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Name Author La pausa en el calentamiento y la intervención humana con el sistema clima Francisco Estrada Porrúa
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El balance de energía de la Tierra
71%
Radiación entrante
=
Radiación saliente
Temperatura global de equilibrio
El (des)balance de energía de la Tierra
Cualquier cambio en el sistema clima de la Tierra que afecte la cantidad de energía que entra o sale del sistema altera el equilibrio radiativo y puede causar que la temperatura se incremente o disminuya.
Estas influencias desestabilizadoras se conocen como forzamiento climático o forzamiento radiativo.
http://earthobservatory.nasa.gov/Features/EnergyBalance/
GEI
Nat GEI +30ºC de diferencia!
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Evolución del forzamiento radiativo
http://data.giss.nasa.gov/modelforce/RadF.gif
Warming effect
Cooling effect
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Forzamiento radiativo y sus fuentes
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Detección y atribución
• Detección: “the process of demonstrating that climate or a system affected by climate has changed in some defined statistical sense without providing a reason for that change” Depende de la definición de “normal climática” y de variabilidad natural que se asuma
• Atribución: “the process of evaluating the relative contributions of multiple causal factors to a change or event with an assignment of statistical confidence” Busca características comunes entre factores antropogénicos y aspectos del clima observado
IPCC (2007) AR4; IPCC (2013) AR5
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Por qué la atribución es fundamental?
• Definir el problema y las estrategias para enfrentarlo
• Entender la contribución de los distintos factores es fundamental: – Bases científicas de cambio climático y su
modelación – Toma de decisiones
• Política de cambio climático • Adaptación • Mitigación
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Atribución de cambio climático • Qué parte del calentamiento observado puede
atribuirse a las actividades humanas? 1) Modelos físicos: qué
factores son clave para reproducir el clima observado?
2) Métodos estadísticos: basado en el análisis de observaciones de forzamiento radiativo y clima. Existen tendencias y características comunes?
IPCC (2007) AR4; IPCC (2013) AR5
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Atribución y desempeño de modelos
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Modelos físicos de clima y la atribución de cambio climático
• It is extremely likely that human activities caused more than half of the observed increase in global mean surface temperature from 1951–2010.
• En el periodo 1951-2010 – GHG 0.5ºC to 1.3ºC – OA -0.6ºC to 0.1ºC – NF -0.1ºC to 0.1ºC – NV -0.1ºC to 0.1ºC
IPCC (2007) AR4; IPCC (2013) AR5
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Atribución de valores extremos y eventos particulares
• “without anthropogenic forcings winters in the United Kingdom colder than 2009/10 would be 7–10 times (best estimate) more common”
• “Although anthropogenic forcings increase the likelihood of heat waves in Moscow, the 2010 event is found to be very uncommon and associated with a return time of several hundred years”
• “No reliable attribution assessment can be made for high-precipitation events in Pakistan”
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Confianza del IPCC en atribución a causas humanas
La mayor parte del calentamiento observado es • TAR: “likely” antropogénico
(>66% probabilidad; IPCC, 2001) • AR4 “very likely” antropogénico
(>90% probabilidad; IPCC-WGI, 2007) • AR5 “extremely likely” antropogénico
(>95% probabilidad; IPCC, 2013a,b)
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Evaluación de pronóstico de corto plazo
About 0.2°C per decade would be expected if emissions are within the range of the SRES scenarios. IPCC AR4
Even if all radiative forcing agents were held constant at year 2000 levels, a further warming would occur in the next two decades at a rate of about 0.1°C per decade. IPCC AR4
Tasa de calentamiento observada 1998-2012: 0.05ºC por década
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La pausa en el calentamiento
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La pausa en el calentamiento 1998-??
