Tercer Informe de Evaluación



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LA CIRCULACIÓN TERMOHALINA

La circulación termohalina es responsable de la mayor parte del transporte meridional de calor en el Océano Atlántico. La circulación termohalina es una inversión de las aguas a escala mundial que se produce en los océanos como consecuencia de diferencias de densidad derivadas de la temperatura y la salinidad. En el Atlántico, el calor es transportado por las aguas cálidas de la superficie que fluyen hacia el Norte y las aguas salinas frías del Atlántico Norte que regresan a mayor profundidad. La circulación termohalina del Atlántico puede sufrir un reordenamiento como consecuencia de perturbaciones en la flotabilidad superficial, en la que influyen las precipitaciones, la evaporación, el escurrimiento continental, la formación de hielo marino y el intercambio de calor, procesos todos ellos que podrían cambiar con consecuencias para el clima regional y mundial. Es probable también que las interacciones entre la atmósfera y el océano sean de importancia considerable en un período decenal y a escalas temporales más amplias, cuando está en juego la circulación termohalina. La interacción entre el forzamiento atmosférico a gran escala, con calentamiento y evaporación en las latitudes bajas y un enfriamiento y un aumento de las precipitaciones en las latitudes altas, constituyen la base de una inestabilidad potencial de la circulación termohalina actual en el Atlántico. El ENOA también puede influir en la circulación termohalina del Océano Atlántico al alterar el balance de agua dulce en la zona tropical del Atlántico, proporcionando así un acoplamiento entre las latitudes bajas y altas. Las incertidumbres en la representación de corrientes a pequeña escala sobre los fondos y a través de estrechos angostos y de la convección oceánica limitan la capacidad de los modelos para simular situaciones caracterizadas por cambios fundamentales de la circulación termohalina. Debido a la menor salinidad del Pacífico Norte, no existe una circulación termohalina profunda en el Pacífico.

LOS FENÓMENOS NO LINEALES Y EL CAMBIO CLIMÁTICO RÁPIDO

Existe la posibilidad de que se produzcan cambios rápidos e irreversibles

en el sistema climático, pero hay un alto grado de incertidumbre

en torno a los mecanismos que están en juego y por ende también en

cuanto a la probabilidad o la escala temporal de esas transiciones. El

sistema climático abarca muchos procesos y retroacciones que interactúan

en formas no lineales complejas. Esta interacción puede crear

umbrales en el sistema climático que pueden ser traspasados si el sistema

es suficientemente perturbado. Hay muestras extraídas de los

núcleos de hielo polar que sugieren que los regímenes atmosféricos

podrían cambiar en el lapso de unos pocos años y que los cambios

hemisféricos a gran escala pueden evolucionar en tan sólo unos pocos

decenios. Por ejemplo, la posibilidad de que exista un umbral de transición

rápida de la circulación termohalina del Atlántico hacia un estado

de colapso se ha demostrado con una jerarquía de modelos. Aún no

se sabe exactamente cuál es ese umbral y cuál es el grado de probabilidad

de que las actividades humanas lleven a que se traspase ese

umbral (véase la Sección F.6). La circulación atmosférica puede caracterizarse

por distintas modalidades predominantes; por ejemplo, puede

derivarse del ENOA y de la OAN/OA, y puede cambiar de fase rápidamente. La teoría básica y los modelos sugieren que el cambio climático puede manifestarse en primer lugar mediante cambios en la frecuencia de ocurrencia de estas modalidades. Los cambios en la vegetación, ya sea debido a la deforestación antropógena directa o a causa del calentamiento de la Tierra, podrían ocurrir rápidamente e inducir un nuevo cambio climático. Se supone que la rápida creación del Sahara hace alrededor de 5.500 años representa un ejemplo de ese cambio no lineal en la cubierta terrestre.

D. 3 Técnicas de regionalización

En el SIE, la información climática regional se encaró solo hasta cierto

punto. Las técnicas utilizadas para aumentar el grado de detalle a

nivel regional han mejorado considerablemente desde el SIE y se están

aplicando a un nivel más general. Estas técnicas pueden clasificarse

en tres categorías: MCGAO de resolución alta y variable; modelos climáticos

regionales (MCR) (o de una zona inclusiva limitada); y métodos

empíricos/estadísticos y estadísticos/dinámicos. Las técnicas

tienen distintas virtudes y defectos, y su uso a escala continental

depende en gran medida de las necesidades de cada aplicación en

particular.

