Tercer Informe de Evaluación



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E.5 Sensibilidad a las estimaciones de las señales de cambios climáticos Hay una amplia gama de pruebas de la concordancia cualitativa entre los cambios climáticos observados y las respuestas de los
Cambio climático 2001–– La base científica

modelos al forzamiento antropógeno. Los modelos y las observaciones muestran un aumento de la temperatura a nivel mundial, un mayor contraste entre la temperatura de la superficie terrestre y los océanos, una disminución de la extensión del hielo marino, una recesión de los glaciares y un aumento de las precipitaciones en las latitudes altas del hemisferio norte. Sigue habiendo algunas incongruencias cualitativas, entre ellas el hecho de que los modelos predicen un ritmo de calentamiento más rápido en las capas medias a superiores de la troposfera que lo que se observa en los registros de temperatura troposférica obtenidos mediante satélites o radio-sondas.

Todas las simulaciones con gases de efecto invernadero y aerosoles de sulfatos que se han utilizado en los estudios de detección han descubierto que se requiere una contribución antropógena considerable para explicar las tendencias observadas en la superficie del planeta y en la troposfera durante por lo menos los últimos 30 años. Desde el SIE se han realizado más simulaciones con aumentos en los GEI y cierto grado de representación de los efectos de los aerosoles. Varios estudios han incluido una representación explícita de los GEI (en lugar de un aumento equivalente en el CO2). Algunos también han incluido cambios en el ozono troposférico, un ciclo interactivo del azufre, un tratamiento radiativo explícito de la dispersión de los aerosoles de sulfatos y estimaciones más precisas de los cambios en el ozono estratosférico. En términos generales, si bien la detección de la respuesta climática a esos otros factores antropógenos es a menudo ambigua, la detección de la influencia de los GEI en los cambios de la temperatura de la superficie en los últimos 50 años es indiscutible. En algunos casos se han hecho conjuntos de simulaciones para reducir el ruido de fondo en las estimaciones de la respuesta dependiente de la escala temporal. Algunos estudios han evaluado la variación estacional de la respuesta. A causa de las incertidumbres en las estimaciones de las señales del cambio climático, ha sido difícil atribuir el cambio climático observado a una determinada combinación de influencias antropógenas y naturales, pero todos los estudios han llegado a la conclusión de que se requiere una contribución antropógena considerable para explicar las tendencias observadas en la superficie del planeta y la troposfera durante por lo menos los últimos 30 años.

E.6 Una mayor variedad de técnicas de detección

TEMPERATURA

La influencia humana en el clima puede demostrarse con una gama mucho más amplia de técnicas de detección. Uno de los avances más importantes que se han logrado desde el SIE es el uso de una mayor variedad de técnicas y la evaluación del grado de independencia entre los resultados y las hipótesis de trabajo que se utilizan al aplicar esas técnicas. Algunos estudios han utilizado correlaciones entre configuraciones, y hay estudios de detección óptima que han utilizado una o más configuraciones fijas y configuraciones que varían con el tiempo y algunas otras técnicas. El mayor número de estudios realizados, la amplia gama de técnicas utilizadas, el mayor rigor con que se evalúa el papel del forzamiento antropógeno en el clima y la solidez de los resultados a la luz de las hipótesis utilizadas al aplicar esas técnicas han reforzado la confianza en estos aspectos de la detección y la atribución.

Los resultados dependen de la magnitud de las escalas temporales y

espaciales que se consideren. Se necesitan datos de varios decenios para


Resumen técnico del Grupo de trabajo I del IPCC 49

a) b)


FORZAMIENTO NATURAL: Temperaturas mediasFORZAMIENTO ANTROPÓGENO: Temperaturas medias

anuales a nivel mundial anuales a nivel mundial



  • 1,0

  • 0,5

0,0

0,5


1,0

  • 1,0

  • 0,5

0,0

0,5


1,0

Anomalías de temperaturas (°C)

MODELO

OBSERVACIONES



Anomalías de temperaturas (°C)

MODELO


OBSERVACIONES

1850 1900 1950 2000 1850 1900 1950 2000

Año Año
c)
TODO TIPO DE FORZAMIENTO: Temperaturas medias anuales a nivel mundial

MODELO


OBSERVACIONES

  • 1,0

  • 0,5

0,0

0,5


1,0

Anomalías de temperaturas (°C)

