Name Author La pausa en el calentamiento y la intervención humana con el sistema clima Francisco Estrada Porrúa
El balance de energía de la Tierra Radiación entrante = Radiación saliente Nat GEI +30ºC de diferencia! GEI Temperatura global de equilibrio 71% 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/ 3
Evolución del forzamiento radiativo Warming effect Cooling effect http://data.giss.nasa.gov/modelforce/radf.gif 4
Forzamiento radiativo y sus fuentes 5
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 6
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 7
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 8
Atribución y desempeño de modelos 9
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 51 2010. En el periodo 51-2010 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 10
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 11
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) 12
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 Tasa de calentamiento observada 98-2012: 0.05ºC por década 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 13
La pausa en el calentamiento 14
La pausa en el calentamiento 98-?? 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 15
El calentamiento observado http://www.sciencemag.org/content/345/69/860.full 16
Señal de cambio climático y variabilidad de baja frecuencia (AMO) 60 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) 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/ 17 ngeo99.
Características del calentamiento observado y su conexión con determinantes socioeconómicos (1) forcing (NASA) Mitad del siglo 20: inicioradiative del calentamiento sostenido 3.5 GDP CO2 emissions (Gt) 3.0 20,000,000 10,000 2.5 Principal característica: co-quiebre en la tendencia 2.0 de G, NH, SH y del forzamiento radiativo total y 1.5 de GEI en 60 1.0 La tasa de calentamiento después de 60 se 0.5 triplicó en G,0.0NH, SH -0.5 Driver: expansión económica post-wwii y el 00 20 40 60 80 00 aumento continuo entotal el Radiative forzamiento radiativo Forcing Well-Mixed GHG antropogénico Solar Forcing 8,000 W/m2 16,000,000 12,000,000 6,000 8,000,000 4,000 4,000,000 2,000 0 1880 00 20 40 60 80 2000 0 1880 00 20 40 60 80 2000 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/ 18 ngeo99.
La pausa de 40-70 (1) Global temperature Filtered global temperature.8.6.6.4.4.2 C.0.0 00 20 80 60 40 20 80 00 20 80 60 18 40 -.6 20 -.6 00 -.4 80 -.4 00 -.2 -.2 18 C.2 Explicaciones de la pausa de 40-70 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? 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/ ngeo99.
La pausa de 40-70 (2) WWI, Great Depression, WWII RFCO2 2.0 W/m2 1.6 1.2 0.8 0.4 00 20 80 60 40 20 00 18 80 0.0 Reducciones de emisiones de CO2 durante 14-46 no tienen paralelo desde 1751 (e.g., 26% entre 29 y 32) Sin estas reducciones el enfriamiento producido por los aerosoles antropogénicos hubiera sido compensado por el aumento en el forzamiento radiativo de 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/ 20 ngeo99.
La pausa actual en el calentamiento (1) A slowdown in the warming since the late 90s 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 21
La pausa actual en el calentamiento (2) Radiative forcing (NASA) 3.5 3.0 2.5 W/m2 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0-0.5 00 20 40 60 80 00 Total Radiative Forcing Well-Mixed GHG Solar Forcing 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/ 22 ngeo99.
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 (89) 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/ 23 ngeo99.
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/ 24 ngeo99.
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/ 25 ngeo99.
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/ 26 ngeo99.
Efectos sobre el forzamiento radiativo total (TRF) y la temperatura global 0.34 W/m2 con el efecto indirecto de aerosoles 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) 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/ 27 ngeo99.
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). 28
Gracias por su atención f.estradaporrua@vu.nl Name Author La pausa en el calentamiento y la intervención humana con el sistema clima Francisco Estrada Porrúa 29
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). 30