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K
CnrsrtN¡, GnncÍ¡, FuRnÁNPnz
EL CAMBIO CLIMÁTICO: ESTADO
DE LA CUESTIÓN
Y ASPECTOS CIENTÍFICOS
UNIVERSIDAD EUROPEA-CEES
Departamento de Economía Aplicada
Documentos de Trabajo
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UNIVERSIDAD EUROPEA.CEES
Documentos de Trabajo 8 / 99
El cambio climtítico: estødo de la cuestión y øspectos científicos
Villaviciosa de Odón (Madrid), diciembre de 1999
@ 1999 Cristina García Femández
@ 7999 Universidad Europea-CEES Ediciones
Diseño de la colección y dirección editorial:
Departamento de Publicaciones e Intercambio Científico
de la UEM-CEES
ÍNprcn
PARTE I: ESTADO DE LA CUESTIÓN
5
L. Introducción
2. Definición de cambio climático
3. Efectos del calentamiento global
4. Factores moderadores
5. La evidencia del calentamiento global según
5
6
7
10
los registros
de climas pasados
El proceso climático y sus comPonentes
Efectos de realimentación
7.1. Realimentación del vapor de agua
7.2. Realimentación de las nubes
7.3. Realimentación por el efecto albedo de la nieve y el hielo
7.4. La realimentación del océano
L2
Modelización del clima
Funcionamiento y fiabilidad de los modelos
9.1.. Modelización a escala global
9.2. Tipos de modelos
9.3. Predicciones de los modelos climáticos
10. Estudios recientes
11. Evidencia empírica
12. La agenda para la investigación científica en los próximos años
18
PARTE II: ASPECTOS CIENTÍFICOS
40
7. Introducción
2. Efecto invernadero y forzamiento radiativo
40
6.
7.
8.
g.
3.
2.1,. El equilibrio energético
El dióxido de carbono: evolución de su concentración en la atmósfera
L4
L6
16
1.6
17
18
19
22
23
25
31
35
38
4L
M
44
4.
Fuentes y sumidetos de COt
4.1. Sumideros terrestres adicionales
Los gases invernadero: sus fuentes y su concentración
45
atmosférica
5.L. Las concentraciones de CO2 en el futuro
6. Potencial de calentamiento global (GWP)
7. Resultados científicos actuales más importantes
7.1. Evidencia del aumento de las concentraciones de Sases
invernadero
7.2. El clima ha cambiado durante los últimos cien años
7.3. Evidencia de la influencia antropogénica en el cambio
climático
8. Conclusiones
47
Bibliografía
Notas del lector
6l
5.
46
50
52
54
54
56
57
58
63
EL CAMBIO CTIMATICO: ESTADO
DE LA CUESTIÓN Y ASPECTOS CIENTÍFICOS
CRrsuNn Gnncfn FrnN.Á¡¡pEz
Universidad Europea-CEE S
Departamento de Economía Aplicada
PARTE I: ESTADO DE LA CUESTIÓN
1. IrurnoouccróN
las últimøs décadøs, høn surgido dos factores importantes concernientes ø
la reløción que existe entre los seres humanos y el clima de lø Tierua. El primero son las
Durønte
øctiaidades humønas, que incluyendo lø quemø de combustibles fósiles, eI uso de lø timø
y lø agricultura, estrín øumentøndo Iøs concentraciones øttttosfêricøs de gases inaernødero
(Ios cuales tienden ø cølentør Ia øtmósfera) y, en algunas regiones, tømbién los aerosoles
(partículas mitoscópicøs en el aire que tienden ø enfriør lø atmósferø). Løs preuisiones de
indican que estos cambios en los gøses de efecto ina*nadero y aerosoles øIterartín el climø regionøl y global, así como los pardmetros directamente relacionødos con el
climø, como Iø tanperøtura, precipitaciones, humedad del suelo y niael del mør
En segundo lugat, løs comunidades humønøs se høn hecho cadaaez mrß aulneraIos científicos
bles ø eaentos tales como tormentas, inundøciones, sequíøs, etc., debido
al
creciente
øumento de lø densidad de Ia pobløción en rireas sensibles tøles como las zonøs costerøs
y cuencøs de los rios. Estudios recientes muestrøn que el cømbio climdtico tendrd impactos importøntes sobre el medio ømbiente. En generø\, cuønto mtís rdpidømente cømbie el
clima, ffiayores sertin los riesgos pørø nuestro plønetø.
El øumento de las concentraciones atmosféricøs de gøses inoernadero conduce al
cambio climdtico. Mediønte Ia øbsorción de radiøción infrørrojø, estos gases conttoløn el
C. García Femríndez
@
UEM.CEES
EDICIONES
6
EI cantbio climalico: estado de la aneslion'
el clima debe øjustmse
flujo de lø enugíø a trøaés del sistema climtítico. De estø forma,
tt esa cøpø espesø que formøn los gases inaernadero con el fin de mantener eI equilibrio
entre Ia energíø procedente del sol y lø energía que se escapø øI espøcio.
Las personas y los ecosistemas tendrrín que ødaptørse ø los regímenes climtíticos aenideros. Løs emisiones cle gases inuernødero pøsadøs y las øctuales yø han comprometido a Ia
Tierrø a pødecer algún grndo de cømbio climritico durønte eI próximo siglo. Adøptørse a
estøs condiciones exigirrí unbuen entendimiento de los sistemøs socioeconómicos y nøturøIes, de Ia sensibitidad de estos øl cambio del clima y de su habilidød pørø adaptørse.
La estabilización de las concentraciones øtmosfericøs de gases inaernadero demøndard un esfuerzo fttøyor. Dødas Iøs tendencias actuøles de tecimiento de la pobløción y
aaance de Iø industriøIización, la estabilizøción exigirtí seriøs mejorns de Iø eficienciø
energéticø y cømbios drcísticos en algunos sectores económicos.
La comunidsd intemøcional estti atøjando este desøfro ø trøaés del Conaenio sobre
(1'992)' EI
Cømbio Climdtico de løs Naciones llnidøs ødoptado en Río de laneiro
Conuenio propone Iø estøbilización de løs concentrøciones øtmosféricas de gøses inaernaclero a niaeles que preoengan daños importøntes e "interfuencias ønttopogénicøs pelisistema climdtico. Dichos niaeles deberíøn logtarse con un mørgen de
tiempo suficiente pørøpermitir que los ecosistemas se adapten de forma naturøl al cambio del climø, que Ia producción de øIimentos no se nea ømenøzada y que permitø al desagrosøs con
eI
rrollo económico proceder de unø manerø sosteniblel"
'
2. DuTINIcIóN DE cAMBIo cLIM.Á,TIco
El Convenio Marco de las Naciones Unidas para el Cambio Climático,
en
su arfculo primero, define el sistema climático como "la totalidad de la atmósfera, hidrosfera, biosfera y geosfera y sus interacciones"'
El concepto de cambio climático ha adquirido recientemente distintos significados en la literatura científica y en los foros internacionales relevantes. A
menudo, "cambio climático" denota las variaciones debidas a la interferencia de
lOs SereS humanos, mientras que "variaciOneS climátiCaS" hace referenCia a lOs
cambios naturales.
Con el propósito de unificar todas las definiciones y acepciones posibles,
el Convenio de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático define el cambio
la meta principat que propone el Convenio sobre Cambio Climático de Naciones Unidas
Ertu
",
en su artículo segundo.
1
C. Ga¡cía Femández
@ UElvf-CEES
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7
El cambio climatico: estado de Ia cuestion.
climático de la siguiente manera: "un cambio en el clima que es atribuido directa o indirectamente a la actividad humana que altera la composición de la
atmósfera global y que se surna a la variabilidad observada a lo largo de períodos de tiempo cornparables".
Además, el Convenio considera sólo aquellos gases invernadero que no
están controlados por el Protocolo de Montreal, posiblemente basándose en que
estos gases ya están cubiertos por otro instrumento legal internacional. Esta definición introduce por tanto la diferencia entre un incremento de las concentraciones de gases invernadero producidas por la acción humana y el incremento que
resultaría sin esta intervención. Este aspecto es importante científicamente para
detectar y predecir el cambio climático, esto es, para la modelización del clima.
El artículo L del Convenio engloba otras definiciones importantes que
transcribimos a continuación:
Por "efectos adversos del cambio climático" se entiende los cambios en el
medio ambiente físico o en la biota, resultantes del cambio climático, que tienen
efectos nocivos significativos en la composición, la capacidad de recuperación o la
productividad de los ecosistemas natu¡ales o sujetos a ordenacióry o en el funcionamiento de los sistemas socioeconómicos, o en la salud y el bienestar humanos.
Por "emisiones" se entiende la liberación de gases de efecto invernadero o
sus precursores en la atmósfera en un âreay un perfodo de tiempo especificados.
Por "gases de efecto invernadero" Se entiende aquellos comPonentes gaseosos de la atmósfera, tanto naturales como antropógenos/ que absorben y ree-
miten radiación infrarroja.
Por "depósitol se entiende uno o más componentes del sistema climático
en que está almacenado un gas de efecto invernadero o un Precursor de un gas
de efecto invernadero.
Por "sumidero" se entiende cualquier Proceso, actividad o mecanismo
que absorbe un gas de efecto invernadero, un aerosol o un Precursor de un gas
de efecto invernadero de la atmósfera'
3. Ergcros DEL cALENTAMIENTo GLoBAL
Se ha atribuido al efecto invernadero la causa de sequías e inundaciones
recientes, asl como de condiciones meteorológicas excepcionales' Los niveles de
C. Garcia Fem¡indez
O UEM.CEES
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8
EI cambio climat¡co: eslado de la anestión-..
dióxido de carbono atmosférico han aumentado un tercio desde el inicio de la
era industrial. La temperatura media mundial se ha elevado medio grado centígrado desde el principio de este siglo. A mediados del siglo que viene, la cantidad de dióxido de carbono de la atmósfera puede duplicarse y las temperaturas
de la superficie del planeta pueden llegar a elevarse entre 1,5 y 4,5 grados centígrados. Esto podría cambiar la distribución mundial de las precipitaciones, ex-
tender los desiertos del planeta y reducir drásticamente la producción agrícola'
Un tercio del dióxido de carbono que se vierte a la atmósfera procede de
la destrucción de las selvas húmedas tropicales y de la expansión de la agricultura. El resto viene de la utilización de los combustibles fósiles, que produce una
media anual de una tonelada de carbono por cada uno de los cinco mil millones
de habitantes de nuestro planeta. Se espera que el consumo de combustibles
fósiles siga creciendo, especialmente en los países en vías de desarrollo, durante bien entrado el siglo veintiuno, con el consecuente aumento del dióxido de
carbono atmosférico.
Las cantidades crecientes de dióxido de carbono aünosférico y de otros gases
invernadero, principalmente metano, tienden a calentar la Tierra, a cargar de energíala atmósfera y a reforzar el ciclo hidrológico. Todo esto podrla traducirse en
un sistema de tormentas más intenso y en una dist¡ibución distinta de las precipitaciones, lo que podría causar fuertes sequías (de hecho ya se están produciendo), la desertización de algunas zonas y graves inundaciones de otras. La subida
de las temperaturas del planeta podrfa derretir los casquetes polares y elevar los
niveles del mar lo bastante como para inundar las regiones costeras hasta varios
kilómetros tierra adentro. Con todo esto, parece que unas temperaturas más elevadas en la Tierra no supondrían ningrln beneficio neto para la humanidad.
Hoy día, cada vez hay menos dudas sobre el efecto sustancial que tiene el
calentamiento del efecto invernadero sobre el clima. Si no existieran las cantidades actuales de gases invernadero en la atmósfera, las temperaturas de la
superficie descenderían considerablemente (unos 34 grados según algunos científicos) con lo que el planeta se cubriría de hielo.
Los científicos conocen los mecanismos del efecto invernadero desde
antes del cambio de siglo. El químico sueco Svante Arrhenius predijo los efectos
del dióúdo de carbono sobre el clima en 1896. Concluyó que las pasadas épocas
glaciares podían haberse producido, en glan parte, debido a la reducción del
dióxido de carbono atmosférico. Arrhenius también calculó que una duplicación d,e la concentración de dióxido de carbono de la atmósfera produciría un
calentamiento mundial de unos cinco grados centfgtados'
C. Garcia Femríndez
El cambio cl¡mático: estado de Ia ctestion'..
Dentro de 50 a 100 años, el mundo podría llegar a estar más caliente de lo
que ha estado jamás en el último millón de años. Está previsto que el calentamiento sea superior en las latitudes más elevadas del Hemisferio Norte. Los
índices de evaporación aumentarán, cambiando los sistemas de circulación y
afectando radicalmente al clima. Extensas zonas de cultivos productivos podrían perder la capa de suelo y convertirse en desiertos artificiales. A la actual velocidad de deforestación, muchos bosques acabarán convertidos en desiertos.
En los últimos 250 años, se ha producido un incremento de alrededor de un
30% del dióxido de carbono en la atmósfera, desde270 partes por rnillón, hasta
las 358 partes por millónz de la actualidad (IPCC 1994). Lo que es exclusivo de la
actual tendencia del calentamiento, que alcanza más de medio grado centígrado
en este siglo, es su velocidad sin precedentes. El calentamiento actual está siendo entre 10 y 40 veces más rápido que durante la época que sucedió a la última
glaciación. Al final del período Pleistoceno, hace entre catorce y diez mil años,la
Tierra se calentó probablemente de 2,5 a 5 grados centígrados. Aunque este
aumento de temperatura es similar al aumento que se ha predicho como resultado del efecto invemadero, la diferencia principal consiste en que aquel aumento
tardó varios miles de años y no estuvo comprimido en menos de un siglo.
Si continúa la tendencia actual del calentamiento,las temperaturas globales podrían ser al final del siglo que viene tan elevadas como lo fueron durante
el período Cretácico, hace 100 millones de años. Aquél fue el período más cálido de la historia geológica.
Segrin las previsiones de los modelos de circulación general, algunas
zoîas, especialmente las del Hemisferio Norte, padecerán grandes sequías debido a las temperaturas superiores, aumentando el potencial de los incendios
forestales. En el otro extremo, los trópicos del Sur se enfrentarán a grandes inundaciones, que desgastarán las tierras de cultivo, expulsariín a la gente y Provocarán un desastre ecológico. Los ríos se verán forzados a transportar más agua
de la que sus cauces pueden soportaç arrastrando con ellos hacia el mar grandes cantidades de la capa del suelo.
Las zonas costeras, donde vive la mitad de la población human4 sentiriín los
efectos negativos de la elevación del nivel del mar cuando los casquetes polares se
derritan como consecuencia de las temperaturas crecientes del océano. Como consecuencia, grandes franjas de tierra del litoral desaparecerían. Los fértiles deltas,
que sustentan a millones de personas, también podrían desaparecer. Las ciudades
costeras tendrán que trasladarse tierra adentro o construir muros de protección.
'1pp-
= 2,1 GtC (gigatoneladas de carbono); 1GtC = mil millones de toneladas'
C. García Femández
@
UEM-CEES
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10
El cambio climatico: estado de la ct¿estion'
Los efectos del calentamiento global Pueden durar siglos. Muchas esPecies serán incapaces de adaptarse a los rápidos cambios del clima. Aquellas que
sean capaces de emigraç se encontrarán con sus itinerarios interrumpidos. El
calentamiento reajustará comunidades biológicas enteras y hará que muchas
especies se extingan. Estos cambios disminuirán la diversidad de las especies de
nuestro planeta y tendrán un efecto negativo sobre los seres humanos a medida
que la biosfera pierda su capacidad de sustentar la vida.
