Tiempo y Clima: Conceptos Fundamentales
Tiempo: Conjunto de fenómenos atmosféricos en un momento determinado (velocidad del viento, precipitaciones, temperatura). Varía en un espacio corto, días, semanas o meses.
Clima: Condiciones meteorológicas medidas durante un periodo de tiempo prolongado (promedio del estado del tiempo). Abarca periodos de tiempo prolongados, por ejemplo, 30 años.
El Efecto Invernadero
Una parte de las radiaciones infrarrojas pasa a través de la atmósfera, pero la mayor parte es absorbida y reemitida en todas las direcciones por las moléculas de los gases de efecto invernadero y por las nubes. El efecto provocado es el calentamiento de la atmósfera del planeta Tierra y las capas inferiores de la atmósfera. La acción del hombre influye de manera significativa sobre las concentraciones de algunos gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono.
Calentamiento Global y Cambio Climático
Calentamiento global: Calentamiento global del planeta, sobre la base de la temperatura media en toda la superficie de la Tierra.
Cambio climático: Cambios en las características climáticas, como la temperatura, humedad, lluvia, viento y fenómenos meteorológicos severos durante periodos de tiempo prolongados.
Impacto del Cambio Climático
El cambio climático tiene un impacto significativo en diversos sistemas:
- Ecosistemas: Biodiversidad, almacenamiento de carbono, hábitats…
- Sistemas humanos: Agricultura, agua dulce, salud…
- Sistemas urbanos: Transporte, edificios, estilo de vida…
- Sistemas económicos: Energía, fabricación, industrias que utilizan capital natural…
- Sistemas sociales: Equidad, migración, paz y conflicto…
La Ciencia del Cambio Climático
La ciencia del cambio climático permite:
- Entender cómo y por qué está cambiando el clima.
- Evaluar cómo las personas influencian el clima.
- Proyectar cómo puede cambiar el clima en el futuro.
- Apoyar la formulación de políticas y la toma de decisiones, y cambios en el comportamiento.
Importancia de la Ciencia del Cambio Climático
Los datos y las previsiones meteorológicas fiables son importantes para:
- Planificación a corto plazo.
- Respuesta de emergencia.
Los modelos climáticos ayudan a pronosticar escenarios climáticos a largo plazo. Esta información es importante para las evaluaciones de vulnerabilidad y los planes de adaptación, y fomenta un desarrollo adaptado al clima y evita una adaptación deficiente.
Historia de la Ciencia del Cambio Climático
- 1824: Se expone el argumento de que la temperatura de la Tierra puede aumentar por la interposición de la atmósfera.
- 1861: Indicios de que el CO2 y el H2O pueden provocar cambios en el clima.
- 1938: Se demuestra que duplicar la concentración de CO2 en la atmósfera provocaría un aumento de 2°C en la temperatura media global.
- Década de 1950: Creación del campo interdisciplinar de la ciencia del ciclo de carbono.
- 1958: Mediciones de gran precisión de la concentración de CO2 en la atmósfera.
- Década de 1970: Otros gases de efecto invernadero son ampliamente reconocidos.
- 1979: Se celebra la primera conferencia mundial sobre el clima.
- 1988: Se crea un grupo intergubernamental de expertos sobre el cambio climático (IPCC).
- 1990: Se publica el primer informe del IPCC.
El IPCC (Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático)
El IPCC es:
- Órgano de referencia para la evaluación del cambio climático.
- Establecido en 1988 por la OMM y el PNUMA.
- Evalúa información científica, técnica y socioeconómica relevante.
- No realiza investigaciones.
- Miles de científicos de todo el mundo contribuyen a su labor.
¿Cómo funciona el IPCC?
OMM UNEP
Sesión plenaria del IPCC, Mesa del IPCC, Comité ejecutivo del IPCC (Secretaría del IPCC)
- Grupo de trabajo I: Bases físicas.
- Grupo de trabajo II: Impacto, adaptación y vulnerabilidad.
- Grupo de trabajo III: Mitigación del cambio climático.
- Grupo especial sobre los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero.
Autores, autores contribuyentes y revisores.
Informes Importantes Publicados por el IPCC
- Informes de evaluación: Primer informe de evaluación (FAR), Segundo informe de evaluación (SAR), Tercer informe de evaluación (TAR), Cuarto informe de evaluación (AR4) y Quinto informe de evaluación (AR5).
- Informes especiales sobre: Fuentes de energía renovable, Fenómenos extremos y desastres, escenarios de emisiones, aviación, captura y almacenamiento de carbono.
- Informes metodológicos: Directrices para los inventarios nacionales de gas de efecto invernadero, Guía para evaluar los efectos del cambio climático, Uso de la tierra, cambio del uso de la tierra y silvicultura.
- Documentos técnicos: Cambio climático y agua, Ampliaciones de las propuestas de limitación de las emisiones de CO2, Tecnologías, políticas y medidas para mitigar el cambio climático.
¿Qué es el Cambio Climático?
Importante variación estadística en el estado medio del clima o en su variabilidad, que persiste durante un periodo prolongado.
¿Por qué es importante la ciencia en el cambio climático?
Planificación a corto plazo, pronosticación de escenarios climáticos a largo plazo, información importante para las evaluaciones de vulnerabilidad, fomenta un desarrollo adaptado al clima.
Son los fenómenos que ocurren en la atmósfera en un momento determinado, 2. El promedio del estado del tiempo en periodos prolongados, por ejemplo, 30 años.
