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Tema 13
Variabilidad y Cambio Climático
Climatología 2018
Espectro de variabilidad climática en los últimos 10 millones de años.(viene a representar la cantidad de variabilidad para una banda de frecuencia determinada)
• El clima de la Tierra siempre ha estado variando, y esas
variaciones se producen en diversas escalas temporales; de
una estación a la siguiente, de un año al siguiente, de una
década, siglo o milenio al siguiente… (Ghil, M. (2002). Natural
climate variability)
• Nada sugiere que no vaya a continuar haciéndolo (Chapter 16,
Ahrens).
• ¿Cómo saben los científicos cómo fue el clima
de la Tierra en el pasado?
• ¿Cuáles son las causas que generan esas
variaciones en el clima?
• ¿Cómo saben los científicos cómo fue el clima
de la Tierra en el pasado?
• Reconstrucción de climas pasados
• ¿Cuáles son las causas que generan esas
variaciones en el clima?
Reconstrucción de climas pasadosEstimación de la temperatura en el pasado
¿Cómo se estima la temperatura del pasado?
• Proxies: archivos físicos o biológicos que contienen
información sobre temperaturas pasadas.
Ej: Anillos de árboles, corales, perforaciones de
sedimentos del fondo oceánico, ice cores, etc.
Los científicos deben examinar cuidadosamente todas las evidencias
(proxies). Desafortunadamente sólo pueden darnos una información
general sobre climas pasados.
GISP2 ice core a 1837 m de profundidad. Se observan capas de sedimentación anuales.
Ice Core
(testigos de hielo)
Muestra cilíndrica de
hielo que se extrae
perforando verticalmente
un sustrato de hielo a
diferentes profundidades.
Antártida y Groenlandia.
Base de Vostok
Estación de
investigación Rusa en la
Antártida
GISP2 ice core a 1837 m de profundidad. Se observan capas de sedimentación anuales.
Ice Core
(testigos de hielo)
Muestra cilíndrica de
hielo que se extrae
perforando verticalmente
un sustrato de hielo a
diferentes profundidades.
Antártida y Groenlandia.
Base de Vostok
Estación de
investigación Rusa en la
Antártida
• Tendencia de Temperaturas: Examinando la proporción de O16 / O18 en
testigos de hielo uno puede determinar la tendencia de las temperaturas. A
mayor proporción O16/ O18 en testigo de hielo, menor temperatura.
• Registro de causas de cambios climáticos:
• Concentración de H2SO4 en las distintas capas de los testigos de hielo.
Indicativo de erupciones volcánicas.
• Concentración del isótopo Be10. Indicativo de la actividad solar.
• Contenido y tipo de polvo: indicativo de climas más áridos o húmedos.
Miles de años atrás
El “cascarón” de algunos organismos marinos está constituido por oxígeno. Dependiendo de la proporción O18/O16 uno puede obtener información sobre la temperatura. Entonces, a partir de la perforación de sedimentos en el fondo oceánico:
En este caso, cuanto mayor es la proporción O18/O16, mas frío es el clima.
Gráfico: Palo de Hockey
Gráfico: Palo de Hockey
Natural??
• ¿Cómo saben los científicos cómo fue el clima
de la Tierra en el pasado?
• Reconstrucción de climas pasados
• ¿Cuáles son las causas que generan esas
variaciones en el clima?
¿Cuáles son las causas de los cambios en
el clima?
• Naturales (no relacionados con la acción del ser humano en el sistema climático)
• Cambios en la luminosidad solar
• Cambios en los parámetros orbitales de la Tierra (ciclos de
Milankovich)
• Erupciones volcánicas.
• Movimiento de los continentes
• Antropogénicas (relacionados con la influencia del ser humano en el sistema climático)
• Cambios en la composición química de la atmósfera por la
descomposición de animales y/o actividades relacionadas con el ser
humano (quema de combustibles fósiles, actividad agropecuaria…)
¿Cuáles son las causas de los cambios en
el clima?