4. FncronEs MoDERADoRES
Puede que existan factores moderadores desconocidos que eliminen, o al
menos disminuya el efecto invernadero. Hasta prácticamente los años 90 los
científicos no sablan exactamente dónde estaba yendo a Parar todo el dióxido de
carbono que se produce. Recientemente se ha descubierto que existen sumideros terrestres de CO2 que equilibran las emisiones de este gas invernadero. En
los primeros años noventa, los sumideros terrestres eran desconocidos como
tales, por 1o que el balance de las emisiones de CO, resultaba en un desequilibrio neto de 1.,4 GtC, que es la cifra que justamente corresponde a los sumideros
terrestres (véase el epígrafe "sumideros terrestres adicionales"). En la atmósfera y el océano sólo se ha encontrado la mitad del dióxido de carbono que Producen la combustión de los combustibles fósiles y la deforestación. El azufre
gaseoso que producen las plantas unicelulares del plancton puede estar ayudando a contrarrestar el calentamiento mundial provocado por el hombre, y a
regular, al menOs en parte, la temperatu¡a de la Tier¡a. Las emisiones de Sases
de azufre pueden aumentar la concentración de partículas sobre las que se forman las nubes, haciendo que estas sean más blancas y reflectantes, lo que, a su
vez, reduciría las temperaturas globales. Las erupciones volcánicas, el descenso
de la actividad solar y la reducción de la concentración de ozono en la estratosfera pueden provocar un enfriamiento añadido.
Debe tenerse siemprc en cuenta que el clima está cambiando continuamente, incluso sin la intervención del hombre. Durante el último período cálido
interglaciaf hace unos 125.000 años, el clima era mucho más cálido que en la
actualidad. Los niveles del mar eran seis metros más elevados debido a la fundición de los casquetes polares. Hace diez mil años, el climE al principio del perfo-
C. García Femández
O UEM-CEES
EDICIONES II
El canúio climatico: estado de la cuestion'
do interglacial actual, era considerablemente distinto del de los diez mil años
anteriores, en el miíximo de la última glaciación. El clima de los últimos 200 años
ha sido muy distinto al de los 200 años anteriores, dwante la Pequeña Edad de
Hielo. Generalmente,los cambios climáticos del pasado fueron lo suficientemente lentos como para permitir la adaptación del mundo biológico. Cuando los
cambios climáticos fueron demasiado repentinos, se extinguieron las especies.
La teoría del cambio climático no ha sido desarrollada lo suficiente como
para poder proporcionar todas las respuestas sobre la importancia del efecto
invernadero. Algunos científicos apoyan públicamente esta teoría, otros no,
pero tampoco la niegan claramente. Entre estos últimos, la mayoría tiene una
actitud de esperar y ver. Es necesario realizar más investigaciones sobre la física atmosférica y las interacciones aire-mar. La avanzada tecnología de los satélites proporcionará gran cantidad de información sobre la Tierra. Serán necesarios los ordenadores más potentes para analizar los datos (este trabajo se hace
actualmente, pero los datos no son exactos). Una vez que estos datos sean analizados, podrán discurrir unos cuantos años hasta que se resuelvan.
Si la tendencia de elevación de las temperaturas continúa hasta bien entrada la próxima década, los científicos estarán más seguros de su relación directa
con el efecto invernadero. Sin embargo¡ no está claro si la humanidad dispone
de todo ese tiempo. Si esperamos demasiado antes de llevar a cabo medidas
correctoras , hará, falta dar pasos más drásticos Para contrarrestar el calentamiento global en el futuro.
Puede que hagan falta intervenciones de la humanidad a Sran escala para
proteger las especies animales y vegetales que están amenazadas por el cambio
climático mundial, especialmente si este cambio se produce con demasiada rapidez. Las dos estrategias de respuesta para combatir el cambio climático son la
ødøptación
y
Ia imposición de límites o pteaención.
La adaptación incluiría soluciones como emigrar hacia climas más fríos
hasta construir defensas en el litoral contra la subida del mar, mientras que la
imposición de límites implica directamente limitar o reducir las emisiones de
gases invemadero. Probablemente, la respuesta más prudente al cambio climático utilizaría ambos tipos de medidas.
Otra medida de gran importancia es la propia conseraación del medio
ambiente. Esta puede ser muy útil a la hora de limitar los efectos del calentamiento global. Una mejora de la eficiencia energética y el desarrollo de fuentes
energéticas alternativas no contaminantes serían, en glan parte, consecuencias
de 1a conservación del medio ambiente. La conservación puede atacar sólo una
C. García Femández
El cambio climat¡co: estado de la cuestion'.,
parte del problema del dióxido de carbono, sin embargo, no Puede resolverlo.
Además, el mundo necesita una constitución para la atmósfera similar a la legislación sobre el mar porque la contaminación que se genera en un país afecta inevitablemente a todos los demás.
5. Ln EVIDENCTA DEL CALENTAMIENTO GLOBAL
SEGÚN LOS REGISTROS DE CLIMAS PASADOS
de los problemas claves para predecir el clima es determinar la respuesta de las temperaturas de la superficie a un aurnento dado de las concentraciones de un gas invernadero. Es la llamada "sensibilidad del clima". Esta sensibilidad no depende únicamente del efecto directo de los gases invernadero, sino
también de los mecanismos naturales d.e "realimentación del clima"3, particularmente aquellos originados por las nubet vaPor de agua y la capa de nieve. Cada
uno de estos puede alterarse en respuesta al calentamiento global y por tanto
podría actuar bien incentivando, bien desalentando cualquier aumento de temperatura. Los modelos climáticos sugieren que el vaPor de agua y la capa de
nieve son "realimentaciones positivas" y deberían amplificar el calentamiento.
No obstante, para comprobar los resultados de los modelos es importante estimar la sensibilidad total del clima considerando todas las realimentaciones.
Climas pasados han dejado constancia en el hielo y en los sedimentos oceánicos, considerados como una de las mejores evidencias disponibles. Un par de
kilómetros por debajo de la superficie helada de la Antártida y Groenlandia
podemos encontrar hielo que ha estado allf durante más de diez mil años. Los
registros de sedimentos oceánicos todavía van más allá. Como los sedimentos se
forman en el suelo del océano y la nieve se acumula atrapando burbujas de aire,
que más tarde, cuando la nieve se congele, quedarán cautivas en el hielo, ambos
fenómenos almacenan información sobre el clima de entonces y los factores que
influían en el mismo. Las temperaturas han ido cambiando junto a las concentraciones de gases invernadero durante más de los 100.000 riltimos años.
Los científicos han observado que diversos factores afectan al clima de la
Tierra. Los diversos factores que controlan el clima oPeran en diferentes escalas
de tiempo, Los factores cuya actuación es más lenta son los movimientos orbi-
uno
3
En lo, epfgrafes siguientes se definen y enuneran los efectos de realimentación.
C. García Fernández
@
UEM-CEES
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13
EI canbio climatico: estado de la cuestion...
tales de la Tierra alrededor del sol y la expansión y retirada de las capas de hielo
polares. Los factores de más Ápida actuación son el polvo atmosférico, los cambios en la circulación del océano, realimentaciones causadas Por el vapor de
agva, nubes, nieve y la concentración de gases invernadero.
Las variaciones en los movimientos orbitales de la Tierra alrededor del sol
crean ciclos climáticos lentos. La Trerra oscila lentamente sobre su eje, formando los
llamados ciclos Milankovitcha. Estas oscilaciones afectan a la cantidad de energía
solar que la Tierra recibe y al lugar en que es depositada esa energía. Esto, por su
parte, afecta al clima, introduciendo ciclos regulares con períodos de hasta 100.000
años. Estos son los que provocan el comienzo y la retirada de las eras glaciares. Los
la teoría astronómica básica- cómo han evocientíficos pueden decir
-utilizando
lucionado los ciclos Milankovitch a través de los cientos de miles de años pasados.
Las capas de hielo afectan al clima reflejando la luz solar. Manteniendo
constante todo lo demás, cuanto más hielo hay en la Tierra más frío hace, porque el hielo reflejalaluz solar mejor que cualquier otra superficie. Así, durante
una era glaciar, la temperatura global es más fría de lo que sería teniendo únicamente en cuenta a los ciclos Milankovitch, porque las capas de hielo reflejan
la energía solar. Los científicos estiman el volumen pasado de las caPas de hielo
de la siguiente manera: a medida que el agua se congela, diferentes isótopos
tienden a congelarse a tasas diversas. Mediante la observación de éstas concentraciones de isótopos en ios sedimentos marinos, los científicos pueden descifrar
cuánto hielo había alrededor cuando estos fueron formados.
agua y gases invernadero- tienen un efecto
Otros tres factores
-polvo,
mucho más rápido en el clima. La cantidad de polvo en la atmósfera depende
principalmente de la actividad volcánica. Los niveles de polvo de tiempos Pasados pueden ser estimados a partir de las muest¡as de burbujas de aire que están
atrapadas en el hielo. Podemos encontrar concent¡aciones de Sases invernadero
al analizar estas mismas burbuias. Esto deja sin determinar el resto de las realilos cambios en la circulación oceánica, vaPor de agua,
mentaciones
-incluidos
nubes y nieve- en cambios de clima pasados.
Los bloques de hielo pueden también ofrecernos información sobre temperaturas del pasado. Debido a que distintos isótopos de agua se congelan a
diferentes tasas a diferentes temperaturas, la composición del hielo depende de
la temperatura a la que se forma. Los análisis del hielo de la Antártida nos inforvaría en
Los ciclos muy largos (Milankovitdr) en la posición de la Tierra (la excentricidad orbital
de
la
precisión
y
años
41.000
los
pasados
inclina
un ciclo de 100.000 años, Ia oblicuidad del eje se
la
en
un
cambio
de
más
probable
inicial
causa
los equinoccios entre 23.000 y 19.000 años) son la
temperatura (ver Berger et aI',1984).
4
C
García Fem¿trdez
@
UEM.CEES
EDICIONES
14
EI ca¡nbio cl¡,natico: estado de la cueslion.
man acerca de temperaturas pasadas existentes. Esto no es lo mismo que conocer la temperatura global, Pero Sí hay alguna evidencia acerca del aumento y
disminución conjunto que experimentan las temperaturas de la Antártida y las
temperaturas globales.
Utilizando algunos supuestos se da un valor a la sensibilidad del clima
consistente con la deducida en los modelos climáticos. Estos modelos sugieren
que si el efecto neto de las realimentaciones de la circulación del océano, el
vapor de agua, las nubes y la nieve fuera cero, la respuesta aproximada de la
temperatura a una duplicación del nivel preindustrial del dióxido de carbono
sería un calentamiento de LoC. De todas formas, antes de tener en cuenta los
cambios en los otros tres factores que controlan el clima -cambios orbitales,
capas de hielo y polvo- una comparación de los cambios de temperaturas anteriores con los cambios pasados en las concentraciones de Sases invernadero
indica que esa duplicación del CO, resultaría en un calentamiento de 3"C o más.
Esto sugiere (suponiendo que los científicos no se olviden de algo vital) que el
efecto neto de las realimentaciones basadas en el agua (nubeq nieve y vapor de
agua) es positivo y que éste ampliarla el calentamiento inducido por los gases
invemadero en más de uno o dos factores.
Se han establecido muchos supuestos, pero la evidencia histórica aumenta
la confianza en los resultados de los modelos. Los análisis del hielo sugieren que
los cambios en las concentraciones de gases invemadero están asociados con cambios de temperatura a corto plazo (escalas de tiempo de cien años),los cuales son
ampliados por las realimentaciones de las nubes, la nieve y el vapor de agua.
6. Er pRocESo cLIMÁTIco Y sus coMPoNENTES
sistemu climático está dirigido por una entrante radiación solar de
onda corta y una saliente radiación de onda larga. El sistema climático en sí
mismo consiste en cinco componentes:la atmósfera, el océano, la criosfera (hielo
y nieve) la biosfera y la geosfera. Cada comPonente juega un papel importante
a la hora de determinar el clima de la Tierra.
La mayor parte de la radiación solar que entra es absorbida por la suPerficie. El calor es transferido a la atmósfera. El comportamiento de la atmósfera
está regido por una serie de factores: la transferencia de calor, la humedad en la
El
C. García Femández
@
EI cambio clinntico: estado de
UEM.CEES
EDICIONES
15
La cuestion...
superficie; albedos de la superficie; calor latente asociado con la condensación de
H2O; las propiedades reflectivas y radiativas de las nubes; el efecto invernadero
y una enorme variedad de diversos factores que incluyen a los aerosoles y polvo
de la atmósfera, parámetros orbitales y la topografía de la superficie (Bolin, 1981).
El océano juega un papel central en el sistema climático. Casi el50% de las
emisiones de CO, son absorbidas por el océano. Existe un gran número de mecanismos químicos ybiológicos que controlan el almacenamiento del CO2por el océano. Por ejemplo, el plancton convierte el CO2 en un carbono particular que Se
estanca. Además de secuestrar el CO2 el océano absorbe más del 50% de la radiación solar entrante, la cual es almacenada en el océano y redistribuida por las
corrientes antes de ser liberada a la atmósfera en forma de calor en evaporación.
Los componentes principales de la criosfera son la cubierta de nieve estacional, que contribuye al albedo global; el hielo matino, que también contribuye al albedo global y tiende a desparejar el sistema océano-atmosférico inhibiendo el intercambio de H2O; los bloques de hielo de Groenlandia y la Antártida, que contienen el80% del agua fresca existente, etc.
El papel principal de la biosfera es producir flujos de Co2 y CHn y también
contribuir al albedo global.
La geosfera influye en el clima a través del intercambio de Sases y humedad con la atmósfera.
Además de los papeles que juegan en el equilibrio del clima, cada uno de
los cinco componentes del sistema climático responde a cambios en el forzamiento radiativo6 y la temperatura. Estas respuestas se denominan realimentación y pueden ser positivas (en el sentido en que estas afectan a la temperatura
en la misma dirección que el forzamiento inicial) o negativas (afectando a la
temperatura de manera opuesta a la dirección del forzamiento inicial). En la
ausencia de mecanismos de realimentación, sería relativamente fácil predecir
los efectos climáticos ante un cambio en el forzamiento radiativo. De hecho,
entender las realimentaciones es la clave para comPrender la respuesta actual
del clima al efecto invernadero (Cess, R.D., y Potte¡, G.L., 1988).
5
Recibe este nombre el porcentaje de energía reflejada Por una superficie'
El forzamiento radiativo es la perturbación del eguilibrio energético del sistema Tierra-afrnósfera, medido en vatios por metro cuadrado (W/m"). En la segunda Parte de este documento se
6
explica el forzamiento radiativo y sus efectos'
C. García Fem¿indez
@
UEM.CEES
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16
EI cambio cl¡matico: estado de la cuestiòn..'
7. Erucros DE REALIMENTAcIoN
7.1. Realimentación del vapor de agua
La hipótesis de que exista una ïealimentación positiva del vapor de agua fue
emitida en las primeras simulaciones del calentamiento global con modelos radiativos simples (Manabe y Wetherald,l967). Se espera que los incrementos en la temperatura den lugar a incrementos en la tasa de acumulación de vaPor de agua en
ia atmósfera. Ya que el vapor de agua es el gas invernadero más importante, tales
incrementos en el vapor de agua potencian el efecto invemadero; es deciç reducen
el flujo infrarrojo térmico que sale de la superficie, provocando una realimentación
positiva que amplifica el calentamiento inicial. Este efecto oPera en todos los
modelos climáticos que se utilizan para el estudio del calentamiento global.
7.2.
El primer
Realimentación de las nubes
efecto de realimentación de las nubes que debe ser estudiado en
detalle en los modelos globales del clima es la cantidad de nubes. Esto es enormemente complicado debido a los numerosos y diferentes tipos de nubes, cuyas
propiedades están regidas por procesos físicos muy distintos.