El tiempo atmosférico, el clima.
¿Quién empezó a medir las concentraciones de CO2 en la atmósfera?
Charles Keeling.
El IPCC
Sintetiza y evalúa los conocimientos del cambio climático.
Radiación Térmica y el Cuerpo Negro
La luz es solo radiación térmica generada por el plasma caliente que hay en el sol. La Tierra también emite radiación térmica, pero de intensidad mucho menor. El balance entre lo que la Tierra absorbe del sol y lo que emite son los dos procesos más importantes que determinan la temperatura terrestre. Los cuerpos no emiten con igual intensidad a todas las frecuencias con longitud de onda. Para estudiar el comportamiento de la distribución de la energía con la longitud de onda observada experimentalmente, se introdujo un objeto idealizado llamado cuerpo negro. Todo cuerpo a temperatura mayor que 0 emite energía en forma de ondas electromagnéticas. Un cuerpo negro es un objeto ideal que absorbe toda la energía electromagnética que incide sobre él; debido a esto, también es emisor perfecto de radiación de forma incandescente con un espectro de emisión continuo característico que depende de su temperatura. No hay ningún objeto que sea un cuerpo negro ideal, pero muchos objetos se comportan como cuerpos negros.
La Ley de Stefan-Boltzmann
La energía J por unidad de área que emite un cuerpo negro es proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta.
Cuanto más alta es la temperatura, más corta es la longitud de onda. Se estima una temperatura de 5800 K del sol, principalmente emitiendo la radiación electromagnética en el rango de luz visible, mientras que la Tierra tiene una energía mucho más baja y emite una radiación infrarroja.
Modelo de Balance de Energía de Dimensión Cero (0dEBM)
La Tierra es tratada como un punto en el espacio (sin latitud, longitud ni altura atmosférica). Únicamente se ocupa de ganancias y pérdidas de energía (radiación) y de la temperatura resultante de este.
Opacidad o Transparencia de la Atmósfera a la Radiación
La absorción por las moléculas de gas atenúa la radiación solar entrante:
- Gran parte de la radiación UV es absorbida por el ozono estratosférico.
- La luz visible pasa a través con poca atenuación.
- En el infrarrojo a 10 um, la radiación de onda larga puede escapar al espacio.
Lo que nos llega a nosotros es la radiación solar, la luz visible en su mayor parte, y una gran parte es ultravioleta, que en su mayor parte es absorbida en la atmósfera. Lo que recibe la Tierra absorbe y remite es de onda larga infrarroja o microonda. Cuando nosotros hablamos de la radiación incidente en un objeto, la radiación llega al objeto, puede ser absorbida, reflejada o transmitida a través del objeto. En el caso de la Tierra, cuando absorbe la energía, la reemite como variación infrarroja. Una parte de la radiación de onda corta que nos llega del sol puede ser absorbida por la noosfera ultravioleta o puede ser reflejada por las nubes, que regresa como radiación de onda corta igual por la superficie. Lo que se absorbe calienta la Tierra y puede ser reemitida otra vez como radiación infrarroja. La luz del sol llega a la Tierra principalmente como luz visible, una parte es ultravioleta y otra parte es casi infrarroja. Lo que es ultravioleta, la mayor parte es absorbida por la atmósfera. Lo que llega como luz visible puede ser reflejada o puede ser absorbida por la Tierra. Lo que es absorbido por la Tierra calienta la Tierra y es reemitida como energía electromagnética que cae dentro del espectro de infrarroja.
Es importante porque esa radiación infrarroja es lo que las moléculas de gases de efecto invernadero son capaces de absorber. El sol emite la radiación solar que es principalmente dentro del rango de luz visible. Esta luz visible, la atmósfera no absorbe esa luz, ahí está una de las ventanas donde puede pasar la luz visible. Los gases de efecto invernadero no absorben esa luz; si lo absorbieran, no nos llegaría la luz del sol. Lo que los gases de efecto invernadero absorben es la energía de la radiación infrarroja que es emitida por la Tierra, lo que es el efecto invernadero natural. Estos absorben la radiación infrarroja y la remiten en todas direcciones. Una parte de la radiación escapa al espacio, pero otra es reemitida hacia arriba, eso hace que nosotros como habitantes tengamos una temperatura terrestre promedio mucho más alta que la que tuviéramos sin atmósfera. Cuando nosotros tengamos el efecto invernadero que es aumentado por el efecto antropogénico, la misma cantidad de esa radiación solar llega a la Tierra, la Tierra la absorbe, la reemite como radiación infrarroja, pero como tenemos más moléculas de gases de efecto invernadero, se absorbe más de ese calor y menos escapa al espacio, y por eso tenemos ese efecto.
Forzamiento Radiativo
Un forzamiento radiativo positivo indica calentamiento del sistema.
Bosques forestales tienen bajo albedo.
Son componentes del forzamiento radiativo: Gases de efecto invernadero, aerosoles, cambios en la cobertura del suelo y radiación solar.
Una fuente del CO2 es la agricultura.
El forzamiento radiativo es el cambio en la irradiancia neta (W/m2).
Los aerosoles pueden aumentar la formación de nubes (verdadero).
Un cambio de cobertura vegetal de bosque a pastizal incrementa el albedo.
La actividad solar es cíclica.
Las erupciones de los volcanes tienen un forzamiento radiativo negativo.