1. La ciencia del clima

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Curso de Especialización en Adaptación al

Cambio Climático

Región Ucayali

Con el apoyo financiero del :

Dictado y acreditado por:

Módulo I

Ciencia del clima

Yamina Silva VidalEmail: fysilvav@hotmail.com

Contenido

1. Conceptos generales sobre VC y CC

2. Variabilidad climática

3. Eventos meteorológicos extremos

4. Cambio Climático

5. Escenarios climáticos

1. Conceptos sobre el clima, variabilidad y cambio climático

TiempoCondiciones atmosféricas en un lugar

y momento determinado: horas a días.

ClimaCondiciones promedio, definidos en varios años (30 años), definen el clima de un lugar determinado.

El tiempo y clima

Clima

En sentido estricto, se suele definir el clima como estado

medio del tiempo o más rigurosamente, como una

descripción estadística del tiempo en términos de valores

medios y variabilidad de las cantidades pertinentes durante

períodos que pueden ser de meses a miles o millones de años.

El período normal es de 30 años, según la definición de la

Organización Meteorológica Mundial (OMM). Las cantidades

aludidas son casi siempre variables de la superficie (por

ejemplo, temperatura, precipitación o viento), aunque en un

sentido más amplio el „clima‟ es una descripción (incluso una

descripción estadística) del estado del sistema climático.

http://www.ipcc.ch/pdf/glossary/tar-ipcc-terms-sp.pdf

Variabilidad climática

La variabilidad climática se define como las variaciones del clima

con respecto a su estado medio, y se va a considerar como

parte del clima siempre y cuando estas variaciones se

encuentren en el rango de su desviación estándar.

La variabilidad del clima se refiere a las variaciones en el estado

medio y otros datos estadísticos (como las desviaciones típicas,

la ocurrencia de fenómenos extremos, etc.) del clima en todas

las escalas temporales y espaciales, más allá de fenómenos

meteorológicos determinados.

La variabilidad se puede deber a procesos internos naturales

dentro del sistema climático (variabilidad interna), o a variaciones

en los forzamientos externos antropogénicos (variabilidad

externa).http://www.ipcc.ch/pdf/glossary/tar-ipcc-terms-sp.pdf

Variación en la temperatura del mar de

noviembre 1997 a noviembre 1998

En una año puede variar hasta 10°C la

TSM frente a la costa norte de Perú.

Variabilidad climática

Escalas de la variabilidad climática:

•Estacional (invierno, verano, etc.)

•Intraestacional (veranillos, heladas, vientos paracas, etc.)

•Interanual (El Niño, sequías)

•Decadal (PDO)

• Tendencia, es el movimiento suave de la serie a largo plazo;cuando observamos que los datos estudiados presentanpreferencia a estar de una forma u otra: tienden a elevarseo disminuir en largo plazo.

• En el clima, representa el rumbo que está siguiendo elclima (representado principalmente por la temperatura delaire y precipitación), se tiende a decir que es una tendencialineal, pero no excluye oscilaciones de plazo largo (cientosde años). Para considerar una tendencia significativa en elclima debe considerarse una serie de datos de por lomenos 30 años.

Tendencias climáticas

Tendencias climáticas

Temperatura máxima anual (°C) en Huancayo

Nota: Medias y tendencias trazadas esquemáticamente

Cambio climático

“Importante variación estadística en el estado medio delclima o en su variabilidad, que persiste durante un períodoprolongado (normalmente decenios o incluso más)” IPPC,2007.

Cambio climático

La Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el

Cambio Climático (CMCC), define “cambio climático”

como: “un cambio de clima atribuido directa o

indirectamente a la actividad humana que altera la

composición de la atmósfera mundial y que se suma a la

variabilidad natural del clima observada durante

períodos de tiempo comparables”.

IPPC, 2007.

Fenómeno observado en las medidas de la temperatura que muestra en

promedio, un aumento en la temperatura de la atmósfera terrestre y de los

océanos en las últimas décadas.

La temperatura del planeta ha venido elevándose desde mediados del siglo

XIX, cuando se puso fin a la etapa conocida como la pequeña edad de hielo.

El IPPC en su cuarto informe, asegura que "la mayor parte del calentamiento

observado en los últimos 50 años, es atribuible a la actividad humana" .

Ciertas simulaciones indican que la principal causa es al aumento de dióxido

de carbono, gas de efecto invernadero. Sin embargo existen algunas

discrepancias al respecto de que el dióxido de carbono sea el principal gas que

influencie este efecto o de que sea el efecto invernadero el único que puede

provocar este calentamiento global.