El calentamiento global hace que aumente la evaporación llevando a
incrementos en el HrO atmosférico y a cambios en las nubes. Al aumentar la tasa
de evaporación se forman más nubes. Una mayor cubierta de nubes da lugar a
dos efectos. El primer efecto es positivo y se produce Por la propiedad de aislamiento que tienen las nubes. Las nubes atrapan la radiación que sale hacia el
espacio, por lo que, con más nubes, mayor cantidad de radiación saliente será
capturada. El segundo efecto es negativo y tiene su origen en el efecto de albedo que producen las nubes. Las nubes reflejan la energía solar entrante, por lo
que, con mayor cantidad de nubes, una mayor cantidad de radiación solar
entrante es reflejada de nuevo al espacio.
En definitiva, la presencia de nubes calienta el sistema climático en 31
W/mt (vatios por metro cuadrado) reduciendo la emisión infrairoja saliente por
encima de la atmósfera. No obstante, puede ocurrir que las nubes produzcan un
(48
enfriamiento reflejando y reduciendo la absorción de la radiación solar
W/m2). Por ejemplo,la contaminación atmosférica puede producir un aumento
C. Garcia Fem¡hdez
EL
O UEM-CEES
EDICIONES
1'I
canbio clinàtico: estado de Ia a¿estion.
en la cantidad de nubes bajas, lo que provocaría un mayor reflejo de la luz solar
hacia el espacio enfriando la Tierra. El efecto global está todavía bajo investiga-
ción, pero ya existen algunos datos que muestran un Predominio del segundo
efecto (enfriamiento) sobre el primero (IPCC, 1995). Como muestra el cuadro 1,
el resultado sería un efecto de enfriamiento neto de las nubesT en el sistema climático global anual de 17 W lrn'(IPCC, 1995).
CunoRo L. Fonz¡,vtENTo RADIATIVo NETo DE LAS NUBES (FRN)
Valores anuales medios
Fozamiento radiativo infranojo de las nubes (FRl)
31 Wm2
Fozamiento radiativo solar de las nubes (FRS)
-48Wtm2
Fozamiento radiativo neto de las nubes (FRN)
-17 Wlm2
FUENTE: IPCC, 1995.
La magnitud relativa de estas influencias depende de la cantidad, altitud
y contenido de agua de las nubes. Desgraciadamente, los detalles sobre estas
relaciones y la manera en la que pueden cambiar estos factores en respuesta al
calentamiento son desconocidos.
7.3.
Realimentación por el efecto albedo de la nieve y el hielo
Esta realimentación ofllrre por los cambios en la reflectividad de la superficie de la Tierra debido a cambios en la extensión de la cubierta de nieve y hielo.
Se ha asumido por mucho tiempo que bajo el calentamiento del efecto invernadero esta realimentación sería positiva, debido a la amplificación polar del
calentamiento del efecto invernadero que reducirá la cubierta de nieve y hielo
polar. Los resultados más recientes de modelos indican una reducida amplificación polar debido a los cambios en la circulación del océano, con una consecuente disminución en la fuerzade este mecanismo de realimentación (Ingram,
W.J., Wilson, C.A. y Mitchell,I.F.B., 1989). Además, la cantidad de nieve o hielo
Los efectos de enfriamiento y calentamiento debidos a las nubes llegan casi a equilibrarse en los
trópicos. Las nubes alcanzan su mayor capacidad de enfriamiento en latitudes medias. Los aeropor
soles, que son pequeñas partlculas sólidas o líquidas que han sido expulsadas a la atmósfera
también
contaminantes,
como
los
artificiales,
causas
causas naturales, como los volcanes, o por
impiden que el calor del sol alcance el suelo.
7
C
García Fem¿Írdez
O UEM-CEES
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18
EI catnbio climatico: estado de Ia caestión.
no depende sólo de la temperaflrra. Mayores precipitaciones en latitudes elevadas debido al calentamiento global pueden incrementar la nieve y el hielo y
actuar reduciendo este tiPo de realimentación.
7.4. Larealimentación del océano
La capacidad que tiene el océano para almacenar CO, y la tasa a la cual
éste
será liberado a la atmósfera depende de la estructura térmica de los océanos. Este
proceso controla el desarrollo del calentamiento global en una escala de tiempo de
cientos de años. Debido a que la solubilidad del CO2 en el agua marina depende
de la temperatura, el calentamiento global tenderá a acelerar la liberación de CO2
a la atmósfera (Bryan, K. y Spelman, M.J., 1985). Este Proceso juega un papel
importante en la sucesión de perlodos glaciares e interglaciares. El tiempo y la distribución geográfica del calentamiento del efecto invemadero dependerá, en gran
medida, de la forma en la que el océano responda a los cambios de temperatura.
Aunque los procesos que envuelven al océano son bien conocidos, no obstante
son todavía difíciles de simular. Los modelos climáticos que asurnen un océano
pasivo suelen mostrar un calentamiento más rápido y una amplificación polar
mayor que los modelos que asulnen alguna respuesta por parte del océano'
8. MonnuzAclÓN DEL cLIMA
Para predecir el cambio climático hay que modelizar el clima. Una prueba de la validez de las predicciones es la habilidad que tienen hoy en dla estos
modelos para reproducir el clima. Los modelos deben tener las características
físicas y químicas del proceso que estudiamos -efecto invernadero-; así pues,
deben incorporar las caracterfsticas del suelo y de los océanos, que son los limites de la atmósfera representada en estos modelos'
A medida que las perspectivas de cambios en la atmósfera se hacen más
realistas y amenazantes se van elaborando y aplicando nuevos modelos de
ordenador al problema. Estos modelos por ordenador tienen en cuenta los proque
cesos naturales que deben ser parte de todo el cuadro para poder entender
ocurrirá con el clima de la Tierra a medida que crece el dióxido de carbono. Un
C. García Femández
EI cambio climático: estado de la cuestion.
@
UEM.CEES
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19
.
aspecto importante de los modelos más nuevos es su tratamiento de los "efectos
de realimentación" que, como sabemos, muestran los cambios que Se van PIo-
duciendo en la atmósfera a medida que se va calentando la superficie terrestre'
Además de tener en cuenta la humedad y los procesos de formación de las
nubes, los modelos más modernos empiezan a considerar el papel que juègan la
vegetación, los bosques, praderas y cosechas en el control de la cantidad de dióxido de carbono que hay en la atmósfera. Además de tener un papel de "sumidero" de dióxido de carbono, los varios tipos de vegetación tienen ot¡os efectos
en el clima. Las plantas calientan o enfrían el aire alrededor de ellas a través del
reflejo y la absorción de la radiación solar y el proceso de evaporación, frenan la
velocidad de los vientos de la superficie y absorben y expulsan humedad al aire
(contribuyendo a las alteraciones del ciclo hidrológico). Como contrapartida,los
cambios en el clima afectarán a las pautas de crecimiento de la vegetación. Por
ejemplo, los bosques que necesitan un clima relativamente fresco puede que no
se adapten al calentamiento relativamente rápido que los científicos predicen
para climas continentales, mientras que los bosques más cálidos puede que terminen trasladándose hacia las zonas más templadas.
Deben, asimismo, tenerse en cuenta otros efectos de realimentación. En
condiciones normales, las hojas de las plantas absorben dióxido de carbono del
aire y liberan humedad como parte de la fotoslntesis. La liberación de humedad
a través de la evaporación-transpiración hace que el aire se enfríe. Con el
aumento de dióxido de carbono en la atmóSfera, podemos esPerar que Se Prodszca un cambio en el ritmo al que las plantas intercambian carbono. Esto
puede desembocar en unas tasas menores de evaporacióry de tal m¿ìnera que se
amplíe el calentamiento del verano continental. Sin plantas, la tierra y el aire se
calentarían, exacerbando así el problema.
9. FUNcIoNAMIENTo Y FIABILIDAD DE Los MoDELos
que hay que tener en cuenta para modelizar el clima es analizar
el comportamiento de los distintos componentes del siste'ma climático, Estos evolucionan e interactú¿rn en distintas escalas de tiempo, La atmósfera cambia en
horas y su detallado comportamiento es imposible de predecir hasta pasados unos
dlas. Las capas altas de los océanos cambian en cuestión de semanas, mientras que
Lo primero
C. García Fem¡índez
@
UEM.CEES
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20
EI canbio climatico: estado de la cuesilon'
las capas profundas varían en décadas e incluso milenios. La biosfera se comPone
de animales y vegetación y norrnalmente cambia relativamente despacio. Una
menor cantidad de precipitaciones puede tardar años en alterar la cubierta de
vegetación de forma significativa, aunque ciertos componentes -tales como la
especie humana- son capaces de inducir cambios locales rápidos (quemando
campos petrolíferos, por ejemplo). La criosfera incluye el hielo marinq glaciares,
cubiertas de hielo y de nieve. La cubierta de nieve y el hielo marino pueden cambiar rápidamente, pero los glaciares y las cubiertas de hielo pueden necesitar desde
décadas hasta milenios. La geosfera, que es la propia tierra sólida, es la que cambia más lentamente. Un solo volc¿án puede afectar al clima rápidamente, pero sólo
de forma temporal. Aspectos de la geosfera que afectan al clima a largo plazo, tales
como la localización de los continentes y las cadenas montañosas, tardan millones
de años en experimentar algún cambio. Los cinco componentes que hemos citado
son importantes para la modelización del clima. Los cuatro primeros pueden cambiar en respuesta a las emisiones de gases invemadero, mientras que los cambios
en la geosfera deben comprenderse Para el estudio de climas pasados.
Hay que tener en cuenta que la modelización del clima no es lo mismo que la
previsión meteorológica, a pesar de que tienen cosas en común. La previsión meteorológica es un problema de "valor inicial": el que hace la previsión necesita conocer
el estado actual del tiempo y cómo está evolucionandq de tal forma que pueda Prcdeci¡ su comportamiento en el futu¡o inmediato. Los factores que cambian lentamente, como las concentraciones de gases invemadero en la atmósfer4 pueden mantenerse constantes en un modelo de previsión meteorológica. Sin embargO el modelizador del clima no está interesado en el comportamiento del sistema en un determinado momento del tiempo. Lo que él quiere es conocer cómo el comportamiento
medio del sistema puede responder a cambios lentos en precisamente esos comPonentes del sistema dimático que el previsor meteorológico mantiene constantes.
Existen distintos tipos de modelos climáticos. Los más simples pueden
ejecutarse en un ordenador personal y consisten únicamente en unas Pocas
ecuaciones que reflejan variables climáticas clave. Esos modelos están diseñados
para centrar el estudio en una escala de tiempo particular o Para investigar un
fenómeno específico mientras que se formulan muchos supuestos concernientes
al comportamiento del resto del sistema. La importancia de esos modelos con
respecto al clima depende de si los SuPuestos en los que se basa son más o
menos correctos. En general, cuanto más complejo es un modelo menos SuPueStos tiene y con mayor facilidad puede contrastarse con las observaciones y con
otros modelos. Ahora biery todos los modelos deben suPoner algo: el sistema
C. García Femr{ndez
@
UEM.CEES
EDICIONES 2I
EI catnbio climat¡co: estado de Ia cuestion...
climático es demasiado complejo para que nosotros podamos incluir las leyes
ffsicas dentro de un ordenador y preguntarle cómo será el clima en el año 2030.
Los modelos climáticos más sofisticados son los Modelos de Circulación
General (GCMs). Consisten en cientos de ecuaciones matemáticas interrelacionadas que son procesadas en superordenadores. Estos modelos están adaptados
de aquellos utilizados para la previsión meteorológica. La adaptación principal
es que los modelos climáticos GCMs tienen una resolución espacial mayor que
los permite ser ejecutados durante un Sran número de años. Por ejemplo, el
modelo atmosférico recibe información sobre la temperatura de la superficie
marina y produce información sobre variables tales como los vientos, temperaturas y lluvias. En un modelo climático típico, el espacio horizontal que existe
puede ser de cientos de kilómet¡os, mientras que puede haber sólo de diez a
veinte niveles verticales ent¡e la superficie terrestre y la atmósfera exterior.
Los modelos de circulación general (GCMs) más recientes incluyen la interacción de la atrnósfera con los océanos y con la superficie terrestre (oceánicoatmosfé¡icos acoplados). Los modelos nos perrniten comprobaç mediante la
simulación matemática, que pasaría con el clima mundial si se dieran una serie
de cambios. Por ejemplo, cuáles serían los efectos climáticos que sucederían a
una erupción volcánica o a una variación de la radiación solar.
La enorme capacidad de estos modelos se encuentra en su habilidad para
el atmosférico y oceánico- que son
simular la conducta de los sistemas
-como
demasiado complicados o extensos para que tengan cabida dentro de un razonamiento intuitivos. No obstante, existen lfmites sobre la magnitud de la complejidad que pueden manejar los ordenadores donde se ejecutan los modelos.
Por el momento, los modelos del sistema climático global no pueden incluir procesos ffsicos cuyas dimensiones horizontales sean inferiores a algunos cientos
restricción que impone lfmites en lo bien que podemos
de kilómetros
-una
modelizar 1o que conocemos o en la representación de los detalles a nivel regional-. La clave está en incorporar la mejor representación posible de todos los
procesos importantes y realimentaciones necesariase para caracterizar el sistema
climático, adaptiándose a la capacidad práctica de los ordenadores modemos.
8
Un problema al que se enfrentan los modelizadores es que al incluir un modelo oceánico
se
aumenta el tiempo de computación requerido para el experimento de modelizar el clima. Esto es
porque un modelo oceánico debe tener una resolución relativamente alta parä poder distinguir las
corrientes oceánicas. Además, los océanos se mueven lentamente, por lo que un modelo oceánico
tiende a necesitar mucho tiempo para conseguir un estado estable desde donde poder empezar la
simulación del cambio del clima'
9
Los mejores modelos climáticos calculan las cubiertas de nieve y de hielo. Aunque los detalles
difieran entre los modelos, cada modelo debe permitir que la criosfera responda a los cambios cli-
C. García Fem¡indez
O UEM-CEES
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22
El canbio ch,túl¡co: estado de la aneslión.
Durante las dos últimas décadas han mejorado sustancialmente los modelos. La comunidad cienlfica posee ya una gran variedad de observaciones meteorológicas y oceánicas, las cuales pueden ser contrastadas con las Predicciones
de los modelos. Además existe información sobre climas pasados cambiantes,
almacenada en sedimentos y rocas, que nos permite comProbar la habilidad que
tienen los modelos para reproducir los rasgos climáticos conocidos distintos de
los de la época actual. Cada uno de estos elementos constituye la base para el
debate sobre la fiabilidad que tienen los modelos climáticos Para establecer proyecciones sobre climas futuros.
9.1. Modelización a escala global
Para poder teahzat estudios de modelización sobrc la sensibilidad que
muestra el sistema climático frente a factores internos y externos, así como la predicción del cambio climático se realiza una simulación previa (integración de control) mediante la cual poder establecer el clima promedio actual (escogiendo parámetros climáticos actuales) y la variabilidad climática de referencia. A continuación se simula el cambio climático (perturbación) por ejemplo duplicando la concentración atrnosférica de CO2lo que permitirá comParar la integración de control
y la perturbación. La diferencia entre ambos resultados se denomina "respuesta".
