La Ciencia del Cambio Global:Modelos, Millones y Culebras

René D. Garreaud y Roberto Rondanelli

Departamento de GeofísicaUniversidad de Chile

Universidad de Concepción, 2 de Octubre 2009

Para el planeta tierra:

E=241 W/m2

aROL=0.8

aROC=0.1

Bal. Rad. al tope (1-aROL)X + Y = E

Bal. rad. superficie (1-aROC)E + Y = X

X = Ts4 = E (2-aROC) / (2-aROL)

E Y

X

(1-aROL)X

(1-aROC)E Y

Un modelo simple de efecto invernadero

GF45A, Introducción a la Meteorología

aROL aumenta con pCO2

Ts aumenta si se incrementa aROL

Un modelo simple de efecto invernadero

GF45A, Introducción a la Meteorología

Cambios observados en CO2 Cambios observados en Tsfc

© IPCC 2007: WG1-AR4 (2007)

Cambios observados y simulados en Tsfc

© IPCC 2007: WG1-AR4 (2007)

300 hPa

Temperatura

1350 hPa

CO2: 280 ppmEquil. actual

Temperatura

1

CO2: 540 ppmTransiente

Temperatura

1

CO2: 540 ppmEquil. FutuoNo feedback

Efecto invernadero, versión 2(Lindzen 1999, 2007)

T300 1.7 Tsfc

IR VIS QL+QS

Temperatura [°C]

Pre

sión

[hP

a]

NCA

Adiabatica seca

T300

Tsfc

T300 1.7 Tsfc

Efecto invernadero, versión 2(Lindzen 1999, 2007)

Efecto invernadero, versión 2Promedio zonal cambio temperatura 2*CO2-CTR

Santer et al. 2008 (IJOC)

Cambios observados y simulados en T(z): Santers et al.

Douglass et al. 2008 (IJOC)

Cambios observados y simulados en T(z): Douglas et al.

Cooling MBL / warming lower free troposphere increased lower tropospheric stability …. Sc?

Falvey &Garreaud 2009

© IPCC 2007: WG1-AR4 (2007)

T/t 1979-2005

Teoría & Modelos T300 1.7 Tsfc

Observaciones T300 0.3 Tsfc

• Modelos “insuficientes”?• Observaciones “malas”?• Teoría muy simple?

Desajuste T300 - Tsfc debido aretro-alimentación del sistema climático

Ruddiman: Earth’s Climate, Chapter 4

-1° 0° 1° 2° 3° 4° 5° C

Diferencias A2(2100-2070) – BL(1960-1990)

-50 0 +50 mm/mes

Temperatura Superficial Precipitación

PRECIS-DGF-UCH

T (A2-BL) versus Height

36ºS

P Extra T

PRECIS-DGF-UCH

Schwartz 2008, EES

T(2xCO2) : Sensibilidad climáticaFácil de calcular en los modelos GCMs

Modelos logran ajuste a Tsfccon bastante esfuerzo

Schwartz 2008, EES

© IPCC 2007: WG1-AR4 (2007)

Rango de sensibilidad + incertidumbre emisiones= incertidumbre en proyección climática

Ruddiman: Earth’s Climate, Chapter 4

Rango de sensibilidad = incertidumbre en proyección climática

¿Que debemos hacer para evitar los +2ºC?

1010 US$

0 US$

Paleos al rescate?

Ruddiman: Earth’s Climate, Chapter 4

Sensibilidad climáticaDifícil de estimar en la realidad

Creataceus(100 Myr

ago)

Ruddiman: Earth’s Climate, Chapter 4

Early Cretaceous world

Ruddiman: Earth’s Climate, Chapter 4

GCMs (cambios CO2 + geografía)

Modelos además presentan problemas en climas pasadosTermostato tropical? Múltiples equilibrios?

Head et al. Nature 2009

La aparente existencia de un termostato tropical y suno representación en GCMs es un problema…

Sin embargo una buena culebra ayuda

Head et al. Nature 2009

Head et al. Nature 2009

Conclusiones

● No hay duda del incremento del CO2. Calentamiento de la troposfera media es relativamente modesto. Calentamiento superficial es mas fuerte, debido a superposición de variabilidad natural y/o retro-alimentaciones

● Los GCMs / RCMs son la unica herramienta para mirar al futuro● Es bueno mantener un ojo critico en los modelos y continuar su mejoramiento Incertidumbre en modelos tiene tremendas consecuencias en la toma de decisiones para la mitigación y adaptación al CCA

● Para avanzar en ciencia hay que simplificar, pero no sobre-simplificar

● Una buena culebra siempre ayuda