Calentamiento global

Calentamiento global

Escenarios de cambio

climático + CO2

Sistema climático

Atmósfera

Océano

Biósfera

Criósfera (hielo)

Pronóstico del tiempo

“El Niño”

Escenarios de cambio

climático

Suelo

2. Variabilidad climática

Variabilidad estacional

Precipitación en Huayao (mm)

0

20

40

60

80

100

120

140

E F M A M J J A S O N D E F M A M J J A S O N D

Periodo

seco

Periodo lluvioso

Pico de la

estación

lluviosa

El Niño/La Niña

Variabilidad interanual

http://www.bioygeo.info/Animaciones/El_nino.swf

El Niño y la pesquería en el Perú

Anchoveta

EN

72-73

EN

82-83

EN

97-98

Tarazona et al., 2003

Las lluvias en Piura y El Niño

1982-83

1997-98

1992

1972

1987

2002

La lluvia ocurre cuando la TSM excede un umbral

Woodman, 1999

Las lluvias en Piura y El Niño

Lagos, Silva y Nickl, 2007

Con temperatura costera

(Niño 1+2)Con Pacífico central

(Niño 3.4)

>36%

9 a 36%

0 a 9%

0 a 9%

9 a 36%

>36%

Fracción de

variabilidadFebrero

Costa norte Sierra central y altiplano

Falta bastante por

“explicar”

El Niño y las lluvias en el Perú

El Niño y las lluvias en el Perú

Lagos et al., 2008

Silva, Takahashi y Chávez, 2007

Relación

negativa

Sin relación

Set-DicEne-Mar

Correlaciones entre índice Niño 4 y la lluvia en la cuenca del Mantaro

Ronchail et al., 2002

El Niño y las lluvias en la Amazonía

Se da en escalas de tiempo de superiores a 10 años

En esta categoría se encuentran el PDO (Oscilacióninterdecadal del Pacífico) ex “El viejo/ La Vieja”

Variabilidad interdecadal

Oscilación Decadal del Pacífico (PDO)Variabilidad interdecadal

Tendencias climáticas

Silva y Trasmonte, 2012

3. Eventos meteorológicos extremos

1. ¿Qué es un evento extremo?

2. ¿Hay diferencia entre un evento meteorológico y

climático extremo?

3. ¿Qué eventos clasifican como extremos?

4. ¿Donde son más frecuentes los EME?

5. ¿Cuánta pérdida pueden generar los eventos extremos?

Eventos meteorológicos extremos (EME)

IPCC, 2007

El clima extremo incluye fenómenos

meteorológicos que se encuentran en los

extremos de la distribución.

Comúnmente se consideran aquellos

que ocurren en menos del 5% del tiempo.

Eventos meteorológicos extremos (EME)

1. Olas de calor

2. Olas de frío

3. Heladas

4. “Friaje”

5. Lluvias intensas

6. Tormentas

7. Vientos huracanados

8. Sequías

• Frecuencia o

recurrencia

• Duración

• Intensidad

Eventos meteorológicos extremos (EME)

IPPC, 2007.

http://www.grida.no/publications/other/ipcc_tar/?src

=/climate/ipcc_tar/wg1/088.htm

Los cambios en el clima no sólo afectan a lastemperaturas medias, sino también a lastemperaturas extremas, aumentando laprobabilidad de desastres naturalesrelacionados con el clima. Si el cambioclimático global hace que la temperaturamedia mundial aumente , habrá menos frío, yuna mayor probabilidad de clima más cálido ylos records aumentarán.

Un aumento de la variabilidad de latemperatura se extenderá a los extremos,tanto para el lado frío como cálido.

Un aumento de la temperatura mediacombinada con una mayor variabilidad tendrápoco efecto en el clima frío, pero los eventoscálidos serán más frecuentes y los recordsaumentarán en gran medida.

EMEs en contexto de CC

Intensity

Frequency

Amenazas

• Algunos autores aseguran que el CG forzará un “delta-gradiente” en la intensidad y

frecuencia de las amenazas hidro-meteo-climáticas

• Bajo el aumento esperado del CG, es claro que es más bien el “delta-gradiente” de

la vulnerabilidad el que más aumentará el riesgo

• No se puede descartar un cambio en este escenario en el futuro, si las causas no

se atienden de manera efectiva.

CG

4. Cambio Climático

La temperatura, T, de la tierra se ajusta para que la energia radiada al

espacio infinito, Qr, sea igual a la energia recibida de la radiación solar, Qi.