Los modelos o experimentos de respuesta de equilibrio son aquellos cuyo
obietivo es examinar el cambio que se produce una vez alcanzado el nuevo estado de equilibrio, Los experimentos de respuesta transitoria son aquellos referidos a la evolución temporal del cambio climático ent¡e estados de equilibrio debida a una variaciOn dàl forzamiento,la cual puede depender del tiempo o no10'
Los escenarios de respuesta de equilibrio son internamente consistentes
en tanto que todas las variables climáticas están determinadas bajo los mismos
fundamentos ffsicos, pero no deben tomarse como una predicción exacta del
estado aI que llegará el sistema climático en el futuro. Esto se debe a que los esmáticos, ya que esta resPuesta juega un papel fundamental en determinar cuanta radiación solar
(a esto se debe
es absorbida por la Terra. La nieve y el hielo reflejan el calor de forma muy efectiva
subido), por
hayan
las
temperaturas
que
de
después
tiempo
largo
que áreas nevadas sobrevivan
lo que
más
calor,
absorberá
se
entonces
nieve,
menos
haya
que
hace
lo que si el calentamiento
más.
calentará el planeta todavía
r0
Los estados no estables que se obtienen son Ia transición entre dos estados estables. Estos experimentos se pueden subdividir a su vez en experimentos de respuesta de transición si el forzamiento no depende del tiempo (duplicación instantánea), o en el caso contrario de respuesta
dependiente det tiempo (aumento progresivo de la concentración atmosférica del CO2)'
C. García Femández
O UEM.CEES EDICIONES
23
E! cambio climatico: estado de la cueslión...
cenarios permiten conocer la respuesta de equilibrio del sistema climático ante
las alteraciones exPerimentadas Por sus comPonentes, Pero no ofrecen r:na
información perfecta acerca del ritmo al que dicho cambio Puede Produchse'
Los escenarios de transición Pueden ser dependientes o no del tiempoll.
Actualmente, la forma más perfecta de obtener escenarios climáticos de transición
se realiza a partir de simulaciones dependientes del tiempo con modelos oceanoatmosféricos globales acoplados. El hecho de que dependan del tiempo hace referencia a una simulación obtenida mediante modelos en los que las concentraciones
atmosféricas de gases invernadero se incrementan de forma gradual. Esto es lo que
está sucediendo realmente en el sistema climático, por lo que dichas simulaciones
nos proporcionan una primera indicación del cambio climático futuro. No obstante, los modelos øcoplødos de circulación generøl resultan muy costosos debido a su
complejidad y cantidad de recursos informáticos que requieren Para obtener buenos resultados, por 1o que muchas de las condusiones sobre la evolución temporal
del cambio climático est¿ín basadas en modelos simplificados, en los que se sustituyen partes del sistema climático por estructuras con un Sran nivel de integración.
9.2.
Tipos de modelos
Para entender y predecir el cambio climático son necesarios los siguientes
tipos de modelos:
a)Modelos socio-económicos, Predicen el consumo futuro de combustibles
fósiles y la utilización de combustibles alternativos. Estos modelos dependen de
la tecnología (por ejemplo, de los métodos de producción industrial, eficiencia
energética, nuevos materiales, etc. ); de la polftica pública y de las actitudes sociales (como, por ejemplo, la preocupación por el medio ambiente); y del desarrollo
económico¡ ]a calidad de vida y la confianza en productos energéticos y químicos.
Mo itelos químico s-flsico s-biofísicos. Estos modelos indican qué ocurre
con los gases liberados en la atmósfera; por eiemplo, cuánto dióxido de carbono
es absorbido por los océanos y la biosfera y cómo los usos agrlcolas e industriab)
ll
cambio
Los er.enrrios de transición no dependientes del tiempo se basan en una estimación del
la
concentración
de
instantánea
climático a partir de las respuestas de equilibrio a una duplicación
detectados
atmosférica del CO2 equivalente. Estos escenarios simulan los cambios que podrlan ser
físisentido
en
un
internamente
en un momento determinado del futuro, pero no son consistentes
del
CO2.
atmosférica
concentración
co, ya que no son el resultado del incremento progresivo de la
C. García Fem¡indez
O UEM-CEES
EDICIONES
24
El cambio climat¡co: estado de Ia cuestion,..
les de productos químicos y los procesos naturales de la superficie de la Tierra
afectan a la expulsión en la atmósfera de metano, óxido nitroso y otros gases
invernadero.
c) Modelos oceano-øttnosféricos acoplados. Son modelos de Circulación
General que informan de cómo el sistema climático (temperaturas, humedad,
nubes y lluvia) responde a los cambios de la composición química de la atmósfera.
Obtener buenas predicciones de estos modelos es difícil Porque todavía
no Se entienden muchos de los Plocesos secundarios. Por ejemplo, cuándo
empiezan a crecer las temperaturas debido al efecto directo radiativol2 Provocado por el aumento del dióxido de carbono, o si éstas permiten la entrada de una
menor o mayot radiación solar. Estos procesos secundarios son importantes.
El efecto radiativo directo de la duplicación del dióxido de carbono es relativamente pequeño y no hay demasiado desacuerdo entre los modelos acerca de
este punto. Los modelos entran en conflicto cuando se tienen en cuenta los efectos secundarios o de realimentación. Los modelos que predicen mucho calentamiento como consccuencia del dióúdo de carbono muestran cambios en la cobertura de las nubes que amplifican los efectos del calentamiento (las nubes bajas
reflejan el calor procedente del sol pero las altas contribuirán al efecto invernadero, reteniendo el calor de la superficie) mientras que los modelos que predicen un
calentamiento más modesto muestran que las nubes tienen un efecto muy Pequeño en el calentamiento, o incluso pueden producir humedad y enfriamiento.
d) Modelos e ìnoestigaciones de lø NASA sobre el efecto inoetnaderc. La
NASA ha desarrollado un número importante de modelos climáticos, siendo el
más detallado el Modelo de Circulación General (GCM), desarrollado por el
Instituto Goddard de Estudios Espaciales (GISS) de Nueva York. El GCM utiliza ordenadores de alta velocidad para resolver las ecuaciones básicas, gobernando los procesos atmosféricos con técnicas numéricas. El grupo GISS predijo,
utilizando este modelo, que la temperatura global anual alcanzaría un nuevo
récord de elevación en algún momento durante los tres primeros años de los
noventa. Ese récord se alcanzó de hecho en L990. De la misma manera, en junio
de 199'1., el volcán del Monte Pinatubo entró en erupción y envió entre 25 y 30
millones de toneladas de dióúdo de sulfuro a la estratosfera. Alll el dióxido de
o forzamiento radiativo se define corno el cambio en la radiación media neta producido
El
"f""to
en la parte alta de la troposfera (conocida como tropopausa) debido a una va¡iación en la radiación
sola¡ à infrarroja. El forzamiento radiativo perturba el equilibrio entr,e la radiación entrante y saliente. Más adelante se ofrece una descripción más téc¡rica y extensa de este efecto y sus consecuencias.
12
C. García Fem¿indez
@ UEM.CEES
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25
El cambio cli,nático: estado de Ia anestion..'
sulfuro reaccionó con el vapor de agua produciendo una neblina de gotas de
ácido sulfúrico de larga duración.
El grupo GISS incluyó esta información en el modelo, estimando cuánta
luz solar sería bloqueada por la nube del aerosol Pinatubo y predijo que la temperatura global descendería alrededor de 0,3 o 0,4"C. Otra vez, el cambio previsto se hizo real. Aunque estas predicciones exitosas animen a las nuevas investigaciones, muchos científicos coinciden en que todavía queda mucho por hacer
para mejorar los modelos climáticos antes de que seamos capaces de predecir el
clima futuro de manera certera.
9.3. Predicciones de los modelos climáticos
Todos los experimentos con GCMs diseñados para evaluar el impacto
que causan los incrementos de los gases invernadero apuntan a un calentamiento global para el próximo siglo, al que acomPañarán cambios en las precipitaciones y otras variables meteorológicas. Sin embargo,la compleiidad del sistema climático es todavía tan grande que dificulta enormemente la predicción
del cambio climático. Ni las observaciones climatológicas ni los modelos climáticos actuales son suficientes para proyectar los cambios del clima de forma certera. Una aproximación asequible es la que ha adoptado el Panel Intergubernamental de Cambio Climático (IPCC) de la OrganizaciínMeteorológica Mundial
y el Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente (UNEP), el cual se
basa en proyecciones sobre el crecimiento esperado de los gases invernadero y
los resultados combinados de muchos GCMs. En términos de temperatura
media global de la superficie, la predicción de consenso del IPCC apunta a un
incremento de la temperafura de 0,5 a2"Cparael año 2050, como respuesta a un
aumento anticipado de un uno Por ciento anual del CO2. Más aun, si perrnitimos que la cantidad de dióxido de carbono atmosférico se duplique, la previsión de consenso apunta a un calentamiento de entre 7,5 y 4,5"C. Tales cambios,
si tuvieran lugar, darían lugar a un cambio climático significativo.
Parece claro que, en términos de impacto potencial,la diferencia entre una
proyección de calentamiento futuro de L,5 y 4,5"C es realmente amplia. Como
resultado de esta incertidumbre, los que toman las decisiones (polfticos, técnicos) se enfrentan a una situación difícil. TÞngamos en cuenta que se enfrentan a
la coyuntura de tener que decidir qué pasos deben tomarse en una situación en
la que los mejores indicadores de los modelos sugieren que el cambio climático
C. García Fem¡fu:dez
El ca¡nbio climatico: estado de la cuestión...
debido a la actividad humana Puede Ser glandez p€ro, Por otro lado, la incertidumbre que rodea a las predicciones es todavía extensa.
Las predicciones sobre el clima futuro son imperfectas Porque están limitadas por incertidumbres significativas que surgen de los siguientes asPectos:
climática natural.
variabilidad
- lanuestra
incapacidad para predech de forma rigurosa las emisiones
futuras de gases invernadero y aerosoles.
impredictibles o irreconocibles, tales como las erupciones
los factores
volcánicas o las nuevas o desconocidas influencias humanas que perturban las
condiciones atmosféricas.
nuestro conocimiento incompleto del sistema climático'
-
Pues bien, la fiabilidad de las predicciones que ofrecen los modelos climáticos depende directamente de estos factores. Teniendo esto en cuenta, seguidamente elaboramos una lista, por orden de certidumbre, de las predicciones
más relevantes que se derivan de los modelos climáticos actualesl3.
Prócticømente cierto
región por encima de la atmósLa temperatura de la estratosfera
-una kilómetros por encima de la
fera que se extiende desde unos diez a cincuenta
superficie de la Tierra- será significativamente más fría'
Este enfriamiento surge a través del efecto que Produce el aumento de
dióxido de carbono y la reducción observada del ozono estratosférico, así como
de la forma en la que los dos gases absorben y reemiten la energía.
Contrariamente a lo que se espera que ocurra en la superficie terrestre, este cambio ya habla sido predicho por los modelos y, además, ha sido observado recientemente,lo que supone una evidencia del calentamiento global.
ø
)
b)Muy probøble
de la superficie de la Tierra continuará aumentando
La temperatura
hasta al menos la mitad del siglo XXI.
La predicción se basa en los continuos incrementos previstos de emisiones
de gases invernadero, los resultados de un rango de cálculos procedentes de los
modelos y del análisis de climas pasados. La meior estimación disponible es la
t'Ert^
lista ha sido elaborada por el Foro de Modelización del Cambio Global (Forum on Global
Change Modeling 1995). El Foro adoptó un sistema de cuatro niveles de certidumbre: prácticamente cierto, muy probable, probable e incierto.
C. García Femández
@
UEM.CEES
EDICIONES
21
El cambio climàtico: estado de la cuestión.--
que hace el IPCC, la cual se basa en un rango de predicciones procedentes de
modelos: la temperatura media global de la superficie aumentará aproximadamente de 0,5u a2"C durante el período 1990-2050. A modo de comparación, el
límite bajo (aumento de 0,5") es equivalente al calentamiento observado en los
100 últimos años. Más allá del año 2050, se espera que las concentraciones de
dióxido de carbono alcancen el doble de los niveles preindustriales. Una vez
alcanzado ese nivel y después de que el clima se encuentre en equilibrio, la
mejor estimación para el cambio climático resultante es un calentamiento de L,5
a ,SuC.El IPCC considera un incremento medio de 2,5oC como el resultado más
probable. Los modelos calculan que los niveles actuales de emisiones de sulfuro que producen los aerosoles disminuirán algo en los años venideros. En el caso
de que no decrezcan, el aumento de la temperatura será algo menor. Además, el
cambio de temperatura podría ser distinto al ofrecido aqui si aconteciesen
amplias variaciones climáticas naturales durante el perlodo de la predicción.
Temperaturas de la superficie más altas dar¿án lugar a un aumento de
la precipitación media en todo el globo.
Esto es así porque la temperatura influye en la tasa a la que la temperatura de la superficie se evapora (para volver a la tierra en forma de lluvia o nieve).
Mientras que las conexiones entre temperatura y las precipitaciones son bien
conocidas, no ocurre lo mismo con la distribución que tienen sobre la Tierra los
cambios en las preciPitaciones.
cantidad de hielo marino en el Hemisferio Norte disminuirá.
-LosLaestudios
sobre climas pasados ofrecen evidencia de la amplificación Polaf
bien del calentamiento globat, bien del enfriamiento global. La razón es posiblemendel
te un efecto de realimentación positivo que conecta el calentamiento,la reducción
hielo marino, la sustitución del hielo marino altamente reflectivo Por una superficie
Por estas
oce¿ínica m¿ís oscura y absorbente t/,por tanto un calentamiento adicional.
del
polares
razones, es muy probable que la extensión del hielo marino en las regiones
Hemisferio Norte disminuya. Todo ello aumentará eI nivel del mar debido a la expansión térmica de los océanos y el derretimiento de los glaciares, hechos que sucederán
al aumento de la temperatura. Los cambios en las iáreas polares del Hemisferio Su¡
son más inciertos debido a las diferencias en la circulación del océano y a la Prcsencia del continente Antártico. El grado en el cual la Ant¡ártida contribuirá a la elevación del nivel del mar es incierto. El IPCC sugiere que el aumento de la nieve en la
Antártida debido al posible aumento de las precipitaciones puede compensar la
expansión térmica y el derretimiento de los glaciares, haciendo que el nivel del mar
aumente menos de
1o
previsto (entre 30 y 110 cm. Pala el año 2100 IIPCC, 1990])'
C. Garcia Fem¡índez
@ UEM.CEES
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28
EI cambio climatico: estado de la cuestión.
global aumentará el nivel del mar.
como consecuencia de tres cambios relacionados con la temperatura: la exPansión física del agua del mar a medida que la
temperatura del océano aurnenta, el derretimiento parcial de los glaciares y
cambios en la extensión y grosor de las cubiertas de hielo Antártico y.Á'rtico. La
expansión del agua del mar puede determinarse a partir del cambio de temperafura previsto descrito más arriba. También existen estimaciones razonables
sobre la retirada de los glaciares, pero menos ciertos son los c¿ílculos sobre los
cambios esperados en los casquetes polares.
El efecto climático producido por algún cambio esperado en la cantidad
de energía radiada por el sol en el curso de los siguientes cincuenta años es
mucho menor que el que se deriva del aumento de las concentraciones de dióxido de carbono y otros gases.
Bas¡índonos en el conocimiento actual disponible, la producción de energía solar varía en alrededor de un 0,1 por ciento durante el ciclo solar de once
años y, esta variación puede afectar a la temperatura de la superficie de la Tierra.
No obstante, los efectos del calentamiento global anticipado son de cuatro a
siete veces mayores que aquellos que pudieran resultar de estos cambios a corto
plazo en el flujo total de la energía solar.
calentamiento
-EsteElefecto
puede producirse
c) Probøble
la sequía continental durante el verano en las latifudes
Aumentará
medias del Hemisferio
Norte.
Esta predicción se basa en el hecho de que las temperaturas más elevadas
conducen a tasas de evaporación mucho mayores: en términos netos, el aumento de la evaporación será, a nivel regional, mayor que el aumento de la lluvia
que le acompañe. La cantidad de sequía está determinada Por una serie de factàres que no suelen esta¡ bien representados en los modelos. Estos incluyen el
movimiento de un sitio a otro de la humedad evaporada a través de la circulación atmosférica; los efectos que tienen los cambios en la cubierta terrestre debido a cómo responde la vegetación al aumento del dióxido de carbono; el papel
de los aerosoles y las interacciones entre la superficie terrestre y la atmósfera.