Los MCGAO de baja resolución en general simulan bien las características de la circulación atmosférica general. A escala regional, los modelos muestran desviaciones medias por zona que varían enormemente de una región a otra y de un modelo a otro, y las desviaciones de los valores medios por zona de la temperatura estacional a nivel subcontinental son normalmente de ± 4ºC, y las desviaciones de las precipitaciones son de entre - 40% y + 80%. Esto representa un avance importante en comparación con los MCGAO evaluados en el SIE.

La evolución de los Modelos de la circulación general de la atmósfera (MCGA) de alta resolución y de resolución variable desde el SIE muestra en general que la dinámica y las corrientes en gran escala representadas en los modelos mejoran a medida que aumenta la resolución. Sin embargo, en algunos casos, los errores sistemáticos son más graves que en los modelos de resolución más baja, aunque se han documentado solamente unos pocos resultados.

Los MCR de alta resolución han madurado considerablemente desde el SIE. En todos los modelos regionales se ha mejorado de manera coherente el grado de detalle espacial del clima simulado, en comparación con los MCGA. Los MCR que se basan en las condiciones de contorno observadas muestran desviaciones de las temperaturas cuyo promedio por zona (escalas regionales de 105 a 106 km2) es en general menor de 2ºC, mientras que las desviaciones de las precipitaciones son inferiores al 50%. La labor de regionalización indica que, a escalas más finas, la magnitud o el signo de los cambios pueden ser muy diferentes de los de los valores medios de zonas más extensas. Existe un margen de variación relativamente amplio entre los modelos, pero no se sabe exactamente a qué causa debe atribuirse.

D. 4 Evaluación general de la capacidad de simulación

Los modelos acoplados han evolucionado y mejorado considerablemente

desde el SIE. En general, permiten hacer simulaciones creíbles
del clima, por lo menos a escala subcontinental y en escalas temporales

que van desde lo estacional a lo decenal. Los modelos acoplados,

como categoría, se consideran instrumentos apropiados para hacer proyecciones

útiles de climas futuros. Estos modelos no pueden aún simular

todos los aspectos del clima (p.ej., todavía no pueden explicar plenamente

la tendencia observada en las diferencias de temperatura entre

la superficie del planeta y la troposfera desde 1979). Las nubes y la

humedad siguen generando mucha incertidumbre, pero la simulación

de esas magnitudes ha ido mejorando gradualmente. No hay ningún

modelo que pueda considerarse “el mejor”, sino que es importante utilizar

los resultados de una serie de modelos acoplados cuidadosamente

evaluados para analizar los efectos de las distintas formulaciones. Los

fundamentos que explican esa mayor confianza que inspiran actualmente

los modelos son los resultados obtenidos por los modelos en los aspectos

que se indican a continuación.

AJUSTE DE FLUJO

La confianza general en las proyecciones de los modelos ha aumentado al mejorar los resultados de varios modelos que no aplican el ajuste de flujo. Estos modelos utilizan actualmente simulaciones estables del clima en la superficie del planeta a lo largo de varios siglos que son consideradas de suficiente calidad como para poder ser utilizadas a fin de proyectar los cambios climáticos. Los cambios que han permitido que muchos modelos puedan actualmente ejecutarse sin ajustes de flujo han surgido como consecuencia de los progresos alcanzados tanto en los componentes atmosférico como oceánico. En el modelo atmosférico, los avances más notables se han logrado en lo que respecta a la convección, la capa límite, las nubes y los flujos de calor latentes en la superficie. En el modelo oceánico, se han mejorado los aspectos relativos a la resolución, la mezcla en la capa límite y la representación de los remolinos. Los resultados de los estudios del cambio climático realizados con modelos que utilizan el ajuste de flujo y con modelos que no lo usan coinciden en términos generales; sin embargo, el diseño de modelos estables que no utilizan el ajuste de flujo aumenta la confianza en su capacidad para simular climas futuros.