• Variabilidad climática
vs
• Cambio climático Este término se suele utilizar para
hablar del cambio que se produce en
el clima como consecuencia de la
acción del hombre
https://ladiaria.com.uy/articulo/2017/1/una-charla-con-marcelo-barreiro-profesor-de-ciencias-de-la-atmosfera-de-la-udelar/
¿Cuáles son las causas de los cambios en
el clima?
• Naturales (no relacionados con la acción del ser humano en el sistema climático)
• Cambios en la luminosidad solar
• Cambios en los parámetros orbitales de la Tierra (ciclos de
Milankovich)
• Erupciones volcánicas.
• Movimiento de los continentes
• Antropogénicas (relacionados con la influencia del ser humano en el sistema climático)
• Cambios en la composición química de la atmósfera por la
descomposición de animales y/o actividades relacionadas con el ser
humano (quema de combustibles fósiles, actividad agropecuaria…)
Excentricidad orbital
La órbita de la Tierra varía de circular a ligeramente excéntrica. La excentricidad (e) varía
entre 0.00 y 0.06 en un ciclo de 100.000 años. Cuando e = 0.00 la óribta es circular; el
valor actual es e = 0.0167.
Causas Naturales
Variaciones Orbitales: Teoría de Milankovich(Teroría relativa al movimiento de la Tierra y sus influencias sobre el clima)
Excentricidad orbital
La órbita de la Tierra varía de circular a ligeramente excéntrica La excentricidad (e) varía
entre 0.00 y 0.06 en un ciclo de 100.000 años. Cuando e = 0.00 la óribta es circular; el
valor actual es e = 0.0167.
Causas Naturales
Variaciones Orbitales: Teoría de Milankovich(Teroría relativa al movimiento de la Tierra y sus influencias sobre el clima)
Inclinación de la Tierra (Oblicuidad)
La Tierra está inclinada respecto de la normal al plano Tierra-Sol. La inclinación varía entre
22° a 24.5° en un ciclo de 41.000 años. La inclinación actual es 23.3°.
Causas Naturales
Variaciones Orbitales: Teoría de Milankovich
Inclinación de la Tierra (Oblicuidad)
La Tierra está inclinada respecto de la normal al plano Tierra-Sol. La inclinación varía entre
22° a 24.5° en un ciclo de 41.000 años. La inclinación actual es 23.3°.
Causas Naturales
Variaciones Orbitales: Teoría de Milankovich
Precesión
El eje de rotación de la Tierra se tambalea como un trompo en un ciclo de 23.000 años.
Causas Naturales
Variaciones Orbitales: Teoría de Milankovich
¿Por qué el cambio en el clima actual es
diferente a cambios pasados?
¿Por qué el cambio en el clima actual es
diferente a cambios pasados?
●Las causas naturales no explican completamente los
cambios observados
●El cambio actual es más acelerado que cualquier otro
estudiado anteriormente
¿Por qué el cambio en el clima actual es
diferente a cambios pasados?
●Las causas naturales no explican completamente los
cambios observados
●El cambio actual es más acelerado que cualquier otro
estudiado anteriormente
EFECTO INVERNADERO
- Es el efecto que generan ciertos gases de la
atmósfera terrestre que actúan como una frazada
que impide que parte de le energía emitida por la
Tierra se pierda hacia el espacio.
- El efecto invernadero tiende a aumentar la
temperatura media terrestre, aunque no de la misma
manera en todos lados.
- Es causado por gases que atrapan el calor: CO2,
vapor de agua, metano, óxidos nitrosos
- Dichos gases pueden ser de origen natural o humano
¿ES BUENO O MALO?
EFECTO INVERNADERO
- Es el efecto que generan ciertos gases de la
atmósfera terrestre que actúan como una frazada
que impide que parte de le energía emitida por la
Tierra se pierda hacia el espacio.
- BUENO: Si no fuera por este efecto la temperatura
media terrestre sería de -18ºC aproximadamente
(Efecto invernadero natural).
- MALO: efecto invernadero antropogénico,
calentamiento global actual
Balance Radiativo del Planeta
Actividad solar: Efecto externo.
Albedo: Porcentaje de la energía reflejada.
Depende de: cobertura de hielo, nubes, aerosoles,
tipo de superficie, etc.