“A few years ago you saw the hiatus, but it could be dismissed because it was well within the noise,”…“Now it’s something to explain.” Vecchi – Nature News (2014)
"If things continue as they have been, in five years, at the latest, we will need to acknowledge that something is fundamentally wrong with our climate models” von Storch – der Spiegel (2013) Variabilidad natural subestimada, aerosoles, absorción de calor por el océano profundo (Atlántico y Sur), enfriamiento en el Pacífico, onda de estadio, variabilidad natural (PDO-ENSO), variabilidad solar, volcanes, retroalimentaciones del calentamiento (Océano Índico), forzamiento faltante…
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El calentamiento observado
http://www.sciencemag.org/content/345/6199/860.full
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Señal de cambio climático y variabilidad de baja frecuencia (AMO)
Estrada, F., Perron, P. & Martínez-López, B., 2013. Statistically derived contributions of diverse human influences to twentieth-century temperature changes. Nature Geoscience (2013) doi:10.1038/ngeo1999.
• 1960 fuerte incremento la tendencias del forzamiento y temperaturas, marcando el inicio del la etapa actual de calentamiento
• G 1.7ºC/siglo (sin filtrar), 1ºC/siglo (filtrado); NH 2.8ºC/siglo (sin filtrar), 1ºC/siglo (filtrado)
• Las temperaturas superficiales se ajustan rápidamente a cambios en el forzamiento radiativo
• G, NH, SH comparten la misma tendencia de largo plazo con el forzamiento radiativo total
• Dicha tendencia común está determinada mayormente por la contribución humana (GEI)
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Características del calentamiento observado y su conexión con determinantes socioeconómicos (1)
Mitad del siglo 20: inicio del calentamiento sostenido
• Principal característica: co-quiebre en la tendencia de G, NH, SH y del forzamiento radiativo total y de GEI en 1960
• La tasa de calentamiento después de 1960 se triplicó en G, NH, SH
• Driver: expansión económica post-WWII y el aumento continuo en el forzamiento radiativo antropogénico
0
4,000,000
8,000,000
12,000,000
16,000,000
20,000,000
1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000
GDP
0
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000
CO2 emissions (Gt)
-0.5
0.0
0.5
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3.5
00 20 40 60 80 00
Total Radiative ForcingWell-Mixed GHGSolar Forcing
W/m
2
Radiative forcing (NASA)
Estrada, F., Perron, P. & Martínez-López, B., 2013. Statistically derived contributions of diverse human influences to twentieth-century temperature changes. Nature Geoscience (2013) doi:10.1038/ngeo1999.
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La pausa de 1940-1970 (1)
Explicaciones de la pausa de 1940-1970
• Variabilidad natural de baja frecuencia (AMO) • Aerosoles antropogénicos (recuperación industrial después de
WWII) Sin embargo estos factores influyen mayormente sólo en NH (no en
SH), existen otros factores?
-.6
-.4
-.2
.0
.2
.4
.6
.8
1880
1900
1920
1940
1960
1980
2000
Global temperature∫C
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.0
.2
.4
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1880
1900
1920
1940
1960
1980
2000
Filtered global temperature
∫C
Estrada, F., Perron, P. & Martínez-López, B., 2013. Statistically derived contributions of diverse human influences to twentieth-century temperature changes. Nature Geoscience (2013) doi:10.1038/ngeo1999.
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La pausa de 1940-1970 (2)
• Reducciones de emisiones de CO2 durante 1914-1946 no tienen paralelo desde 1751 (e.g., 26% entre 1929 y 1932)
• Sin estas reducciones el enfriamiento producido por los aerosoles antropogénicos hubiera sido compensado por el aumento en el forzamiento radiativo de CO2
0.0
0.4
0.8
1.2
1.6
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1880
1900
1920
1940
1960
1980
2000
RFCO2
W/m2
WWI, Great Depression, WWII
Estrada, F., Perron, P. & Martínez-López, B., 2013. Statistically derived contributions of diverse human influences to twentieth-century temperature changes. Nature Geoscience (2013) doi:10.1038/ngeo1999.