EL CLIMA DEL SIGLO XX

La confianza en la capacidad de los modelos para proyectar climas futuros

ha aumentado gracias a la capacidad de varios modelos para

reproducir las tendencias de aumento de la temperatura del aire en la

superficie durante el siglo XX como consecuencia de la mayor con


centración de gases de efecto invernadero y aerosoles de sulfatos. Esto

se ilustra en la Figura 13. Sin embargo, solamente se han utilizado

escenarios hipotéticos de aerosoles de sulfatos y es posible que no se

hayan incluido en los modelos las contribuciones de algunos otros pro


cesos y forzamientos. Algunos estudios de modelización sugieren que,

si se incluyen otros forzamientos como la variabilidad solar y los aero-–0,4

Cambio climático 2001–– La base científica

análisis de los fenómenos extremos en ambas observaciones (véase la Sección B.6) y en los modelos acoplados no está en general plenamente desarrollado.

VARIABILIDAD INTERANUAL

La capacidad de los modelos acoplados para simular el ENOA ha mejorado; sin embargo, su variabilidad se desplaza hacia el oeste y su potencial es en general subestimado. Algunos modelos acoplados, cuando se les incorpora datos adecuados sobre los vientos superficiales y la capa subsuperficial de los océanos, han tenido cierto grado de éxito en predecir fenómenos de ENOA.

COMPARACIONES ENTRE MODELOS

La frecuencia cada vez mayor con que se hacen comparaciones sistemáticas entre modelos es la más clara demostración del aumento de la capacidad de los modelos climáticos. Por ejemplo, el Proyecto de comparación de modelos acoplados (CMIP) permite evaluar y comparar de manera más amplia y sistemática modelos acoplados ejecutados con una configuración estandarizada y que responden a un forzamiento estandarizado. Actualmente se ha demostrado que es posible cuantificar en cierta medida las mejoras obtenidas con respecto a los resultados de los modelos acoplados. El Proyecto de comparación de modelos paleoclimáticos (PMIP) compara modelos del clima de mediados del período Holoceno (hace 6.000 años) y el Último Máximo Glacial (hace 21.000 años). La capacidad de estos modelos para simular algunos aspectos de los paleoclimas, comparados con una serie de datos paleoclimáticos indirectos, otorga confiabilidad a los modelos (por lo menos en cuanto al componente atmosférico) con respecto a una serie de forzamientos diferentes.

Temperatura media mundial observada y simulada

1,0


0,8

Observación

pasada de controlpasada 1

pasada 2

pasada 3

Anomalía de la temperatura (°C)


0,6

0,4


0,2

0


  • 0,2

soles de origen volcánico, es posible mejorar algunos aspectos de la

simulación de la variabilidad del clima del siglo XX.

FENÓMENOS EXTREMOS

El análisis de los fenómenos extremos simulados por los modelos climáticos

y la confianza en dichas simulaciones están aún en una etapa

incipiente, particularmente en lo que respecta a la trayectoria y la

frecuencia de las tormentas. Los modelos climáticos están simulando

vórtices similares a los ciclones tropicales, pero su interpretación es

todavía muy incierta, por lo que es preciso ser cauto con respecto a las

proyecciones de los cambios en los ciclones tropicales. No obstante, el

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990

Año

Figura 13: Anomalías (°C) observadas y simuladas mediante modelos de la temperatura media anual a nivel mundial, en relación con el promedio de las observaciones del período comprendido entre 1900 y 1930. Puede verse la simulación de control y las tres simulaciones independientes realizadas por un MCGAO utilizando el mismo forzamiento de gases de efecto invernadero (GEI) y aerosoles, en condiciones iniciales ligeramente diferentes. Las tres simulaciones realizadas incluyendo GEI y aerosoles se identifican como ‘pasada 1’, ‘pasada 2’ y ‘pasada 3’ respectivamente. [Basado en la Figura 8.15]


Resumen técnico del Grupo de trabajo I del IPCC

E. La detección de la influencia humana en el cambio climático

En las Secciones B y C se describieron los cambios observados en el

pasado en el clima y en los agentes de forzamiento respectivamente. En

la sección D se examinó la capacidad de los modelos climáticos para

predecir la respuesta del sistema climático a esos cambios en el forzamiento.

En esta Sección se utiliza esa información para analizar la

cuestión de si es posible detectar una influencia humana en el cambio

climático ocurrido hasta el presente.

Es importante examinar este aspecto. En el SIE se llegó a la conclusión de que “el balance de las pruebas sugiere que existe una influencia humana perceptible en el clima mundial”. Allí se señaló que la detección y la atribución de las señales antropógenas de cambio climático se lograrían mediante una progresiva acumulación de pruebas. En el SIE también se señalaron las incertidumbres existentes con respecto a una serie de factores, entre ellos la variabilidad interna y la magnitud y las características del forzamiento y de la respuesta, lo que les impidió llegar a una conclusión más firme.