1850 1900 1950 2000
Año

Figura 15: Anomalías en las temperaturas medias de la superficie mundial con respecto al promedio del período comprendido entre 1880

y 1920 de acuerdo con el registro instrumental, comparadas con conjuntos de cuatro simulaciones realizadas con un modelo climático

acoplado océano-atmósfera, forzado con: a) fuerzas solares y volcánicas únicamente; b) fuerzas antropógenas, entre ellas gases de

efecto invernadero (GEI) bien mezclados, cambios en el ozono estratosférico y troposférico y los efectos directos e indirectos de los

aerosoles de sulfatos, y c) con todos los tipos de forzamiento, tanto naturales como antropógenos. La línea gruesa muestra los datos instrumentales,

mientras que las líneas finas indican las distintas simulaciones de cada conjunto de cuatro. Debe tenerse presente que los

datos corresponden a promedios anuales. Los datos del modelo son solamente muestras tomadas de los valores registrados en los lugares

en que se realizan observaciones. Los cambios en los aerosoles de sulfatos se calcularon en forma interactiva, y los cambios en el

ozono troposférico se calcularon aparte, utilizando un modelo de transporte de sustancias químicas. Los cambios en el brillo de las nubes

(el primer efecto indirecto de los aerosoles de sulfatos) se calcularon mediante una simulación aparte y se incluyeron en el modelo. Los

cambios señalados en el ozono estratosférico son resultado de las observaciones. El forzamiento volcánico y solar se calculó sobre la

base de combinaciones publicadas de datos medidos e indirectos. El forzamiento antropógeno neto en 1990 fue de 1,0 Wm-2 , incluido un

enfriamiento neto de 1,0 Wm-2 debido a los aerosoles de sulfatos. El forzamiento natural neto en 1990 fue de 0,5 Wm-2 en comparación

con 1860, y en 1992 hubo un enfriamiento neto de 2,0 Wm-2 a causa del Monte Pinatubo. Otros modelos forzados con fuerzas antropógenas

generaron resultados similares a los indicados en la figura b).

[Basado en la Figura 12.7]

separar las señales forzadas de la variabilidad interna. Se ha demostrado efectos de distintos factores sobre el clima. La inclusión de la

mediante estudios basados en hipótesis que los cambios de tempera-dependencia temporal de las señales ha ayudado a distinguir los fortura

en la superficie del planeta sólo pueden detectarse a escalas del zamientos naturales de los antropógenos. A medida que se van

orden de 5.000 km. Esos estudios indican que el grado de concordan-incluyendo tipos diferentes de respuestas, se plantea inevitablemente

cia entre las simulaciones y las observaciones que han descubierto los el problema de la degeneración (distintas combinaciones de caracteestudios

de correlación de tendencias es similar al que cabría esperar rísticas que dan resultados casi idénticos a las observaciones). Sin

en teoría. embargo, aunque se incluyan en el análisis todas las respuestas más

importantes, los GEI siguen emitiendo una señal clara y perceptible.

La mayoría de los estudios de atribución han llegado a la conclusión Por otra parte, la mayoría de las estimaciones de los modelos que

de que, en los últimos 50 años, la velocidad y la magnitud estimadas tienen en cuenta tanto los GEI como los aerosoles de sulfatos con-

del calentamiento de la Tierra causado únicamente por el aumento de cuerdan con las observaciones correspondientes a ese período. La

la concentración de los gases de efecto invernadero son similares o máxima concordancia entre las simulaciones de los modelos y las

superiores a la velocidad y la magnitud del calentamiento observado. observaciones de los últimos 140 años se produce cuando se incluyen

Los estudios de atribución tratan de resolver la cuestión de “si la tanto los factores antropógenos como los naturales (véase la Figura 15).

magnitud de la respuesta simulada a un determinado forzamiento Estos resultados indican que los forzamientos incluidos son suficoncuerda

con las observaciones”. El uso de técnicas de señales cientes para explicar los cambios observados, pero no excluye la posimúltiples

ha permitido hacer estudios que pueden diferenciar los bilidad de que hayan contribuido además otros forzamientos.