Espacio

Qi Sol

Qr = Qi

T°C

Qr = a T4

La energía proveniente del sol se concentra en la gama orrespondiente a la luz (visual). La energía re-irradíada por la tierra se concentra en el infrarrojo

Balance de energía

Balance de energía

http://www.bioygeo.info/Animaciones/Balance_energetico_atmosfera.swf

El clima ha venido y seguirá cambiando por causas naturales, pero

también está cambiando por causas humanas. El incremento de los

gases de efecto invernadero por la quema de combustibles fósiles

y la deforestación está calentando lentamente el planeta.

CAMBIO CLIMÁTICO

[Fuente: Tom Peterson, NOAA/NCDC; IPCC 2007]

Tendencias de temperatura superficial (aire y mar).

Datos de HadCRUT2v, para el periodo 1979–2003

Fuente: http://www.giss.nasa.gov/research/news

• El calentamiento en el 2005 fue el mas intenso desde 1890• Mucho mayor que durante el año 1998 que se dio un evento El Niño extraordinario• El 2009 es el año mas cálido en el hemisferio sur, y el segundo más cálido a nivelglobal.

Cambios de la temperatura a largo plazo

Mecanismos NATURALES que influencian en el clima

Factores

astronómicos:

Ciclo solar, cambios

en la orbita de la tierra

Actividad volcánica

Variabilidad interna del

sistema océano-atmósfera.

Ejemplo: El Niño/La Niña

Factores ANTROPOGENICOS que influencian en el clima

Incendios forestales:

Cambian las

concentraciones de los

gases y aerosoles

Quema de combustibles fósiles:

Cambios en las

concentraciones de los GEI

Cambios en el uso de suelo,

deforestación:

Cambios en la reflectividad

(albedo)

Episodos “calientes”

(El Niño)

Episodios “fríos”

(La Niña)

Erupciones

volcánicas grandes

Todas las concentraciones de los GEI se han incrementado

El CO2 aumentó de 280 ppm (1750) a

379 ppm (2005)El Metano se incrementó de 715 ppb

(1750) a 1774 ppb (2005)

IPCC, 2007

Evidencias

•Aumento de la temperatura global

•Cambios de la temperatura a largo plazo

•Aumento del nivel del mar

•Derretimiento de los glaciares

•Disminución de los casquetes polares

Modelado

Observado

Forzantes del

cambio climático

Natural:

•Volcanes

•El Nino

•actividad solar

Antropogénica::

•Incendios forestales

•cambios en uso de la

tierra.

•Industrialización

•guerras

IPCC, 2001

Forzantes:

antropogénicas

y naturales

SOLO

Forzantes:

naturales

IPCC, 2007

Desde finales de los años cincuenta, época en la que se efectúan observacionesadecuadas mediante globos meteorológicos, el aumento de la temperatura globalgeneral en los primeros 8 kilómetros de la atmósfera y en la temperatura de lasuperficie ha ido aumentando a razón de 0,1°C por década.

1.8ºC por siglo

0.5ºC por siglo

Cambios de la temperatura a largo plazo

Cambio climático regional y local

EcuadorTmedia 1930-1990

0.8º a 2.7ºC/siglo

ColombiaTmedia 1961-1990

1º a 2ºC/siglo

UruguayTmedia 1900-2000

0.8ºC/siglo

Brasil sur1960-2000

Tmáx 3.9º a 6.2ºC/siglo

Tmín 5.1º a 8.2ºC/siglo Argentina1959-1998

Tmín 2ºC (DEF) 8ºC(JJA)

Tmáx Patagonia 2ºC a 4ºC (DEF)

Cambios en tempertura del aire

Tomado de: Cambio Climático: Impactos en América Latina Dra. Graciela Magrin, INTA-Argentina

Tendencia de las lluvias en

SA (1960-2000).

aumentos (+)

reducciones (o)

(Haylock et al., 2006).

aumento

s

reduccione

s

Tomado de: Cambio Climático: Impactos en América Latina Dra. Graciela Magrin, INTA-Argentina

Cambios en lluvias

Incremento del deshielo en la Cordillera Blanca

1996 - 8 Ha 2005 - 1 Ha2006 150 Ha

Chacaltaya un espejo de lo que ocurrirá con nuestros glaciares

22 Has 1996 - 8 Ha 2005 - 1 Ha2006 150 Ha

Deficit de Escurrimiento -

Aumento del deshielo 1953-1999

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

53-5

4

56-5

7

59-6

0

62-6

3

65-6

6

68-6

9

71-7

2

74-7

5

77-7

8

80-8

1

83-8

4

86-8

7

89-9

0

92-9

3

95-9

6

98-9

9

período

milì

met

ros

Glaciar Broggi -

1948

Glaciar Broggi -

2008

Tomado de: Cesar Portocarrero, Primera Jornada del Foro Internacional Cambio Climático Deglaciación en el Perú y Cambio

Climático, mayo 2008, PUCP

¿Realmente el cambio climático global nos puede afectar?