E.1 El significado de los términos detección y atribución La detección es el proceso de demostrar que un cambio observado es muy diferente (desde el punto de vista estadístico) de lo que podría considerarse un efecto de la variabilidad natural. La atribución es el proceso de establecer las relaciones de causa y efecto con cierto grado definido de confianza, incluida la evaluación de hipótesis concurrentes.
La respuesta a los cambios antropógenos en el forzamiento climático se

produce en un entorno de variabilidad climática natural sometida a forzamientos

internos y externos. La variabilidad climática interna, es

decir, la variabilidad climática no forzada por agentes externos, ocurre

en todas las escalas temporales, desde semanas hasta siglos e incluso

milenios. Los componentes lentos del clima, como los océanos, desempeñan

funciones de particular importancia en las escalas temporales

decenales y seculares porque forman parte de la variabilidad meteorológica.

Por lo tanto, el clima es capaz de producir variaciones de magnitud

considerable en escalas temporales prolongadas, a pesar de no recibir

influencias externas. Las variaciones (señales) climáticas determinadas

por fuerzas externas pueden deberse a cambios en los agentes de forzamiento

natural, como la radiación solar o los aerosoles de origen volcánico,

o a cambios en los agentes de forzamiento antropógenos, como un

aumento de las concentraciones de GEI o aerosoles. La presencia de esta

variabilidad natural del clima natural significa que la detección y la

atribución de los cambios climáticos antropógenos es un problema estadístico

de distinguir la “señal” del “ruido”. Los estudios de detección

demuestran si un cambio observado es o no muy raro desde el punto de

vista estadístico, pero ello no significa necesariamente que comprendamos

sus causas. La atribución del cambio climático a causas antropógenas

requiere un análisis estadístico y la evaluación cuidadosa de un sinnúmero

de pruebas diferentes para demostrar, dentro de un margen de

error predeterminado, que los cambios observados:



  • es improbable que sean causados íntegramente por la variabilidad interna;

  • son congruentes con las respuestas estimadas a una determinada combinación de forzamientos antropógenos y naturales; y

  • no concuerdan con otras explicaciones físicamente factibles del cambio climático reciente que excluyen elementos importantes de la combinación de forzamientos en cuestión.

E.2 Un registro de observaciones más prolongado y analizado en mayor detalle De acuerdo con el registro instrumental, tres de los últimos cinco años (1995, 1997 y 1998) fueron los más cálidos a nivel mundial. Se ha estimado la incidencia de los errores en el muestreo de las observaciones incluidas en el registro de temperaturas medias a nivel mundial y hemisférico. También se ha logrado comprender mejor los errores y las incertidumbres del registro de temperaturas obtenidas mediante satélites (equipo de sondeo de microondas (MSU)). La mayor parte de las discrepancias entre los datos obtenidos con los equipos de sondeo de microondas y la información de radiosondas ya han sido resueltas, aunque aún no se ha encontrado una explicación cabal y completa de la tendencia observada en la diferencia de temperatura entre la superficie del planeta y la capa inferior de la troposfera (véase la Sección B). Se han hecho nuevas reconstrucciones de las temperaturas de los últimos 1.000 años que indican que los cambios de temperatura en los últimos 100 años probablemente no sean de origen natural en su totalidad, incluso teniendo en cuenta las grandes incertidumbres en las reconstrucciones de los paleoclimas (véase la Sección B).

E.3 Estimaciones de la variabilidad interna según los nuevos modelos De acuerdo con las estimaciones de los modelos actuales, es muy improbable que el calentamiento registrado en los últimos 100 años se deba exclusivamente a la variabilidad interna. El registro instrumental data de épocas recientes y abarca el período de influencia humana y los registros paleoclimáticos incluyen variaciones forzadas de forma natural, como las debidas a los cambios en la irradiancia solar y la frecuencia de erupciones volcánicas de gran magnitud. Estas limitaciones dejan pocas alternativas, aparte del uso de simulaciones con modelos acoplados, para estimar la variabilidad climática interna. Desde el SIE se han utilizado más modelos para estimar la magnitud de la variabilidad climática