50 Cambio climático 2001–– La base científica

En términos generales, la magnitud de la respuesta de la temperatura pero sigue habiendo discrepancias entre la respuesta que muestran

al aumento de las concentraciones de los GEI es congruente con los modelos y la respuesta observada ante otros factores naturales y

las observaciones en las escalas consideradas (véase la Figura 16), antropógenos.

a)
Factores de escala que deben aplicarse a las señales simuladas por modelos

G

GS GSIO GS



GS GSI

GS GS GS G

G

G

SIO



S

S

N



So

So


V

  • 1

0

1

2



G GS GSIO

GS GS GSI GS GS GS

G

G

G



SIO

S

S



N So

So V


Estimación de las contribuciones al calentamiento ocurrido en el siglo XX (°C/siglo)

  • 1,0

  • 0,5

0,0

0,5


1,0

1,5


2,0

b)


Figura 16: a) Estimaciones de los “factores de escala” por los cuales debe multiplicarse la amplitud de varias señales simuladas mediante modelos a fin

de reproducir los cambios correspondientes en el registro de observaciones. Las barras verticales indican el intervalo o margen de incertidumbre de entre

5 y 95% que se debe a la variabilidad interna. Si un intervalo abarca la unidad, ello significa que esa combinación de amplitud de forzamiento y respuesta

simulada por el modelo concuerda con el cambio respectivo observado, mientras que, si un intervalo abarca el cero, ello significa que la señal simulada

por ese modelo no es detectable. Las señales se definen como la respuesta media conjunta al forzamiento externo expresada en temperaturas a gran

escala (>5 000 km) cercanas a la superficie durante el período comprendido entre 1946 y 1996, en comparación con el promedio correspondiente al período

1896-1996. El primer asiento (G) muestra el factor de escala y el intervalo de confianza de entre 5 y 95% obtenido a partir de la hipótesis de que

las observaciones reflejan solamente una respuesta a los gases de efecto invernadero (GEI) más la variabilidad interna.El intervalo es muy inferior a uno

(en consonancia con los resultados de otros modelos), lo que significa que los modelos forzados únicamente con GEI predicen en forma por demás excesiva

la señal de calentamiento observada.Los ocho asientos siguientes muestran los factores de escala correspondientes a las respuestas simuladas por

modelos al forzamiento causado por GEI y sulfatos (GS); en dos casos se incluye el forzamiento indirecto de sulfatos y ozono troposférico y en uno de

ellos, además, el agotamiento del ozono estratosférico (GSI y GSIO, respectivamente).Todos los intervalos, salvo uno (CGCM1), son congruentes con

la unidad. Por lo tanto, hay pocas pruebas de que los modelos pronostican sistemáticamente en forma insuficiente o excesiva la amplitud de la respuesta

observada cuando parten de la hipótesis de que las señales GS y la variabilidad interna simuladas por modelos son una representación adecuada

(en otras palabras, que el forzamiento natural tuvo un efecto neto reducido en este diagnóstico). La variabilidad residual observada concuerda con esta

hipótesis en todos los casos excepto en uno (ECHAM3, señalado con un asterisco). Uno se ve obligado a utilizar esta hipótesis para poder incluir modelos

para los cuales se dispone únicamente de una simulación de la respuesta antropógena, pero las estimaciones de la incertidumbre en estos casos de

una sola señal son incompletas, ya que no tienen en cuenta la incertidumbre en la respuesta inducida por forzamientos naturales. Estos intervalos indican,

sin embargo, la gran confianza con que puede descartarse la variabilidad interna, tal como la simulan estos diversos modelos, como forma de explicar

los cambios recientes en la temperatura cercana a la superficie. Los tres asientos siguientes – que permiten hacer un análisis más completo de la

incertidumbre – muestran los factores de escala aplicados a las señales individuales de los GEI (G), los sulfatos (S), la combinación de fuerzas solares

y volcánicas (N), el forzamiento solar por sí solo (So) y el forzamiento volcánico por sí solo (V), en los casos en que se han realizado las simulaciones pertinentes.

En esos casos se calculan muchos factores simultáneamente, para tener en cuenta la incertidumbre en cuanto a la amplitud de la respuesta inducida

por forzamientos naturales. La incertidumbre aumenta pero la señal de los GEI sigue detectándose de manera constante. En un caso (ECHAM3)

el modelo parece asignar un valor excesivo a la respuesta correspondiente a los GEI (el intervalo del factor de escala de la señal G no abarca la unidad),

pero este resultado depende en parte del componente de la simulación de control que se utilice para definir el espacio de detección.Tampoco se sabe

cuál sería la respuesta si se incluyera una señal volcánica.En los casos en que se incluye tanto el forzamiento solar como el volcánico (HadCM2 y HadCM3),

las señales G y S siguen siendo detectables y congruentes con la unidad, con independencia de que las señales naturales se calculen en forma conjunta

o separada (lo que hace que surjan errores diferentes en las respuestas S y V).

