 70 y los 80. Esta tendencia cambió a partir de entonces, incrementándose las precipitaciones. Imágenes satelitarias de la evolución de la vegetación (NDVI, normalized difference vegetation index) indican en la actualidad un aumento de la biomasa general de la región.Fuente: Historia del clima de la Tierra 2001

Tabla extraida del Estudio del Arte PNUD (Documento en preparación): Distribución del índice de sequía (CDD) en invierno en el futuro (2080-2099) Figura 3.. CDD (Dry Spell Index) es un índice que muestra temporadas de sequía (hasta 15 días en rojo) en medio de la temporada de lluvias (menos de 1mm/día) (Kamiguchi, 2006).

Dr. David Suzuki on Education for a Changing BiosphereFundamental truths and reconciliation of ecology and economics. ... SFU Simon Fraser University Canada David Suzuki sustainability economy ecology ...by SFUNews | 1 year ago | 2,275 views