Gases efecto invernadero: Permiten la penetración de la energía solar hasta la superficie terrestre pero “atrapan” selectivamente el flujo ascendente de radiación infrarroja emitido por la Tierra.
Vapor de agua
CO2
CH4 (metano)
NO2 (óxido nitroso)
O3 (ozono troposférico)
*Gotita de Nube (taponan ventana atmósférica)
Vapor de agua
- Responsable de 2/3 del efecto invernadero actual.
- Feedback del vapor de agua:
El aire caliente puede contener más vapor de agua.
Si la temperatura atmosférica crece – puede contener más
vapor de agua -- el efecto invernadero aumenta --
aumentando más la temperatura.
Nubes
Las nubes pueden tener distintos efectos: (No del todo comprendidos, aún)
Cirrus: atrapan la radiación infra-roja de la Tierra --> efecto de
calentamiento.
Nubes bajas y densas: Reflejan la luz solar --> efecto de enfriamiento.
Nubes
Nubes
EVIDENCIA DEL CAMBIO CLIMÁTICO:
Datos!!
EVIDENCIA DEL CAMBIO CLIMÁTICO:
Datos!!
EVIDENCIA DEL CAMBIO CLIMÁTICO:
Datos!!
EVIDENCIA DEL CAMBIO CLIMÁTICO:
Datos!!
EVIDENCIA DEL CAMBIO CLIMÁTICO:
Datos!!
●Aumento del nivel del mar en 17.8 cm en los últimos 100 años
(derretimiento de hielos). Viene incrementando a un ritmo de
3.2mm/año.
●Los niveles de CO2 están en su nivel más alto en los últimos
650.000 años. Actualmente 409 ppm. Otra vez, récord histórico
este año.
●Aumento de la temperatura:
➢ el planeta se ha ido calentando desde 1880, en especial desde 1970.
➢ 16 de los 17 años mas cálidos han ocurrido desde el año 2000
http://climate.nasa.gov/vital-signs/
Cambios en los Gases de efecto invernadero a
partir de Ice Cores y mediciones atmosféricas.
Distribución según latitud de valores medios mensuales de CO2.
Celeste: puntos que se creen representativos de la región.
Otros colores: valores en ubicaciones influenciados por fuentes locales.
Curva: Ajuste de los datos.
CO2
Aerosoles
Los aerosloes pueden tener distintos efectos:
Sulfatos que son liberados por volcanes: reflejan la luz del Sol y tienen
un efecto de enfriamiento.
Hollín negro liberado en la industria y en incendios forestales:
Absorben radiación solar y tienen un efecto de calentamiento.
¿Cómo sabemos si el aumento de temperatura en el
SXX es debido a causas antropogénicas?
Sólo se puede simular la temperatura observada incluyendo el
forzante antropogénico.
Escenarios Futuros
Escenarios Futuros
Escenarios Futuros
Escenarios Futuros
Climatología: ¿qué es y cuáles son sus
áreas de actuación?
Redefiniendo el concepto de clima …
Climatología: ¿qué es y cuáles son sus
áreas de actuación?
1º ¿Qué es la climatología?
Climatología: ¿qué es y cuáles son sus
áreas de actuación?
1º ¿Qué es la climatología?
Ciencia cuyo objeto es el estudio del clima
Climatología: ¿qué es y cuáles son sus
áreas de actuación?
1º ¿Qué es la climatología?
Ciencia cuyo objeto es el estudio del clima
2º ¿Qué es el clima?
Climatología: ¿qué es y cuáles son sus
áreas de actuación?
1º ¿Qué es la climatología?
Ciencia cuyo objeto es el estudio del clima
2º ¿Qué es el clima?
En clases anteriores: …
En clases anteriores: …
• Sin embargo, si bien decir que el clima es el
comportamiento promedio del tiempo a lo largo de un
periodo de tiempo prolongado es correcto, definir el clima
tan solo en esos términos queda un poco escaso.
• ¿Qué es entonces el clima?
Es el estado termodinámico/hidrodinámico de las condiciones
de contorno globales que determinan el conjunto de patrones de
tiempo meteorológicos recurrentes (Bryson, 1997).
Climatología: ¿qué es y cuáles son sus
áreas de actuación?