¿Cómo pasamos de un problema global a un problema local?

¿Hay evidencias de cambios en el clima en el Perú?

¿Las proyecciones del IPCC son válidos para el Perú?

¿Son válidos para la una microcuenca (ejemplo: el valle del Mantaro)?

¿Qué se requiere hacer?

¿Cuánto ha avanzado el Perú en identificar los problemas relacionados al cambio climático a nivel regional y local?

¿Qué zonas han sido estudiadas y cuáles faltan?

¿Porqué no se puede abarcar todo el Perú en un sólo estudio?

¿Estamos preparados para enfrentar los impactos del cambio climático?

¿Qué tenemos y qué nos falta?

¿Cuánto cuesta: conocer (estudiar, investigar), adaptarse, mitigar?

• Agricultura, pesquería, ganadería sonvulnerables por ser que son actividades quedependen del clima.

• Dependencia de fuentes hidroeléctricas (+70%) y por la disponibilidad del agua sonvulnerables al Cambio Climático.

• Limitados recursos financieros, técnicos,humanos y tecnológicos para apoyo a laADAPTACION.

• Fenómenos climáticos extremos serían masfrecuentes: El Niño, heladas,inundaciones...

Acciones en marcha- MINAM

-Agenda Nacional de

Investigación en Cambio

Climático (2010-2021)

-Segunda Comunicación

Nacional sobre Cambio

Climático

-http://www.minam.gob.pe/

Segunda Comunicación Nacional sobre Cambio Climático en el Perú

SCNCC, MINAM: http://www.minam.gob.pe/

El promedio para

todas las estaciones

indica: disminución de

alrededor de 3% de

las precipitaciones

actuales por cada 10

años (15% en 50 años)

Fuente: IGP, 2005

Tendencias

negativas

Tendencias

positivas

En los últimos 50 años se ha observado un incremento en la

temperatura máxima de alrededor de 1,3°C (0,24°C/década)

Disminución de las lluvias en 3% por década (15% en 50 años)

Incremento en el número de días con heladas (periodo setiembre-abril)

de 6 días/década (30 días en 50 años).

El principal problema asociado al cambio climático será reducción en

la disponibilidad del agua debido al decremento en las precipitaciones.

Esto afectara a todos los sectores socioeconómicos.

Los principales problemas actuales: sequías, heladas y

deslizamientos.

La población, en general, estaba más interesados en conocer las

condiciones climáticas a mediano plaza (pronósticos).

Fuente: IGP, 2005

5. Escenarios climáticos futuros

Son descripciones coherentes y consistentes de cómo el

sistema climático de la Tierra puede cambiar en el futuro.

Por ejemplo, los escenarios pueden requerirse para:

• Ilustrar el cambio climático (en términos del presente

clima)

• Proyección de las consecuencias potenciales del cambio

climático, como por ejemplo, estimar el cambio futuro de la

vegetación natural e identificar especies en riesgo.

• Planeamiento estratégico ante riesgos de incrementos de

nivel del mar y de inundaciones.

• Políticas de control de las emisiones, etc.

¿Qué es un “Escenario Climático”?

IPCC, 2007

Emisiones mundiales

IPCC SRES (Nakicenovic et al., 2000)

4 familias

A1 (World Market): The pursuit of personal wealth is

more important than environmental quality. There is very

rapid economic growth, low population growth and new and

more efficient energy technologies are rapidly introduced;

A2 (Provincial Enterprise): The underlying themes of

this story are the strengthening of regional cultural identities,

an emphasis on family values and local traditions, high

population growth and less concern for rapid economic

development;

B2 (Local Stewardship): In this story, the emphasis is

on local or regional solutions to economic, social and

environmental sustainability;

B1 (Global Sustainability): A move towards less

materialistic values and the introduction of clean

technologies are emphasised in this story. Global solutions

to environmental and social sustainability are sought,

including concerted efforts for rapid technology

development, dematerialisatin of the economy and

improving equity

Escenario de emisiones

Escenario de emisiones al 2100

IPCC, 2001

IPCC, 2007

Escenario de emisiones

Etapas para la generación de los escenarios climáticos

Escenario de emisiones

Fuente: IPPC, 2007

Forzamiento radiativo= Desbalance radiativo (watts/m2)