La lluvia y la nieve aumentarán en las latitudes altas a medida que la
-
cantidad de humedad en la atmósfera crece.
El agua frfa que se vaya añadiendo con las precipitaciones en esas zonas
podría alterar la circulación del agua profunda de los océanos -la cual es conducida en parte por las diferencias en el contenido de sal de las diferentes Par-
C. García Fem¡i.ndez
@
UEM.CEES
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29
El cambio climático: estado de La cuestiön.
tes del océano- y alterar el clima. Precipitaciones adicionales podrían afectar
también al tamaño de los casquetes Polares y PeÉurbar así el nivel del mar.
Los Océanos Antártico y Atlántico Norte se calentarán más lentamente
que la media global.
Los cambios en la temperatura de la superficie marina son moderados en
las regiones como éstas debido a la mezcla regular del agua de la superficie con
el agua más f¡ía y profunda del océano. Estas son las zonas más lógicas para que
se de un calentamiento más lento. No obstante, las temperatu¡as de la superficie
marina en estas zonas dependerán también de los cambios en las precipitaciones
y la entrada de agua más fría, fenómenos que acompañarán al calentamiento y
pueden cambiar la tasa a la que se mezcla verticalmente el agua de los océanos.
Las erupciones ocasionales de algún gran volcán disminuirán temporalmente el calentamiento global (pocos años).
Los datos históricos indican que las partículas sólidas que se int¡oducen
en la estratosfera por las erupciones volcánicas pueden enfriar la temperatura
media de la Tierra en algunas décimas de grado centígrado durante, como
mucho, dos o tres años, durante los cuales las partículas desaparecerán de la
atmósfera superior. Tales cambios constituirán interrupciones transitorias de la
tendencia a largo plazo del calentamiento global.
d) lncierto
cambios en la variabilidad del clima.
-NoHabrá
obstante, la naturaleza exacta de los cambios en la variabilidad del
clima debido al calentamiento global todavía no está bien definida. Los modelos predicen una posible reducción en la variabilidad del invierno en los climas
más cálidos; también suele predecirse que las tormentas aumentarán como
resultado del mayor contenido de humedad de la atmósfera. También podría
variar la frecuencia de la oscilación del sur "El Niño" como resultado del calen-
tamiento global.
Los cambios en el clima a escala regional probablemente diferirán de la
media global.
Con esto queremos decir que, de momento, la capacidad para estimar
cambios esperados de clima en alguna región especlfica es muy limitada. La
resolución espacial de los modelos climáticos es todavía poco refinada para
poder incorporar efectos como las características de la tierras regionales, los
contornos de la superficie y las condiciones hidrológicas locales, incluso aunque
se sabe que estos factores son importantes.
C. García Fern¡furdez
@
UEM.CEES
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30
El cambio climatico: estado de la cttestión'..
La intensidad
de crecer.
de las tormentas tropicales, incluidos los huracanes, Pue-
Esto puede ocurrir como resultado de los efectos que produzcan las mayo-
res temperaturas de la superficie marina cuando se Produzca el calentamiento
global, porque las tormentas tropicales se originan por las diferencias en las
temperaturas. No obstante, existen todavía muchos asPectos sin resolver -Por
ejemplo, si ese fenómeno se producirá realmente o si el número de tormentas
tropicales aumentará-, €fl parte porque la resolución espacial de los modelos
no es lo suficientemente fina como para simular la formación de huracanes.
Las conexiones ent¡e el clima y la vegetación pueden modificar la magnitud del calentamiento predicho, pero todavía es incierto si esos efectos amplia-
rán o disminuirán el cambio climático.
Las limitadas evaluaciones que se han hecho sugieren posibles realimentaciones debidas a cambios en la vegetación inducidos por el clima, tales como la
sustitución de la tundra de altas latitudes por vegetación más característica de las
latitudes templadas o la sustitución de bosques por praderas. Otros impactos climáticos pueden producirse por los efectos directos que tiene el dióxido de carbono en el crecimiento de las plantas, de los impactos de la deforestación tropical y
de los efectos que tiene la productividad de las plantas en la qulmica atmosférica.
Las previsiones sobre el cambio climático durante los próximos veinti-
-
cinco años son todavía inciertas.
Ello se debe a las incertidumbres que existen acerca de los factores que controlan la variabilidad natural del dima en las simulaciones de los modelos, así como
de los cambios esperados en la quÍmica atrnosférica. Estas incertidumbres hacen
que sea muy diffcil predecir los cambios del clima década por década. En una década determinada los cambios en la temperatura y en las variables relacionadas con
ella podrfan ser menores o mayores que la tendencia prevista a largo plazo. Las estimaciones del calentamiento en términos de grados por década y la utilización de
estas tendencias para analizar una sola década son confusas y no recomendables.
dla se están desarrollando los modelos climáticos, sobre todo los
Hoy
regionales, debido a una gran labor de investigación que pretende mejorar la espe-
cificidad de las predicciones. Esta labor incluye esfuerzos para refinar la resolución
espacial, para mejorar la representación física de la capa más baia de la atrnósfera,
para ofrecer representaciones más realistas de los componentes no atmosféricos
del sistema climático y para comprobar y contrastar minuciosamente los modelos,
bien entre los propios modelos y comparándolos con los nuevos, o bien obteniendo observaciones más amplias del clima actual y del clima del pasado,
C. Garcia Fem¡furdez
@
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31
El cambio clit¡tático: estado de Ia cuestion...
1.0.
El
Esruolos
REcIENTEsI4
Panel Intergubernamental de Cambio Climático de las Naciones
Unidas (IPCC) sugiere que las temperaturas globales medias pueden aumentar
a partir de ahora entre 0,2uC y 0,5uC por década en un escenario de "no intervención" (business as usuøl). La estimación más aproximada es 0,3"C por década.
En el caso de escenarios alternativos en los que existen controles sobre las emisiones de gases invernadero, los incrementos de la temperatura son menores
(0,2"C por década para el escenario "8", en el que el gas natu¡al sustituye a los
combustibles con alto contenido de carbono, se frena la deforestación y se introducen fuertes medidas de eficiencia energética). El IPCC diseña otros dos escenarios: el"C", donde la temperatura aumentaría algo más de 1"C por década; y
el"D", con un L"C de incremento, donde los controles son más estrictos y donde
la energía renovable, incluida la nucleal, absorbe una cuota de mercado importante desde mediados del presente siglo. Se incorporan tambiéry dentro de estos
escenarios, los correspondientes aumentos del nivel del mar.
Los gases invernadero que dan lugar al calentamiento global del planeta
son dióxido de carbono, clorofluorocarbonos, metano, óxido nitroso y ozOno. La
contribución del ozono al calentamiento no está del todo clara por el momento.
Los escenarios del IPCC no nos dicen, por sf mismos, nada acerca de la
política necesaria. Todo lo que sabemos acerca de estos aumentos de temperatura y nivel del mar eS que están asociados con niveles de daño que podemos
acomodar. Es más, necesitamos comparar los daños probables con los costes
de actuación. Los únicos estudios que tenemos hasta la fecha que comParan
costes y beneficios no sugieren una necesidad urgente de preocupación. Por
ejemplo, el profesor Nordhaus de la Universidad de Yale sugiere que una comparación de cOstes y beneficios nos llevaría a un recorte "óptimo" de un 77%
de las emisiones totales de gases invernadero. Pero como es más "coste-efectivof' recortar las emisiones de clorofluorocarbonos (CFCs) que tienen un
mayor impacto sobre el calentamiento global por unidad de emisión que el
CO2, gran parte de esta reducción sugerida atañe a la reducción de los CFCs.
De acuerdo con Nordhaus, en este análisis es necesario reducir el CO2 en sólo
un 6%, esto eS, podemos permitirnos incrementos del CO2 siempre que se
mantenga un 6% por debajo del incremento que hubiera ienido lugar en
ausencia de controles (Nordhaus,7991). Este es, desde luego, un control muy
modesto del nivel de CO2.
14
En otros apartados de este documento de trabajo se describen estudios adicionales.
C. Garcia Femández
O UEM-CEES
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32
EI cambio climat¡co: estado de Ia anestion".
Algunos autores han propuesto alternativas al an¿ílisis coste beneficio, las
cuales tratan de detectar una zona de riesgo desconocido a Partir de la cual se
puedan establecer objetivos de calentamiento global que eviten esa "zona de
ignorancia", basándose en que lo desconocido incluye impactos potenciales
catastróficos. El desconocimiento de los riesgos implica que, si el calentamiento
global va demasiado lejos, nos desviaremos de lo que controla la experiencia
humana en este ámbito y no sabremos cuál será la reacción del ecosistema.
Algunos expertos (Wirth y Lashof; Krause, Bach y Koomey, 1990) han
sugerido numerosas veces que, hacia el año 2030, los aumentos absolutos de la
temperatura no deben ser superiores a los 2,5"C sobre el nivel preindustrial. El
permitir que las temperaturas suban por encima de ese nivel significaría entrar
en una "zonade ignorancia" que está fuera de la historia de la humanidad. Las
temperaturas han aumentado alrededor de 0,5uC desde 1850; así pues, el
aumento de 2,5"C está 2"C Por encima de las temperaturas corrientes.
Estudios recientes sugieren que el límite absoluto de calentamiento debería ser l"Cls. Parece haber un acuerdo acerca de que una Política de "minimizar
el riesgo" mantendría la tasa de calentamiento por debajo de 0,1'"C por década.
Esta tasa permitida de calentamiento está determinada Por el ritmo o tasa a la
que bosques y otros ecosistemas se adapten a los cambios de temperatura sin
que se produzcan desaiustes importantes.
Podemos comparar la tasa de calentamiento del0,L por ciento por década
con la correspondiente estimación del IPCC (1990b) del 0,3 Por ciento. De qué
forma este objetivo del0,1 por ciento se traduce en emisiones permitidas dePenejemplo, la tasa a la que se manifestará el
de de la sensibilidad del clima
-por
calentamiento en respuesta a los incrementos de gases invernadero-. El IPCC
sugiere que el rango de sensibilidad del clima es de L,5 a 4,5"C Para una duplicación del co2. su mejor estimación de sensibilidad es de 2,5oC.
Para mantener la tasa de calentamiento de 0,1oC es necesario que las concentraciones de CO2 nunca excedan un cierto nivel. El modelo de Wirth y Lashof
sugiere que estas son entre 400 y 500 ppm -por ejemplo las concentraciones se
estabilizan a este nivel en algún año futuro, digamos el 2030-. Para conseguir
esta meta, las emisiones (acumuladas) permitidas tienen que estar ent¡e 200-400
billones de toneladas entre el momento actual y el año de estabilización de las
concentraciones. Si éste es eI2030, estamos diciendo que las emisiones permitidas
deberlan ser de S-LL billones de toneladas por año comparado con las 6,4-8,3bits
1"Ç un lfmite
El In"titoto de Medio Ambiente de Estocolmo sugiere un lfmite de calentamiento de
del nivel del
de la tasa de incremento de la temperatura de 0,1oC por década y un aumento máximo
mar de 2 cm. por década, "serias amenÂz¿rs para la sociedad" ocurren a tasas de 0,2oC por década.
C. García Fernández
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EI canbio clinatico: estado de la arcstion...
llones de ahora y la tasa de emisión tendría que estar cayendo antes del 2030
para que las concentraciones se estabilizaran en ese año.
En definitiva, sería inmediatamente necesaria la estabilización de los niveles actuales de emisiones Para Podel evitar la"zona de ignorancia".
Un estudio interesante es el aniílisis de Glomsrod (1990) que se basa en los costes y beneficios derivados del contol del dióxido de carbono en un solo país, Noruega.
El cuadro 2 muestra los resultados de la política de control del CO2 en
Noruega. El mecanismo hipotético que se utiliza para asegurar la congelación de las
emisiones de CO2 en el año 2000 es un impuesto sobre los combustibles que emiten
carbono, el cual no puede afectar al clima mundial de manera independiente (por
ejemplo, "un impuesto sobre el carbono", en este caso principalmente sobre el
petróleo). Realmente, si Noruega tuviera que actuar unilateralmente para reducir
las emisiones de CO2 y ningún otro país le siguier4 entonces nadie obtendría ninguna ganancia en términos de calentamiento global. Esto se debe a que Noruega
sólo produce eI0,2 por ciento de las emisiones mundiales de dióxido de carbono.
Cunpno 2. CosTes Y BENEFICIoS DEL CONTROL DEL DIÓXIDO DE
CARBONO EN NONUECE
Escenaio: Noruega congela las emisiones de CO2 al nivel alcanzado en el año 2000. Se utiliza un
precio delcomimpuesto progresivo sobre el combustible para lograr la congelación. A modo de ilustración, el
y
en
el
2010.
100%
un
para
2005
el
año
un
50%
en
aumentar
bustible debería
Costes
Billones de coronas noruegas
en el año 2010 (precios de 1986)
Costes en términos de PNB
Be nefici
27.O
os do méslico s:
Reducción del daño en bosques/lagos por lluvia ácida
0.1
Mejoras en salud por reducción de NOr, SO2, CO
7,6
Reducción de la corrosión
0.2
Reducción de accidentes de tráfico
2.7
Reducción del tráfico
2.9
Reducción del daño en carretera
3.6
Reducción del ruido
2.',1
Beneficios domésticos totales
19.2
Beneficios domésticos netos
-7,8
Beneficios domésticos netos como % PNB en 2010
-0.8
FUENTE: S. Glomsrod ef a/., "stabilization of Emissions of CO2: A Computable General Equilibrium
Assesment", Oslo, Central Bureau of Statistics, April '1990.
C. Garcia Fern¿indez
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34
EI ca¡nbio cl¡màtico: estado de Ia cuestión.
Existen dos formas mediante las que Noruega podría beneficiarse si decidiera actuar de manera independiente. La primera es que habría contribuido al
control del clima jugando su parte en un convenio global. La segunda es que el
hecho de controlar las emisiones de CO2 da lugar a otros beneficios, como la
reducción del tráfico, accidentes, contaminación atmosférica y acústica, etc. El
cuadro muestra que/ en este caso particular, alrededor de dos tercios de los costes de control son cubiertos con beneficios accidentales que no estiín relacionados con el calentamiento global.
Si estos beneficios que resultan del control del CO2 son significativos, entonces la actuación sobre el CO2 no llevaría consigo ninguna perspectiva de costes
sociales severos, al menos en lo que respecta a las medidas de control iniciales. Sin
embargo, medidas o metas más exigentes podrían acarrear costes para la sociedad
en términos de crecimiento económico perdido. El impacto económico que se produzca puede ser menor si las medidas adoptadas son las de bajo coste que estiín
ya disponibles, como algunos instrumentos económicos (impuestos sobre el ca¡bono, permisos comercializables) y las de la conservación de la energía.
Si se adoptara la vía del impuesto sobre el carbono para controlar las emide otras políticas eficientes de prevensiones de gases invernadero
-además
ción contra el efecto invernadero, como, por ejemplo,las que mejoran la eficiencia energétiçaló-, tales impuestos podrían formar parte de un paquete de medidas fiscales neutrales mediante el cual el gobierno incrementaría sus ingresos
con el impuesto sobre el carbono y devolverfa a la sociedad esos ingresos en
forma de reducción de los impuestos que gravan las distintas rentas. De esta
manera/ podríamosr pOr un lado, reducir aún más la carga econórnica que suPone el control del clima y, por otro, mejorar simultáneamente la eficiencia de la
economía y asegurar las reducciones de la contaminación.
La forma de comportarse en un contexto de incertidumbre científica y económica acerca del efecto invernadero consiste en adoptar medidas lo suficientemente restrictivas sobre las emisiones de los Sases invernadero.