• ¿Qué es entonces el clima?
Es el estado termodinámico/hidrodinámico de las condiciones
de contorno globales que determinan el conjunto de patrones de
tiempo meteorológicos recurrentes (Bryson, 1997).
Noción inversa a la idea de que el clima es el comportamiento
promedio del tiempo.
Sugiere que el tiempo meteorológico está restringido por el
clima
Climatología: ¿qué es y cuáles son sus
áreas de actuación?
• Clima: manifestación de las interacciones entre los
principales componentes del sistema climático y forzantes
externos (tales como la variabilidad solar, cambios en
parámetros orbitales)
• Principal objetivo de la climatología:
Entender los flujos de materia y energía entre los componentes
del sistema climático, las interacciones no lineales que tienen
lugar entre ellos y los resultados asociados
Climatología: ¿qué es y cuáles son sus
áreas de actuación?
• Entonces, la climatología se preocupa:• Análisis de patrones climáticos
• Variabilidad climática estacional, inter-anual
• Fluctuaciones climáticas desde escalas decadales hasta milenios
• Cambios a largo plazo en la media y características de variabilidad
• Ocurrencia de eventos extremos
Escalas micro, meso, sinóptica, hemisférica y global
Climatología: ¿qué es y cuáles son sus
áreas de actuación?
• Climatología contemporánea (dinámica del clima y modelización climática)
• Predicciones climáticas estacionales
• Interacciones océano – atmósfera - continente
• Land Surface climatology and Surface energy balance modelling
• Mechanisms for climate variability, climate teleconnections and change
• Local and global atmosphere teleconections systems
• Eventos extremos
• Reconstrucción de climas pasados
• Construcción de series temporales climáticas
• …
Algunas de las áreas de investigación de la
climatología
Ozono (O3)
Climatología 2018
Ozono
O3 es una sustancia que ocurre
naturalmente en la atmósfera. La
mayoría está concentrado en la capa de
ozono, en la estratósfera.
O3 estratosférico: Absorbe la radiación
UV.
Actividades humanas han producido
sustancias químicas, como CFCs, que
han contribuido al debilitamiento de esta
capa.
O3 troposférico: En niveles bajos de a
atmósfera (tropósfera) O3 es causado
por reacciones químicas entre
contaminantes. Este ozono es dañino
para la vida.
Distribución de O3 en
altura, en la atmósfera.
Curva azul: Perfil típico de
O3.
Curva roja: Perfil de O3 en
primavera en el polo Sur.
Agujero de Ozono
(estratosférico) sobre la
Antártida.
¿Cómo se mide el ozono?
Unidades Dobson
La unidad Dobson (en inglés, DU) es una manera de expresar la cantidad
presente de ozono en la atmósfera terrestre.
Es una medida del espesor de la capa de ozono:
1 DU = 0,01 mm de espesor de capa en condiciones normales de presión y de
temperatura (1 atm y 0 °C)
1 DU = (expresado en número de moléculas) 2.69 × 1020 moléculas/m²
13 de Setiembre de 2007
12 de Noviembre de 2011
23 de Octubre de 2016
13 de Noviembre de 2018
23 de Octubre de 2016
Descubrimiento del agujero de la capa de Ozono en la Antártida:
Científicos Británticos, 1985
(Al principio no se creía en los datos de satélite
y fueron descartados pensando que eran erróneos.
Recién con los datos in situ se sospechó algo...)
Prohibición de los CFCs:
Se completó el proceso en 1996
Proyección de la NASA:
Ozono estratosférico si no se hubieran prohibido los CFCs
Pérdida de Ozono y calentamiento global, ¿hay alguna relación?
- La relación NO es directa (por el agujero de ozono entra + energía el planeta se calienta es
INCORRECTO!!)
- Se proyecta que el CO2 produzca un enfriamiento de la estratósfera.
Estratósfera fría + pérdida de ozono
- La pérdida de ozono es un forzante radiativo para la atmósfera:
Menos ozono la tropósfera tiende a enfriarse
(básicamente porque la estratósfera está más fría y emite menos radiación de
onda larga hacia abajo)
- Gases como los CFC también son gases de efecto invernadero