IPCC, 2007

Escenario de emisionesy temperatura

Cambios en la temperatura global, simulado por 9 modelos

Escenarios climáticos

IPCC, 2007

WGI-TS-SP

Fuente: IPPC, 2007

Proyecciones en la precipitación y la temperatura global

Fuente: IPPC, 2007

Proyecciones en la distribución de temperatura global

Fuente: IPPC, 2007

Proyecciones en la precipitación

A2 High GHG Emissions Scenario

B2 Low GHG

Emissions Scenario

Anomalías de lluvia (mm/dia) de modelos de IPCC TAR A2 y B2 para 2091-

2100 (en relación a 1961-90)

Nobre et al., 2004

Proyecciones en la temperatura, incertidumbre

A2 High GHG Emissions Scenario

B2 Low GHG

Emissions Scenario

Anomalías de lluvia (mm/dia) de modelos de IPCC TAR A2 y B2 para 2091-

2100 (en relación a 1961-90)

Nobre et al., 2004

Proyecciones en la precipitación, incertidumbre

¿Cómo pasar de lo global a lo regional o local?Regionalización (downscaling)

Regionalización

Modelos de Circulación General

Los modelos máscompletos son

construidosdiscretizando y luego

resolviendo lasecuaciones que

representan las leyesbásicas que rigen el

comportamiento de la atmósfera, el océano y la superficie terrestre.

REGIONALIZACIÓN: PASAR DE ESCALA GLOBAL A LOCAL

Resoluciones típicas de los RCM

MODELOS CLIMÁTICO REGIONALES

Regionalización de los escenarios climáticos

REGIONALIZACIÓN: PASAR DE ESCALA GLOBAL A LOCAL

Regionalización de los escenarios climáticos

Consiste en usar los datos del modelo global, proyectarse para unaregión mas pequeña.

2 métodos:

-Estadístico, requierede datos históricos de la zona en estudio

-Numérico, modelos de alta resolución espacial(más costoso y demora)

Las proyecciones del clima al

2030 a nivel nacional indican:

La temperatura máxima y mínima

aumentarían en gran parte del

territorio respecto al clima

presente hasta en 1,6°C

principalmente en la sierra y

selva norte.

Las lluvias se proyecta

deficiencias principalmente en

la costa y sierra central-sur

hasta en 40%. Incrementos

hasta en 20% en la Selva y

hasta 30% en la costa norte.

SENAMHI, 2007

Conclusiones

Distribución espacial del cambio de precipitación

(%) anual al 2030 - CCSM/RAMS-SENAMHI

Precipitación

•En la costa y sierra norte, parte de lasierra central y selva sur se esperaríanincrementos de hasta 20% ydisminuciones de hasta 20% en laselva norte y parte de la sierra centraly sur.

• Las lluvias extremas estimadasmuestran un probable decrecimientoen los próximos 30 años en gran partedel territorio.

• La frecuencia de lluvias moderadas eintensas se ha incrementado en lacosta y sierra norte mientras que hadisminuido en la sierra central.

Distribución espacial del cambio (°C) de

temperatura máxima anual al 2030 -

CCSM/RAMS-SENAMHI

• Los mayores incrementos de temperaturase presentarían en la costa y sierra norte, enla selva norte y en la sierra central y sur delpaís.

•En general el número de días fríos tienenuna marcada tendencia a disminuir mientrasque los días cálidos están incrementándoseen los últimos 40 años.

• Con respecto a las noches frías estas vienendisminuyendo a la par del incremento de lasnoches cálidas.

•En general se muestra un incremento de latemperatura máxima de hasta 1,6 °C enpromedio ( 0.53°C/década), y de hasta 1.4°Cpara la temperatura mínima (0.47°C /década).

SENAMHI, 2007

+1,2°C

0.9 -1.0 °C

1.1-1.2 °C

1.0 -1.1 °C

1.1-1.2 °C

+ 0,7°C0.3 - 0.4

°C

0.5 - 0.6

°C

0.2 – 0.4

°C

0.6 - 0.7

°C

Incertidumbre

Incertidumbre

Incertidumbre

Incertidumbre

Validación de los modelos

Validación de los modelos

En el largo plazo (50 a más años), existen algunos cambios climáticos que esperamos

con certeza (ej. Calentamiento global, aumento del nivel del mar, retroceso de

glaciares).

• Hay otros sobre los que no podemos decir nada aún (ej. cambios en la

frecuencia/intensidad de El Niño).

• Los cambios climáticos a escala regional son más difíciles de proyectar debido a que

circulaciones locales, nubosidad, vegetación, etc. son particulares a cada región.

• A escalas de tiempo relativamente cortas (por ej. 20 años), hay que considerar las

variaciones naturales decadales, que pueden ser más importantes que las

antropogénicas.

Incertidumbre y sus escalas

¡Muchas gracias por su atención!