Si se adoptan las medidas de bajo coste con altos beneficios accidentales,
la carga de cualquier acuerdo internacional sobre el CO2 puede ser baja. Si reconocemos que los medios para conseguir los fines propuestos de reducción de
emisiones deben basarse en cambios sobre el precio de los combustibles que
producen carbono a través de un impuesto sobre el carbono, entonces la carga
económica puede ser todavía menor. De todas formas, existen otras vfas para
16
Un estudio completo de las pollticas económicas destinadas a paliar el efecto invernadero
Garcla, El cambio climdtico: un estudío económico, tesis
encuentra en Cristina
Complutense de Madrid, abril de 1998.
se
doctoral, Universidad
C
García Fem¡índez
O UEM.CEES
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El canbio climàtico: estado de la caeslion...
reducir las emisiones de dióxido de carbono, como la transferencia de permisos
de emisiones o los estándares de contaminación. No obstante, el impuesto sobre
el carbono tiene la ventaia de que los ingresos pueden ser devueltos a la economía sin que ello distorsione el propósito original del impuesto, esto es, reducir
las emisiones de los gases invernadero.
L1. EvroENcIA EMPÍRIcA
Cien años de teoría y las simulaciones de los modernos modelos por
ordenador son la base principal de la ciencia del efecto invernadero. La evidencia empírica hasta la fecha es débil y esto, hasta cierto punto, es inevitable por
razones de variabilidad natural y largos intervalos de tiempo.
Sin embargo, la evidencia empírica sobre la formación del dióxido de carbono en la atmósfera no es tan insostenible. Como hemos apuntado anteriormente, existen muestras de burbujas de aire atrapadas en el hielo que nos Proveen de datos sobre los niveles preindustriales (280 ppmv)17 y mediciones directas a través de las observaciones de Mauna Loa, Hawai, desde 1958, que muestran un firme incremento de este gas invernadero (de 315 PPmv a 358 ppmv en
la actualidad; IPCC 1994). (Los datos exactos de la evolución de los distintos
gases invernadero se ofrecen más adelante.)
No existe discusión en cuanto a que la concentración atmosférica actual de
dióxido de carbono es alrededor de un 30/o superior a la del nivel preindustrial.
La evidencia más débil radica en el impacto que tiene el dióxido de carbono y
otros gases traza en el calentamiento global.
Los cienfficos coinciden y apoyan el concepto actual de efecto invernadero con la observación de que una concentración extremadamente densa en la
atmósfera de Venus y Su escasa presencia en la de Marte iuegan un papel importante en la superficie tan caliente del primer planeta (477"C) frente a la del
segundo planeta (-47"C) (Cline, 1992).
Una evidencia más amplia acerca del efecto invemadero se deriv4 como es
sabidq del aire atrapado en las muestras de hielo que datan de hace 1.60.000 años.
Los isótopos (como el deuterio) ofrecen una medida de la temperatura de la atnósfera en los tiempos en que se formaron los depósitoÐ los cuales sólo contienen cont7
Purt", por millón en volumen.
C. Ga¡cía Fem¿índez
@
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El cambio climático: estado de la cuestion...
centraciones de gases invemadero (dióxido de carbono, metano, óxido nitroso)
representativas de esas fechas paleolíticas. Estos datos muestran una correlación
entre la concentración atmosférica de gases invemadero y la temperatura.
La interpretación es engañosa porque la dirección de la causalidad es
ambigua. De este modo,la secuencia más probable tiene lugar de la manera que
se expone a continuación (Cline,1992).
Los ciclos muy largos (Milankovitch) en la posición de la Tierra (la excentricidad orbital varía en un ciclo de 100.000 años, la oblicuidad del eje se inclina
pasados los 41.000 años y la precisión de los equinoccios entre 23.000 y 19.000
ãnos) son la causa inicial más probable de un cambio en la temperatura (Berger
Otros mecanismos menos entendidos por el momento tales como los
cambios en la circulación del océano y la producción marina de CO2, pueden
causar un aumento (disminución) de los gases invernadero en resPuesta al
aumento (disminución) inicial de la temperatura (Lorius et al., 1990)18 '
Lorius et ø1. han estimado que la influencia adicional del forzamiento de
invernadero es necesaria para explicar el observado registro paleológico de la temperatura. Ellos calculan que la mitad del calentamiento observado entre los períoàos glaciar e interglaciar que se registoan en las muestras del hielo (por ejemplo, 3uC
de los 6"C de calentamiento en las muestras de la Antártida del iírea del Vostok) ha
sido producido por gases invernadero. Más aún, ellos resaltan que esta cantidad es
consistente con un pariámetro de sensibilidad del clima (À) de 3"C a 4"C, y por tanto
con las estimaciones de recientes modelos de circulación general (GCMs)'
Respecto al efecto invernadero derivado de la actividad humana, los
informes del IPCC concluyen que "ha habido un aumento reaf pero irregula¡,
de la temperatura global de la superficie desde el siglo diecinueve"'
El calentamiento observado ha tenido lugar en dos plazos. Ent¡e 191'0 y
1940 elcalentamiento aumentó de forma persistente. Durante 1975,1as temperaturas decrecieron moderadamente. El segundo período o plazo tiene lugar a Partir de 1971.Ladécada de los ochenta fue la más calurosa que se ha registrado. De
hecho, fue en esta década cuando el interés por el efecto invernadero se hizo
público, ya que nulnerosos países, y en particular los Estados Unidos, padecieron ver¿rnos extremadamente calurosos. Sobre tOdo, se recuerda en ese país el
famoso verano de 1988. Aunque algunas de esas anomalías regionales han sido,
et øL,7984).
de la Tierra
de
descarga
la
en
incremento
aumenta con la temperatur& Pero en menos que el correspondiente
Este
1989)'
(Hougton
y
Woodwell,
dióxido de ca¡bono q,r" p.ouà.rn las plantas y la respiración
r8
E*irt"r, mecanismos alternativos. Por ejemplo, la fotosíntesis realizada por la biota
como
diferencial suele causar un incremento neto de las emisiones bióticas del dióxido de carbono
respuesta al calentamiento.
C. García Fernitrdez
@
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EI cambio climatico: estado de la cuestion...
en ocasiones, atuibuidas al ciclo tropical del Pacífico de la oscilación del sur "El
Niño", el IPCC afirma que el calor Persistente del Período 1990-1995 -æn la fase
de la oscilación del sur "El Niño"- ha sido inusual en los últimos L20 años.
El informe del IPCC del año 1990 afirma que las temperaturas del
Hemisferio Norte declinaron entre los años l'940 y 1970, Pero que inmediatamente después comenzaron a crecer. Las temperaturas en el Hemisferio Sur se
mantuvieron constantes desde los años cuarenta hasta la mitad de los setenta.
A pesar de ser evidente el aumento de las temperaturas durante el último
siglo, el aumento observado de la temperatura es menor que el que muestran las
simulaciones de los modelos de circulación general. Estos modelos utilizan un parámefto intermedio de sensibilidad del clima de 3"C (À) a partir del cual calculan un
calentamiento global medio de 0,8oC entre 1885 y 1990, mientras que el IPCC obtiene un calentamiento medio global de 045"c (IPCC 1990b,248). Una explicación de
la divergencia puede ser que el intervalo térmico del océano (respuesta al calentarniento) es mayor de lo que sugieren los principales modelos. Otra explicación es
que el calentamiento potencial ha sido erunascarado por el efecto de los aerosoles
de sulfato y por la estimulación de las nubes que produce la contaminación urbael
na; también por el ozono de los CFCs. Esta diveqgencia fue el motivo por el cual
IPCC decidió rebajar la gradación de 3"C a 2,5"C, pero las influencias compensadoras aludidas anteriormente sugieren que esta reducción carece de garantfa. Es deciç bajo unas condiciones de reducción (más que aumento) o constancia
de la contaminación urbana, el calentamiento observado probablemente habría
sido cercano o quizás mayor a la cantidad predicha con el parámetro À:3'C'
Estas conclusiones han sido extraídas de un esfudio realizado por el
Centro de Análisis e Información del Dióxido de Carbono en1992, en el que se
han utilizado las series de datos de Hansen y Lebedeff de 1987. La regresión
resultante muestra la evidencia empírica: la tendencia alcista a lo largo de los
años 3O un declive parcial en los setenta y un nuevo aumento de la temperatura en los ochenta. Las observaciones para L881 hasta 1,990 muestran tendencias
de
estadísticamente significativas a un nivel global, con una tasa de incremento
la temperatura de 0,55oC en un período de 100 añosle. Vemos que el gradiente es
que el de los GCM (0,8"C)' Esto se
-uyo. al del IPCC de 0,45"C aunque menor
debe en parte a la inclusión de la observación para1990, el año más caluroso que
el año
se ha registrado en la rlltima década. En este estudio no se ha incluido
que las
1991,, elsegundo más caluroso registrado. Los climatólogos afgumentan
temperaturas del año 199L podrfan haber sido mayores si el volcán filipino
pu.^ obtener una información más desagregada de la regresión estadlstica, ver Carbon Dioxide
Information Analysis centre, Ttcnds 97, Oak Ridge TN, Oak Ridge NationalLaboratory,7992'
19
C. García Fem¡indez
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Et cambio climático: estado de la anestion...
Pinatubo no hubiese entrado en erupción. Es deciç el dióxido de sulfuro resultante de dicha erupción puede haber enmascarado el efecto invernadero durante algún tiempo, ya que ha aumentado la acción reflectante de los aerosoles de
la radiación solar. El calentamiento menos intenso que Padece el Hemisferio
Norte es, por su parte, consistente con la influencia que tienen los aerosoles de
sulfato en el albedo de las nubes comentado anteriormente'
Por lo tanto, cuando se tienen en cuenta la influencia de los aerosoles de
sulfato (contarninación urbana) y la acción neutralizante de los CFCs para el
estudio de los años calurosos 1990-91r puede haber una base firme para volver
a considerar el pariímetro de sensibilidad del clima de 3"C o alguno mayor'
por último, y con el fin de aportar una aun más extensa evidencia empírica
acerca de los efectos del efecto invemadero, existen nurnerosos estudios que muestran datos relativamente fiables sobre el aumento del nivel del mar y la fundición
de los glaciares. Considerando los informes del IPCC como los más rigwosos, estos
indican una tasa de crecimiento del nivel del mar de 1 a 2 milÍmetros por año en los
últimos 100 años. La estimación central de IPCC es que, a lo largo del último siglo,
la expansión térmiea del océano debida al calentamiento aumentó 4 crn. el nivel del
mar, fundió los glaciares y las pequeñas caPas de hielo en 4 cm., derritiendo la
cubierta de hielo de Groenlandia en 2,5 cm.y nada la de la Ant¿íriida (IPCC 1990b).
L2.
L¡
AGENDA PARA LA TNVESTIGACIÓN CIENTÍFICA
EN LOS PRÓXIMOS AÑOS
prioridad para la
investigación cienfffica. La lista del IPCC comienza con la necesidad de contolar los
Los informes del IPCC subrayan la existencia de
iáreas de
gases invemadero mediante las fuerzas natu¡ales. Este objetivo es cmcial aunque rara
vez compr€ndidq porque no sólo la acción humana es la causante del problema que
aquí se estudi4 sino que también eústen fuerzas naturales que hay que tener en cuenta y que juegan labazamás importante en la generación del calentamiento global.
La |unta Internacional del Estudio del Flujo Global del Océano (loint
Gtobal Oceøn Ftux Study) está realizando un análisis de los Procesos físicos y bio-
lógicos de la absorción de dióxido de carbono por el océano, También existe una
investigación paralela sobre la interacción entre la qufmica atmosférica y los flujos del carbono de la biosfera terrestre.
C. García Femández
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EI canbio cli,natico: estado de la cueslion...
central de investigación es el control de la radiación que eiercen las
nubes. La cantidad, distribución y las propiedades ópticas de las nubes ejercen una
gran influencia en los flujos radiativos. Deben meiorarse las mediciones por satélite de los flujos radiativos en la parte alta de la atmósfera, con el fin de poder dir
tinguir los efectos que causan los diferentes tipos de nubes en altitudes distintas. El
GE\ IEX (Experimento Global de Energía Y AWa, o Global Energy and Water
Expeilment) busca la mejora de la medición de los flujos de energía dentro de la
atmósfera y entre el aire y la tierra y el aire y el mar. El programa GEWEX pretende desarrollar bases de datos climatológicos globales de precipitaciones, incluyendo las precipitaciones sobre los océanos, ya que existe un consenso entre los científicos sobre la necesidad de que el suelo tenga la humedad necesaria y existan
fuentes de agua fresca que ejerzan un freno al avance del calentamiento global.
Otra área prioritaria para la investigación científica es el transporte y almacenamiento del calor en los océanos. El intervalo o retardo que hay entre el forzamiento radiativo y el calentamiento de la superficie terestre está determinado
por la "desconocida y alta tasa de penetración del calor en los mil mefoos de agua
superiores del océano" (IPCC 1990b). Existen en estos momentos varios Programas de observación por satélite cuyo objetivo es poder medir la dinámica del
océano (altura de las olas, topografía de la superficie, dirección del vientq etc.).
Por otra parte, es necesario mejorar los análisis sobre la interacción de los
ecosistemas y el cambio climático (por ejemplo, un desplazamiento a Sran escala de ecosistemas particulares cambiaría el albedo de la superficie). Para este
propósito se necesitan mejores observaciones de la vegetación y el suelo.
Mejorar la modelización del clima es también una cuestión de alta prioridad, en particular, la acoplación de la dinámica del océano con los cambios
afmosféricos y la resolución espacial más fina. Para este propósito, es claro que
los recursos informáticos y las mejoras tecnológicas son importantes.
Otra ¿írea que necesita confirmación científica es el uso de transmisiones
acústicas dentro del agua para medir el calentamiento del océano. La velocidad
del sonido a través del agua depende de la temperatura, y el control de la velocidad acústica a lo largo de canales especfficos puede ofrecer evidencia estadística
fiable del calentamiento en t¡n período más corto de años que Por medio de la utilización de medios tradicionales que registran la temperatura (Hansen et ø1.,1990).
Un
¿írea
Hansen et al.hanpropuesto medir cientlficamente los parámetros principales a través de un programa de lanzamiento de tres pequeños satélites. Cada uno
tendía la siguiente misión: llevar instrumentos Para realuar experimentos con
aerosoles y gases estratosféricos (SAGE); un polarÍmetro que esc¿rneara la Tierra
C. Garcia Femández
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E! cambio climat¡co: estado de la cueslion.
para controlar los aerosoles y nubes troposféricas (EOSP); ProPorcionar instrumentos que midan el equilibrio radiativo (el experimento de la Radiación de la
Tierr4 ERBE). Se calcula que el coste total asciende a 350 millones de dólares.
PARTE II: ASPECTOS CIENTÍFICOS
1.
INrnooucclóN
En
esta sección analizamos tanto los conceptos como los procesos fisicos mrís
importantes que høy que tener en cuentø a lahora de estudiør eI cambio climdtico. Estos
sonl por citar ølgunos, "efecto inrternadero", "forzamiento radiøtiao", gøses inaetnade'
ro, sumideros o equilibrio energético. Estos y otros conceptos adicionales son imprescin-
si querernos entender el inminente cømbio climtítico que estd teniendo lugør en la
actualidad y que puede endurecerse si no se toman Iøs medidas ødecuadøs ø tiempo.