b) Estimaciones de las contribuciones al calentamiento medio mundial durante el siglo XX, sobre la base de los resultados indicados en a), con intervalos

de confianza de entre 5 y 95%. A pesar de que las estimaciones varían de acuerdo con la señal del modelo y la hipótesis de forzamiento considerada,

y son más inciertas cuando se estima más de una señal, todas indican una contribución importante del cambio climático antropógeno al calentamiento

observado durante el siglo XX. [Basado en la Figura 12.12]

Resumen técnico del Grupo de trabajo I del IPCC

Las incertidumbres en cuanto a otros forzamientos incluidos no impiden detectar el efecto de los gases de efecto invernadero antropógenos en los últimos 50 años. El forzamiento producido por los sulfatos, aunque incierto, fue negativo durante ese período. Se estima que los cambios en el forzamiento natural durante la mayor parte de ese período también fueron negativos. En consecuencia, la detección de la influencia de los GEI antropógenos no puede descartarse debido a la incertidumbre en cuanto al forzamiento de los aerosoles de sulfatos, o porque el forzamiento natural no se incluyó en todas las simulaciones de los modelos. Los estudios que diferencian y separan las respuestas a los GEI, a los aerosoles de sulfatos y al forzamiento natural dan lugar a estimaciones dudosas de la amplitud de las señales de los aerosoles de sulfatos y el forzamiento natural, pese a lo cual casi todos los estudios pueden detectar la presencia de la señal de los GEI antropógenos en los registros climáticos recientes.

Los métodos de detección y atribución utilizados deberían ser invulnerables a los errores en la amplitud de la respuesta media mundial a los distintos forzamientos. De acuerdo con los métodos de estimación de señales utilizados en este informe, la amplitud de la señal se calcula sobre la base de las observaciones y no de la amplitud de la respuesta simulada. En consecuencia, las estimaciones son independientes de los factores que determinan la amplitud simulada de la respuesta, como la sensibilidad del clima del modelo utilizado. Además, si la señal que emite un forzamiento determinado se calcula en forma individual, la amplitud es en gran parte independiente de la magnitud del forzamiento utilizado para obtener la respuesta. La incertidumbre en cuanto a la amplitud del forzamiento solar y del forzamiento indirecto de los aerosoles de sulfatos no debería afectar la magnitud de la señal estimada.

NIVEL DEL MAR

Es muy probable que el calentamiento ocurrido durante el siglo XX haya contribuido considerablemente al aumento observado en el nivel del mar, debido a la expansión térmica del agua del mar y a una disminución generalizada del hielo terrestre. Habida cuenta de las incertidumbres actuales, tanto las observaciones como los modelos coinciden en indicar que la elevación del nivel del mar no registró una aceleración significativa durante el siglo XX.

E.7 Incertidumbres que aún subsisten en la detección y la atribución Se han hecho algunos progresos en cuanto a reducir la incertidumbre, aunque aún subsisten muchas de las causas de incertidumbre señaladas en el SIE. Entre ellas cabe mencionar:


  • Discrepancias en el perfil vertical del cambio de temperatura en la troposfera que indican las observaciones y los modelos. Si bien estas discrepancias aún no se han resuelto por completo, se han reducido a medida que en los modelos se han ido introduciendo los forzamientos y su evolución de forma más realista. Además, las simulaciones de los modelos no pueden reproducir íntegramente la diferencia entre las tendencias observadas en los últimos dos decenios en la superficie del planeta y en las capas inferiores de la troposfera.

  • Grandes incertidumbres en las estimaciones de la variabilidad climática interna derivadas de los modelos y las observaciones. Como ya se señaló, es improbable (rayando en lo muy improbable) estas incertidumbres sean lo suficientemente grandes como para poder desechar por completo la tesis de que ha ocurrido un cambio climático perceptible.

  • Una incertidumbre considerable en la reconstrucción de los forzamientos solar y volcánico realizada sobre la base de datos indirectos o limitados de las observaciones correspondientes a todos los decenios (salvo los dos últimos). La detección de la influencia de los GEI en el clima parece ser lo suficientemente firme como para permitir una amplificación del forzamiento solar por la interacción entre el ozono y el Sol o entre el Sol y las nubes, siempre que dicha interacción no altere las características o la dependencia temporal de la respuesta al forzamiento solar. La amplificación de la señal solar mediante estos procesos, que no están incluidos aún en los modelos, sigue teniendo un carácter especulativo.