1850 1950

0,6


HadCM2

0,6
0,4

0,4

0,2


0,2

0,0


0,0

  • 0,2

  • 0,2

  • 0,4

  • 0,4

0 200 400 600 800 1000

1850 1950

0,6


GFDL

0,6


0,4

0,4


0,2

0,2


0,0

0,0


  • 0,2

  • 0,2

  • 0,4

  • 0,4

0 200 400 600 800 1000

1850 1950

0,6


HAM3L

0,6


0,4

0,4


0,2

0,2


0,0

0,0


  • 0,2

  • 0,2

  • 0,4

  • 0,4

0 200 400 600 800 1000

Años

Figura 14: Anomalías en la temperatura media del aire en la superficie mundial, según simulaciones de control realizadas respecto de un período de 1000 años con tres modelos climáticos diferentes – Hadley, Geophysical Fluid Dynamics Laboratory y Hamburgo –, comparadas con el registro instrumental reciente. Ninguna de las simulaciones de control realizadas con estos modelos muestra una tendencia en la temperatura del aire en la superficie tan pronunciada como la tendencia observada. Si la variabilidad interna es correcta en estos modelos, es probable que el calentamiento observado últimamente no se deba a la variabilidad producida dentro del sistema climático por sí solo. [Basado en la Figura 12.1]


interna, y en la Figura 14 se da un ejemplo representativo de ello.

Como puede verse, la variabilidad interna a escala mundial muestra

un amplio margen de variación en esos modelos. Las estimaciones de

la variabilidad a escalas temporales más prolongadas que tienen importancia

para los estudios de detección y atribución son inciertas, pero

a escalas temporales interanuales y decenales algunos modelos muestran

una variabilidad similar o mayor que la observada, aunque los modelos

no incluyen una varianza de las fuentes externas. Las conclusiones

sobre la detección de una señal antropógena son independientes

del modelo utilizado para estimar la variabilidad interna, y los cambios

recientes no pueden atribuirse a una variabilidad puramente interna,

aun cuando la amplitud de las variaciones internas simuladas

se multiplique por dos o por un factor quizás mayor. Los estudios más

recientes de detección y atribución no han encontrado pruebas de que

la variabilidad interna en la superficie estimada por los modelos sea

incongruente con la variabilidad residual que queda en las observaciones

después de eliminar las señales antropógenas estimadas en las

escalas espaciales y temporales amplias utilizadas en los estudios de

detección y atribución. Sin embargo, debe tenerse presente que la capacidad

para detectar incongruencias es limitada. Como se indica en

la Figura 14, ninguna simulación de control realizada por un modelo

muestra una tendencia en la temperatura del aire en la superficie tan

marcada como la tendencia observada en los últimos 1.000 años.

E.4 Nuevas estimaciones de las respuestas al forzamiento natural Las evaluaciones basadas en los principios de la física y las simulaciones de los modelos indican que es improbable que el forzamiento natural pueda por sí solo explicar el calentamiento de la Tierra observado recientemente o los cambios observados en la estructura vertical de la temperatura de la atmósfera. Los modelos océano-atmósfera plenamente acoplados han utilizado reconstrucciones de los forzamientos solar y volcánico en los últimos uno a tres siglos para estimar la contribución del forzamiento natural a la variabilidad y el cambio climáticos. Si bien la reconstrucción de los forzamientos naturales es incierta, la inclusión de sus efectos provoca un aumento en la varianza a escalas temporales más prolongadas (de varios decenios). Esto determina que la variabilidad de baja frecuencia sea más similar a la que se deduce de las reconstrucciones paleoclimáticas. Es probable que el forzamiento natural neto (es decir, solar más volcánico) haya sido negativo en los últimos dos decenios, y tal vez incluso en los últimos cuatro decenios. Las evaluaciones estadísticas confirman que es improbable que la variabilidad natural simulada, sometida a forzamientos tanto internos como naturales, pueda explicar el calentamiento observado en la segunda mitad del siglo XX (véase la Figura 15). Sin embargo, hay pruebas de una influencia volcánica detectable en el clima, e indicios de que ha habido una influencia solar detectable, especialmente en los primeros años del siglo XX. Aun cuando los modelos pudieran subestimar la magnitud de la respuesta al forzamiento solar o volcánico, las características espaciales y son tan particulares que esos efectos no pueden explicar por sí solos los cambios de temperatura observados a lo largo del siglo XX.



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