Debido ø Ia extensión del presente documento no se høn analizado cudles son esas mediclas que eaitariøn un cambio climritico mas hostil. No obstante, el lector puede consultør
otros documentos de trøbøjo que estudiøn los aspectos económicos del cømbio climritico.
dibles
Løs distintas reþrenciøs se encuentrøn en løbibliogrøfrø del presente ttabøjo,
Durønte los últimos 10.000 øños el climø de IaTierrahø sido extraordinariømente
beneficioso pørø la humønidad. Hoy, sin embargo, se estrin produciendo grøndes cømbios.
un experimento mundiø\, sin døtnos cuenta,
transþrmøndo el aspecto del plønetø. Estømos destruyendo los bosques tropicales y expulsando nuestros contaminantes al øire y øl aguø, Algunos de estos contaminøntes son extreLos seres humønos estamos lleaøndo ø cabo
mødømente tóxicos y cancrígenos. Otros esttín destruyendo lø cøpø de ozono que protege
Ia existenciø de la aida en la superficie de la Tierrø. Todøs estøs actiaidades estrín øltetøndo negøtiaømente la composición de la biosferø y el equilibrio cølorífico de la Tiena.
Las temperøturøs medias mundiales se høn eleuødo algo mds de medio grado centígrado durønte eI último sigto. Si eI dióxido de carbono y otros 7øses inaernadero siguen
siendo expulsados a la atmósfera, løs temperøturas mundiales podtíøn øumentør entre
'L,5
y 4,5 grødos centígrødos pata mediados del siglo que viene'
Desde L990 se ha øaanzado considerablemente enlos øndlisis que distinguen entte
los føctores nøturøles y los øntropogénicos que influyen en el clima,Io que ha conducido a unas estimøciones mtß realistøs sobre et efecto rødiøtiao inducido pot lø actiuidød
del hombre. Los modelos climríticos høn utilizado estas estimaciones con el fin de ofrecer
simulaciones mtß completas de lø influenciøhumanø en el cømbio climdtico'
C. García
Fem¿iL¡rdez
@
UEM.CEES
EDICIONES 4I
El cambio climatico: estado de la cttestión...
2. Erncro TNVERNADERo y FoRZAMIENTo RADIATIVo
La fuente energética elemental que influye en el clima es la radiación solar
(también denominada radiación de onda corta). La radiación solar alcanza la
atmósfera de la Tierra en la cantidad de 1370 W lÍl (vatios por metro cuadrado). Como media global y anual, alrededor de un tercio de la radiación solar que
llega a la Tierra es reflejada de nuevo al espacio, en particular por las nubes. El
resto, parte es absorbida por la atmósfera, pero la mayor parte es absorbida por
la tierra el océano y las superficies heladas. La radiación solar que es absorbida
por la superficie de la Tierra y la atmósfera (en la cantidad de más o menos 240
W/m2) se equilibra en la parte alta de la atmósfera mediante la radiación que
sale en forma de ondas largas infrarrojas2O. Parte de esta radiación infrarroja
saliente queda atrapada por los gases invernadero producidos de forma natural
(principalmente vapor de agua, pero también dióxido de carbono (COr) ozono
(O3), metano (CH¿) y óxido nitroso (NrO) y Por las nubes, que mantienen la
superficie y la troposferazr a unos 33"C más calientes de lo que, de ot¡o modo,
hubieran estado. Este es el efecto invernadero natural. En un estado de ausencia
de perturbaciones, la radiación solar neta entrante en la parte alta de la atmósfera debe ser equilibrada por la radiación infrarroja neta saliente.
En cambio, el forzamiento radiativo tiene lugar cuando se produce una
va¡iación de la radiación neta media en la parte alta de la troposfera (conocida
20
La energfa que emiten la Tierra y la atmósfera adopta la forma de una onda larga de radiación
infranoja. Mientras que la radiación de onda corta puede atravesar una atmósfera clara sin prácticamente ningún impedimento, la radiación de onda larga es absorbida parcialmente y reemitida a la atmósfera por ciertos gases trâza (llamados gases invernadero). Puesto que Ia atmósfera es
más fría que la superficie de la Tierra, la emisión de energía al espacio se reduce. Tanto la atmósfera como la superficie terrestre se calientan hasta que la energfa que sale comPensa a la energla
que entra. Este es el efecto invernadero. Si la atmósfera no contuviera gases invernadero, la temperatura global media de la superficie serla 33'C más frla.
21
La hoposfera es la parte baja de la atmósfera, tomada desde la superficie hasta una distancia de
alrededor de 10-15 Km. La atmósfera terrestre consiste en una mezcla de varios gases que rodean
la Tierra hasta una altura de muchos kilómetros. Unida a la Tierra por la atracción gravitacional,
la atmósfera alcanza su máxima densidad al nivel del mar y disminuye rápidamente hacia a¡riba.
Aunque casi toda la atmósfera (97%) æ halla en los 29 Km. primeros de la superficie de la Tierra"
el llmite superior puede estimarse a una altura de, aproximadamente, 10.000 metros. Desde Ia
superficie de la tierra hasta una altura de cerca de 80 Km. la composición qúlmica de la atmósfera es muy uniforme en lo que respecta a la proporción de los gases que la constituyen. A esta capa
inferior y uniforme se la ha denominado homosfera, en contraposición a La heterosþa existente
encim4 que no es uniforme y se dispone en capas esféricas de diferente composición. La homosfera se divide en varias capas de acuerdo con su temperatura y con las zonas de cambio térmico.
No es nuestro cometido explicar las características de cada una de las capas que componen la
C. García Fem¿lndez
O UEM-CEES
EDICIONES
42
El càmbio climát¡co: estado de Ia caestion".
como tropopausa) originado por un cambio en la radiación solar o en la infrarroja. El forzamiento radiativo perturba el equilibdo entre la radiación entrante y
saliente. A lo largo del tiempo, el clima responde a la perturbación Para restablecer el equilibrio radiativo. Un forzamiento radiativo Positivo tiende, por lo general, a calentar la superficig mientras que un forzamiento radiativo negativo tiende a enfriar la superficie de la Tierra. Tal y como lo hemos definido, la radiación
solar entrante no es considerada como un forzamiento radiativo, Pero un cambio
en la cantidad de la radiación solar entrante sí sería un forzamiento radiativo.
Por ejemplo, un incremento en la concentración del CO2 atmosférico conduce a una reducción de la radiación infrarroja saliente fr por tanto, a un forza-
miento radiativo positivo. Para una duplicación de la concentración preindustrial
d.e CO, y en ausencia de cualquier otro cambio, el forzamiento radiativo global
medio sería de unos 4W/m'.Paraque pudiera reestablecerse el equilibrio, la temperatura de la troposfera y de la superficie deben aumentat, produciendo, de este
modo, un aumento de Ia radiación saliente. Si se diera una duplicación de la concentración de CO, el aumento de la temperatura de la superficie que debería producirse para mantener el equilibrio sería de aproximadamente 1"C, si el resto de
los factores (nubes, vapor de agua troposférico y aerosoles) permanecieran constantes. Pero además, si tuviéramos en cuenta los efectos de realimentación internos, el incremento de la temperatura global media de la superficie sería probablemente de 1,5 a4,5oC, siendo la mejor estimación la del IPCC, que considera un
incremento medio de 2,5"C como el resultado más probable (IPCC 1994, p' 1'6).
Existen otros gases de origen antropogénico que actúan de la misma
forma que el COz y que contribuyen a la ampliación del efecto invernadero:
CH4, N2O y CFCs y otros halocarbonos. Algunos constituyentes atmosféricos de
menor índole (no son propiamente gases invernadero), tales como los óxidos de
nitrógeno (NO,.) y el monóxido de carbono (CO), también pueden fomentar la
concentración de algunos gases invernadero (el ozono troposférico en particuatmósfera, pero sf citaremos la denominación que han recibido empezando por la más próxima a
la superficie terr€stre y continuando en dirección ascendente. Dentro de la homosfera, la capa más
cercana a Ia superfici e es la troposfera (hasta 10-15 Km). Le sigue la ætratosferu, a una altu¡a comprendida entre 12,5 y 15 Km. Al nivel en el que la troposfera deja paso a la estratosfera se le da el
nombre de ttopopausa. A medida que se asciende en la estratosfer4 se observa un lento ascenso de
la temperatura. A una altura aproximada de 30 Km se halla la estrøtopaus4 donde se advierte un
rápido cambio hacia temperatu¡as cada vez más elevadas. Por encima se encuentra la mæosþa
donde la temperatura se incrementa hastaTTC y se extiende hasta casi 80 Km de altura. Después
(también der
vuelve a descender la temperatura con la altitud hasta alcanzar un mínimo de -100'C
mínima e
temPeratu-ra
de
región
Esta
cendfa a medida que nos acercábamos a Ia hopopausa).
de la
ascenso
rápido
un
observa
se
termosføa
inversión se llama mesopausa. A mayor altu¡& en Ia
la
heterosfera.
esto
es,
atmósfera,
de
la
temperatura. La termosfera forma parte de la capa superior
C. García Femández
O UEM.CEES
EDICIONES
43
El cambio climático: estado de la cuestión.
lar) al afectar a la química atmosférica. Las conhibuciones de este tipo se denominan forzamiento radiativo indirecto.
La actividad humana también ha producido un aumento de la cantidad de
aerosoles en la troposfera, principalmente originados por la oxidación del dióxido de sulfuro y la quema de biomasa, que producen un efecto radiativo directo al reflejar y absorber la radiación solar. Se cree que hay un forzamiento radiativo indirecto que procede de la influencia que tienen los aerosoles en el tamaño de las gotas que forman las nubes, y Por tanto, en la reflectividad de las
nubes. Los efectos radiativos de los aerosoles son principalmente negativos y
tienden a enfriar la superficie.
Factores naturales, tales como un aumento de los aerosoles en la estratosfera producido por la actividad volcánica pueden también generar un forzamiento radiativo.
En definitiv4 la magnitud y duración del cambio climático debido a las actividades humanas dependerá de las concentraciones de gases invemadero y aerosoles
y sus tasas de crecimiento, así como de la respuesta que tenga el sistema dimático.
El forzamiento radiativo, en líneas generales, ha sido utilizado para comparar el efecto climático potencial que tienen los diferentes mecanismos del cambio climático. Utilizado para un rango determinado de mecanismos/ parece eústir una relación directa entre el forzamiento radiativo global medio y el cambio
en la temperatura global media de la superficie. No obstante, la aplicabilidad del
forzamiento radiativo global medio a mecanismos tales como los cambios en los
aerosoles de ozono o troposféricos no está del todo clara en la actualidad.
Por otra parte, el grado de compensación entre el efecto radiativo positivo
derivado de los gases invernadero y el forzamiento radiativo negativo derivado
de los aerosoles, puede ser una forrna poco fiable de averiguar las consecuencias
climáticas. Por ejemplo, incluso un forzamiento radiativo medio global de cero
podría conducir a cambios climáticos regionales o globales si los mecanismos
del forzamiento tienen distribuciones geográficas distintas. Este es un tema que
se está empezando a analizar mediante el uso de modelos climáticos. Debido a
todos estos problemas, por el momento se evita el cálculo de un forzamiento
antropogénico neto, que resultaría de sumar las contribuciones positivas y negativas del forzamiento radiativo ocasionado por la actividad humana.
Por rlltimo, debemos señalar que las variaciones climáticas pueden ocurrir
en la ausencia de forzamiento radiativo alguno, simplemente como resultado de
las complejas interacciones que hay entre la atmósfera y los océanos, la superficie terrestre y la biosfera.
C. García Fernández
El cambio climatico: estado de la cuestion'
2.1. El
equilibrio energético
La atmósfera juega un papel importante en el mantenimiento del equilibrio entre la recepción de la radiación solar y la emisión de la radiación infraffoja. Si la Tierra no tuviera una atmósfera para distribuir el calor del sol sobre
su superficie, las temperaturas medias globales rondarían los -17'C, esto es/
unos 33 grados centígrados menos de lo que alcanzan hoy'
La Tierra intercepta sólo una milmillonésima parte de los rayos del sol, de
los que sólo la mitad alcanza la superficie. Cuando laluz solar llega a la superficie se convierte en energía infrarroja. Esta energía es absorbida por la atmósfera y emitida de nuevo al espacio desde las capas situadas ent¡e los 4.500 y los
6.000 metros de altitud. La Tierra debe devolver al esPacio exactamente la
misma cantidad de energía que recibe del sol, de lo cont¡ario, se calentaría excesivamente. Sin embargo, si la Tierra emitiera demasiada energía infrarroja se
volvería excesivamente fría. Esta acción equilibradora es conocida como el equilibrio o balance calorífico de la Tierra y es la responsable de que la temperatura
terrestre se mantenga dentro de un estrecho margen que hace posible la vida.
3. Er DIÓxIDo DE cARBoNo:
EVOLUCIÓN DE SU CONCENTRACIÓN EN LA ATMÓSFERA
ya apuntaba anteriormente, los niveles de CO2 en la atmósfera se
han incrementado desde el período preindustrialz desde 280 a prácticamente
3S8 ppmv (partes por millón en volumen). Estos datos proceden, bien del análisis del aire atrapado en el hielo, bien de mediciones directas y precisas de la concentración atmosférica a partir de 195023. El forzamiento radiativo originado por
este incremento de CO, es de 1,56 'N lm2. La evidencia de que este incremento
observado de la concentración atmosférica del CO2 se debe a la actividad antropogénica se deriva de los siguientes hechos:
Co-o
largo plazo del CO2 en la atmósfera se produce inmedia-
El aumento
tamente después del aumento en las emisiones antropogénicas
a
22
23
de CO2.
El perfodo preindustrial se define como la media a Io laqgo de diversos siglos antes de 1750.
La explicación detallada del origen de los datos se ha ofrecido anteriormente'
C. García Femández
O UEM.CEES
EI cambio climático: eslado de Ia cuestion
EDICIONES
45
.
CO2 está bien mezclado en la atmósfera,las concentraciones
Aunque el
son ligeramente mayores en el Hemisferio Norte (debido a las mayores emisiones).
Las tasas medias del aumento de la concentración de CO, durante los años
ochenta fueron del 0,4% o de 1,5 PPmv/año. Esto es equivalente a 3,2
GtC I añ,o2a, aproximadamente el50% de las emisiones antropogénicas totales de
CO2. La tasa de crecimiento de la concentración atmosférica de CO2 disminuyó
durante 7991, y hasta mediados de1993. A partir de entonces, las tasas han vuelto a crecer. Los cambios a corto plazo en las tasas de crecimiento son comunes
en los registros pasados del CO2.
4. FunNrns Y suMIDERos DE CO2
Durante los cinco últimos años ha mejorado nuestro conocimiento sobre
el ciclo del carbono, particularmente en lo que resPecta a cómo sale el CO, de la
atmósfera y se distribuye entre los sumideros del océano y de la tierra, además
d.e conocer ya una cuantificación preliminar de las realimentaciones. Queda
todavía mucha incertidumbre respecto a la cuantificación de los procesos que
contribuyen a la formación de sumideros en el océano y la tierra.
Las principales fuentes antropogénicas de CO2 son la quema de combustibles fósiles (con contribuciones adicionales procedentes de la producción
cementera) y los cambios en el uso de la tierra. A lo largo del período 1980-89
las emisiones medias procedentes de la quema de combustibles fósiles y la pro-
ducción de cemento fueron aproximadamente de 5,5 GtC/año.
Los cambios en la utilización de la tierra originan tanto la expulsión como
la absorción de CO2. En general, el CO2 será expulsado a la atmósfera cuando el
ecosistema original almacene más carbono que el ecosistema modificado que le
reemplaza. La deforestación actúa como una fuente de COz. Se estima que en el
período 1980-89 la deforestación tropical produjo unas emisiones de unas 1,6
GtC/año. No obstante, en el Hemisferio Norte existen zonas donde se está reforestando después de haber sido áreas de clareo en el pasado y donde la captura
de CO2 procedente de la atmósfera está ocurriendo realmente, estimándose un
sumidero neto de 0,5 GtC/año'
2a
Gigatoneladas por año, donde lGtC = mil millones de toneladas'
C. García Femández
@ UEM-CEES
EDICIONES
46
El canbio cl¡rnát¡co: estado de Ia cuestion
El cuadro 3 muestra la suma de las mejores estimaciones de las fuentes de
COr. Los sumideros y el almacenamiento atmosférico conducen a un aParente
sumidero terrestre de L,4 GtCi año.