  • Grandes incertidumbres en el forzamiento antropógeno vinculadas a los efectos de los aerosoles. Los efectos de algunos factores antropógenos, como el carbono orgánico, el hollín, los aerosoles derivados de biomasa y los cambios en el uso de la tierra, no se han incluido en los estudios de detección y atribución. Las estimaciones de la magnitud y la distribución geográfica de los efectos de estos forzamientos varían considerablemente, pero se estima que, considerados individualmente, sus efectos a nivel mundial son relativamente pequeños.

  • Diferencias importantes en las respuestas de los distintos modelos a los mismos forzamientos. Estas diferencias, que a menudo son mayores que las diferencias en las respuestas simuladas por un mismo modelo con y sin los efectos de los aerosoles, ponen de relieve las grandes incertidumbres que rodean la predicción del cambio climático y la necesidad de cuantificar la incertidumbre y reducirla mediante la obtención de datos más precisos de las observaciones y el mejoramiento de los modelos.

E.8 Sinopsis

A la luz de las nuevas pruebas disponibles y teniendo en cuenta las

incertidumbres que aún subsisten, es probable que el calentamiento

observado en los últimos 50 años se haya debido en su mayor parte al

aumento de las concentraciones de los gases de efecto invernadero

(GEI).
F. Proyecciones del clima futuro de la Tierra

Los instrumentos de los modelos climáticos se aplican a escenarios

futuros de los agentes de forzamiento (entre ellos los GEI y los aerosoles)

con el fin de elaborar una serie de proyecciones de los cambios

climáticos que den una idea de lo que podría ocurrir en el futuro. En la

Sección F.1 se describen los escenarios futuros de los agentes de forzamiento

definidos en el Informe especial del IPCC sobre escenarios

de emisiones (IE-EE), en los que se basan, en la medida de lo posible,

los cambios futuros presentados en esta sección. En las Secciones F.2

a F.9 se presentan las proyecciones de los cambios que sufrirá el clima

en el futuro de acuerdo con esos escenarios. Por último, en la Sección

F.10 se indican los resultados de las proyecciones basadas en escenarios que suponen un futuro en el cual las concentraciones de los GEI se habrán estabilizado.

F.1 El Informe especial del IPCC sobre escenarios de emisiones (IE-EE)

En 1996, el IPCC comenzó a desarrollar un nuevo conjunto de escenarios

de emisiones con el fin de actualizar y reemplazar los ya conocidos

escenarios IS92. El nuevo conjunto de escenarios aprobados se describe

en el Informe especial del IPCC sobre escenarios de emisiones

(IE-EE). A fin de describir de manera coherente las relaciones entre las

fuerzas determinantes de la emisiones y su evolución, y para añadir un

contexto a la cuantificación de los escenarios, se desarrollaron cuatro líneas

evolutivas diferentes. Los 40 escenarios resultantes (35 de los cuales

Cambio climático 2001–– La base científica

contienen datos sobre toda la gama de gases necesarios para forzar los modelos climáticos) abarcan las principales fuerzas demográficas, económicas y tecnológicas que determinarán las emisiones futuras de GEI y azufre. Cada escenario representa una interpretación cuantitativa específica de una de las cuatro líneas evolutivas. El conjunto de escenarios basados en una misma línea evolutiva constituye una “familia” de escenarios (véase el Recuadro 5, que describe brevemente las principales características de las cuatro líneas evolutivas y familias de escenarios del IE-EE). Los escenarios del IE-EE no incluyen otras iniciativas relacionadas con el clima, lo que significa que ninguno de ellos se basa explícitamente en la hipótesis de cumplimiento de la Convención Marco sobre el Cambio Climático o de los objetivos de emisiones del Protocolo de Kioto. Sin embargo, las políticas no vinculadas al cambio climático que apuntan a muchos otros fines (p.ej., la calidad del aire) influyen directamente en las emisiones de GEI. Por otra parte, las políticas de los gobiernos pueden repercutir, en distinta medida, en los factores determinantes de las emisiones, como el cambio demográfico, el desarrollo social y económico, el cambio tecnológico, el uso de los recursos o la gestión de la contaminación. Esta influencia se refleja ampliamente en las líneas evolutivas y escenarios resultantes.

Debido a que el IE-EE no fue aprobado hasta el 15 de marzo de 2000,



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