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La pausa actual en el calentamiento (1)
• A slowdown in the warming since the late 1990s is increasingly discussed in the literature and has become the main argument for climate skeptics
• It has been explained as the join effect of increased anthropogenic aerosols, the solar cycle and natural variability (La Niña)…
• All these factors have contributed to the slowdown but there is more to it…
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La pausa actual en el calentamiento (2)
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
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2.5
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00 20 40 60 80 00
Total Radiative ForcingWell-Mixed GHGSolar Forcing
W/m
2
Radiative forcing (NASA)
Estrada, F., Perron, P. & Martínez-López, B., 2013. Statistically derived contributions of diverse human influences to twentieth-century temperature changes. Nature Geoscience (2013) doi:10.1038/ngeo1999.
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Driver 1: Un acuerdo internacional exitoso para reducir la tasa de calentamiento… aunque no era su objetivo
• El Protocolo de Montreal para controlar substancias que destruyen la capa de ozono estratosférica (1989)
• Eliminación gradual de CFCs (e.g., refrigeración y aire acondicionado, solventes, etc…)
• Estos gases tienen un potencial de calentamiento global miles de veces mayor que el del CO2
Estrada, F., Perron, P. & Martínez-López, B., 2013. Statistically derived contributions of diverse human influences to twentieth-century temperature changes. Nature Geoscience (2013) doi:10.1038/ngeo1999.
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Driver 2: Cambios en la producción agrícola en Asia
• Pausa en la tasa de crecimiento de las concentraciones atmosféricas de metano
• No se entiende totalmente pero parece ser producido por la disminución de fuentes microbianas causada por el uso de fertilizantes y un uso más eficiente de agua en la producción de arroz en Asia
Estrada, F., Perron, P. & Martínez-López, B., 2013. Statistically derived contributions of diverse human influences to twentieth-century temperature changes. Nature Geoscience (2013) doi:10.1038/ngeo1999.
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Driver 3: Aerosoles antropogénicos (efecto indirecto)
Estrada, F., Perron, P. & Martínez-López, B., 2013. Statistically derived contributions of diverse human influences to twentieth-century temperature changes. Nature Geoscience (2013) doi:10.1038/ngeo1999.
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Mientras tanto…
El forzamiento de CO2 está creciendo más rápido que nunca, a pesar de las negociaciones internacionales sobre cambio climático
Estrada, F., Perron, P. & Martínez-López, B., 2013. Statistically derived contributions of diverse human influences to twentieth-century temperature changes. Nature Geoscience (2013) doi:10.1038/ngeo1999.
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Efectos sobre el forzamiento radiativo total (TRF) y la temperatura global
• 0.25 W/m2 = amplitud del ciclo solar
• 15% del aumento total en TRF desde 1880
• Alrededor de 0.1ºC de diferencia en G (2010 hubiera sido el año más caliente registrado)
0.34 W/m2 con el efecto indirecto de aerosoles
Estrada, F., Perron, P. & Martínez-López, B., 2013. Statistically derived contributions of diverse human influences to twentieth-century temperature changes. Nature Geoscience (2013) doi:10.1038/ngeo1999.
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Conclusions • Las observaciones confirman el rol dominante de las
actividades humanas sobre el calentamiento observado • Más aún, las características principales de la tendencia de
calentamiento pueden ser atribuidas a eventos socioeconómicos de gran relevancia
• Los acuerdos internacionales pueden funcionar y los beneficios de la mitigación pueden manifestarse poco tiempo después. La pausa actual es un ejemplo de esto.
Sin embargo… • El calentamiento observado hasta ahora corresponde
básicamente la respuesta transiente del clima… grandes contribuciones al calentamiento se esperan de los océanos.
• La pausa actual no durará mucho tiempo sin reducir en el futuro próximo las emisiones de GEI (tal como CO2).
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Gracias por su atención [email protected]
Name Author La pausa en el calentamiento y la intervención humana con el sistema clima Francisco Estrada Porrúa
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Two compartment climate model
Climate transient response
Climate sensitivity
Schwartz, S. E. Determination of Earth's transient and equilibrium climate sensitivities from observations over the twentieth century: strong dependence on assumed forcing. Surv. Geophys. 33, 745777 (2012).