Cueono 3. EeuIrmruo DE LAS EMISIoNES DE cARBoNo
(crcaroNrlADAs DE cARBoNo PoR AÑo), 1980-1989
(1
) Emisiones de combustibles fósiles
y producción de cemento
(2) Emisiones procedentes del uso agrario
(3) Emisiones antropogénicas totales =
('1
) + (2)
5,5
1,6
7,1
(4)Almacenamiento en la atmósfera
32
(5) Absorción oceánica
20
(6)Absorción por la reforestación en el Hemisferio Norte
05
(7) Sumideros terrestres ad¡cionales (fertilización
del CO2 y del nitrógeno) = (1 +
2)-(4+5+6)
14
FUENTE: IPCC, 1994.
4.1. Sumideros tenestres adicionales
Recientemente se ha descubierto que existen sumideros terrestres de CO,
que, posiblemente, equilibran las emisiones de este gas invernadero. En los primeros años noventa los sumideros terrestres eran desconocidos como tales, por
lo que el balance de las emisiones de CO2 resultaba en un desequilibrio neto de
1,,4 GtC (que es la cifra que coüesponde a los sumideros terrestres). Pues bien,
estos sumideros terrestres de reciente hallazgo son los siguientes:
a) La fefülìzación del co2. Es bien sabido que el crecimiento del co2 en
la atmósfera puede estimular la fotosíntesis de árboles y plantas. Los estudios
experimentales que se han realizado a pequeña escala muestran que, bajo unas
condiciones óptimas de cantidad de agua y nutrientes, el aumento potencial de
la fotosíntesis puede llegar a ser del 20 al40% cuando el CO2 se duplica. No obstante, es mucho más difícil intentar cuantificar este efecto a Sran escala. Por otra
parte, también hay que considerar la interacción que tiene la fertilización del
CO, con el ciclo del nitrógeno; los resultados que muestran los modelos acerca
de este efecto son contradictorios. Lo que si está más claro, es que durante los
C. Garcia Fem¿indez
O UElvf-CEES
EDICIONES
47
El cantbio cl¡,natico: eslado de la cuestion.
años ochenta, la fertilización del CO2 ha hecho de sumidero en una cuantía de
0,5 a2,0 GtC/año.
b) Lø fertilizøción del nitrógeno. Los ecosistemas reciben una cantidad
considerable de inputs de nitrógeno antropogénico, que en muchas zonas pueden
actuar como un fertilizante y que pueden haber incrementado el almacenamiento
terrestre de carbono en 0,2 a 7,0 GtC I año en los años ochenta. No obstante, los
niveles altos de nitrógeno están frecuentemente asociados con acidificación y
altas concentraciones de ozono en la superficie, lo que, a largo plazo, Puede
dañar los ecosistemas y posiblemente reducir el almacenamiento de carbono.
5. LoS GASES INVERNADERO:
SUS FUENTES
Y SU CONCENTRACIÓT'¡ ITUOSFÉRICA
Los gus"s invernadero principales son el vapor de agua (HrO) dióxido de
carbono (Cor), metano (cHn) óxido nitroso (NrO) y fluorocarbonos (CFC-11 y
CFC-12). De estos, el vapor de agua es el más importante/ ya que Posee una concentración atmosférica de alrededor del 1,%. conla excepción del vapor de agu4
todos estos gases proceden, en gran parte, de fuentes antropogénicas significativas (cuadro 4).
CunoRo 4. Fup¡rlrns DE Los cASES INVERNADERo
Fuentes
Gas
coz
Combustibles fósiles, deforestación
CH¡
gas natural
Cultivo del anoz, rumiantes, quema de biomasa, minas de carbón, emisiones de
Nzo
Combustibles fósiles, quema de biomasa, prácticas agrarias
CFCs
rantes, disolventes,
FUENTE: R. Solow (1991 ), G/oÓal Warming. Economic Policy Responses'
El gas invernadero más importante de origen antropogénico es el cor'
Durante los años ochenta ha registrado una tasa media de incremento en su concentración atmosféric a del0,4% o 1.,5 ppmv/año. Aproximadamente, un 3 por
ciento del carbono anual emitido a la atmósfera tiene su origen en la actividad
C. Garcia Femrlndez
O UEM.CEES EDÍCIONES
48
El canbio cl¡matico: estado de la cuestion..
humana; el resto se debe al intercambio natural con los océanos, suelo y Plantas.
Históricamente, las fuentes anhopogénicas de los gases invernadero han estado
fuertemente relacionadas con el crecimiento de la población y el desarrollo ecotodo por el consumo de combustibles fósiles y el desarrollo de
nómico
-sobre
la agricultura2s-. A medida que estas actividades se han ido expandiendo, también lo han hecho las concentraciones de gases invernadero. El cuadro 5 muestra el crecimiento de estos gases desde la época preindustrial.
CUnono 5. CoNCeNTRACIONES ATMoSFÉRICAS DE
GASES INVERNADERo
cFc-11
CFC-12
Coz
CH¿
Nzo
loomv)
(oobv)
(ppbv)
Preindustrial
280
700
275
0
0
Actual
358
1.714
311
280
484
'17
(pptv)
(pptv)
1,5
13
0,8
9,5
Tasa de variac¡ón anual
(0,4oÁ)
(0,8oÁ)
(0,2s%)
(4%)
(4%)
Período de vida en la atmósfera
50-200
12-17
150
65
130
Tasa de incremento anual
ppmv = partes por millón en volumen
ppbv = partes por mil millones en volumen
pptv = partes por billón en volumen
FUENTE: IPCC, 1994, Climate Change: Radiativø Forc¡ng of Climate Change'
Las investigaciones cienlficas más recientes han demostrado que las concentraciones atmosféricas de los principales gases invernadero han aumentado
de forma alarmante desde la época preindustrial (segunda mitad del XVIII).
por ejemplo, la concentración de dióxido de carbono en la atnósfera ha
aumentado en alrededor de un 30 por ciento desde aquella época (desde 280
ppmv hasta 358 ppmv) y está aumentando a una tasa anual del 0,4 por ciento
como consecuencia de emisiones antropogénicas. Si este ritmo continúa,la concentración atmosférica de Co2 para el año 2100 podría ser el doble que la corresuso de
La fuente antropogénica más importante de forzamiento radiativo es la producción y
global
calentamiento
del
M%
deI
energla, siendo el sector energético en su conjunto responsable
y
utilización
la
producción
de la Tierra. Las actividades industriales no energéticas y en particular
de CFC5, supone un24% del forzamiento radiativo. La deforestación y combustión de biomasa
de
suponen ahådedor de un!8% del calentamiento. La agricultur4 con actividades de cultivo
(8CC7990)'
del
8%
arior, crlade ganado y uso de fertilizantes aporta un total
25
C
García Femfurdez
O UEM-CEES EDICIONES 49
El cambio climático: estado de la cuestion'..
pondiente a la preindustrial (IPCC 1992)26. Como se refleja en el cuadro 4, las
emisiones de CO2 de origen humano se deben principalmente a la combustión
de energía fósil, que según recientes estimaciones, estas alcanzan los 5.700 millones de toneladas de carbono anuales (5,7 GtC). A esto hay que sumarle entre 600
y 2500 millones de toneladas debidas a la deforestación. Pero no todo el carbono emitido queda retenido en la atmósfera, sino que únicamente entre el40 o el
60 por cien permanece en ella durante algún tiempo, siendo absorbido el resto
por sumideros naturales. Como ya hemos señalado, los sumideros naturales
más impOrtantes son los océanos, lOs suelos y la vegetación, que Son, Por ese
orden, los sumideros principales del dióxido de carbono.
La concentración atmosférica actual de metano (CHJ es algo más del doble
que la preindustrial (desde 700 ppbv hastaL.714 ppbv en la actualidad), un145%
más que en la época preindustrial, registrando un aumento anual del0,8% o de 13
ppbv/año. La mayor parte de las emisiones de metano se deben a actividades
agrarias como el cultivo del arroz, digestión de los rumiantes y otras como la
quema de biomasa, las minas de carbón o las emisiones de gas natural. En total,
se emiten alrededor de 600 millones de toneladas anuales de metano (IPCC 1995).
El metano es el segundo gas en importancia para el efecto invernadero. La
atmósfera posee en la actualidad una molécula de metano por cada 200 de dióxido de carbono. El metano es transparente para ciertas longitudes de onda de
luz a las que no lo es el dióxido de carbono,
Además, es de 20 a 30 veces más eficaz en la absorción de radiación infrarroja que el dióxido de carbono. Lo que quiere decir que pequeñas cantidades de
metano podrían tener un gran efecto. La producción de metano está sobrepasando la de dióúdo de carbono. Está aumentando a una velocidad de casi un uno Por
ciento, mientras que la velocidad de aumento del dióxido de carbono es, prácticamente del0,5%. En los próximos años puede que el metano y otros gases invernadero contribuyary en conjuntq al calentamiento más que el dióxido de carbono.
El óxido nitroso (NrO) ha aumentado su concentración en la atmósfera en
alrededor de un 15 por ciento en relación a su valor preindustrial (desde 275 a
311 ppbv) con una tasa de crecimiento anual situada entre el 0,2 y eL0,3 por
ciento, o de 0,8 ppbv.Las emisiones se producen por la quema de combustibles
fósiles, biomasa y las prácticas agrarias (entre 0,3 y 2,8 millones de toneladas).
Como muestra el cuadro 3, el efecto final de las emisiones antropogénicas
de gases invernadero sobre el cambio climático global depende del saldo neto
Ver los escenarios de emisiones y concentraciones atrnosféricas del IPCC para el año 2100, en
IPCC 1992. Ofrecemos una explicación de estas previsiones en el apartado "Resultados cientlficos
actuales más importantes".
26
C. García Fem¡indez
@
UEM-CEES
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50
El cambio climal¡co: estado de la cuestion.
de los gases realmente atrapados en la atmósfera durante un período de tiempo
determinado2T. Los sistemas ambientales están dotados de una caPacidad Para
mantener el equilibrio dinámico del efecto invernadero, hasta un límite determinado por la actuación de los "sumideros naturales". El metano se absorbe en
la atmósfera a lo largo de varios años a través de procesos quírnicos. En cambio,
los CFCs, al ser gases artificiales, no encuentran sumideros naturales, Por lo que
quedan retenidos en la atmósfera (Wigley, T', 1987)'
5.1. Las concentraciones de COt en el
futuro
Dive.sos modelos del ciclo del carbono han sido utilizados para estudiar
las implicaciones futu¡as de las concentraciones atrnosféricas de dióúdo de carbono. Para ello se han elaborado diversos escenarios globales de emisiones antropogénicas (IPCC, 7994). Los mismos modelos han sido utilizados para estudiar
qué implicaciones globales tendría, en términos de emisiones, la estabilización de
las concentraciones de dióxido de carbono en un rango de 350 PPmv (las actuales son de 358) a 750 ppmv. Existen diferencias entre los modelos acerca de las
concentraciones y las emisiones Proyectadas (!5%); también surgen incerfidumbres adicionales con la utilización de algunos supuestos y simplificaciones.
Estos escenarios ofrecen los siguientes resultados (IPCC 1994):
las emisiones de dióxido de carbono se mantuvieran a los niveles
Si
actuales,la tasa de crecimiento de las concentraciones
atmosféricas sería casi cons-
tante por lo menos durante dos siglos, alcanzando una concentración de unos
500 ppmv (casi el doble de los niveles preindustriales) al término del siglo XXI.
Unicamente podría mantenerse un nivel estable de la concentración de
dióxido de carbono (hasta valores de 750 ppmv) si las emisiones antropogénicas
disrninuyeran por debajo de las de 1990.
Para un valor de estabilización dado, mayores emisiones en siglos tempranos requieren menores emisiones después (es decir, tener que emitir menos
desde ahora para poder alcanzar la estabilización).
En los casos estudiados r para los que se escogieron estabilizaciones arbitrarias, las emisiones acumuladas a finales del siglo XXI se encontraban entre
Las estimuciones del IPCC muestran unas concentraciones de dióxido de carbono, metano, clorofluorocarbonos y óxido nitroso de origen antropogénico que han contribuido al forzamiento
radiativo respectivamente en un 56%, l5%,2a% y 5% (IPCC, Climate change, \990).
27
C
García Fern¡indez
O UEM.CEES
EDICIONES 5I
El cambio climatico: estado de la cuesliòn..'
y 430 GtC para una estabilización de 350 ppmv, entre 880 y 1060 GtC para
estabilizarse a 550 ppmv y entre 1220 y 1.420 GtC Para estabilizarse a 750 ppmv.
En definitiva, lo que se ha hecho es determinar arbitrariamente un nivel
de estabilizaciln de la concentración de CO, para finales del siglo veintiuno
(350, 450, 550, 650 y 750 PPmv) y obselvar cual seda la cantidad de emisiones
acumuladas en esa misma fecha. Estos estudios ilustran, por tanto, la relación
que existe entle la concentración de COzY las emisiones (cuadro 6)æ. En cam-
300
bio, estudios anteriores similares, como el llevado a cabo por el IPCC entre 1990
y 1992 (ver IPCC 1992), consistieron en la elaboración de seis escenarios diferentes (IS92a-Ð para futuras emisiones de gases invernadero, basados en un
amplio rango de previsiones futuras, siendo el rango de tiempo considerado
19g}-21002e.
Cuaono
6
Caso de estabilización de la concentración
Emisiones acumuladas
350 ppmv
300-430
450 ppmv
640-800
550 ppmv
880-1 060
650 ppmv
1000-12Æ
750
1220-1420
FUENTE: IPCC, 1994.
trabajo se ha hecho con las emisiones de metano y de óxido nitroso, obteniendo los
las emisiones de metano a los niveles
de 50 años a un nivel alrededor
dentro
se
estabiliza¡ían
atmosféricas
uctuales, las concentraciones
mantuvieran las emisiones de
si
se
lado,
otro
Por
el
presente.
que
alto
mâs
de 1900 ppbv, un I'1.%
se estabilizarían después de
atmosféricas
concentraciones
las
actuales,
óxido nitroso a los niveles
actual y un 59/o por encima
que
el
mayor
an
30%
ppbv,
400
de
varios siglos a un nivel alrededor
son rápidamente
troposférico
ozono
y
el
los
aerosoles
cambio,
En
de los niveles preindustriales.
nos
lleva¡fa rápidasus
de
la
estabilización
que
por
lo
Precursores
eliminados de la atmósfera,
28
El
^ir*o
siguientes resultados (IPCC 1994, p. 14): si se mantuvieran
mente a una concentración atmosférica estable'
Erto, escenarios tienen en cuenta factores económicos, demográficos y políticos' Ninguno de
resultados
los escenarios mostró una estabilización de las concentraciones antes del año 2100' Los
a
una estano
conduce
CO2
de
actuales
globales
de
las
emisiones
mostraron que la estabilización
alrealcanzan
de
CO2
concentraciones
Las
21.00.
año
el
para
bilización de la concentración de CO2
concentracioque
las
mostraban
cálculos
y
los
XXI
del
siglo
dedor de los 500 ppmv para finales
nes continúan creciendo lentamente durante varios cientos de años.
29
C. García Fernández
@ UEM.CEES
EDICIONES
52
EI cambio climatico: estado de Ia cuestion.
6. PoruNcIAL DE CALENTAMIENTo cLoBAL (GWP)
A
lu horu de considerar opciones de política para controlar los gases invernadero, es necesario tener una medida de las potencialidades relativas que Posee
cada gas para modificar las propiedades radiativas de la atmósfera. Los impactos
radiativos de los gases invemadero a lo largo del tiempo <s decit la contribución
relativa de los diferentes gases invemadero al calentamiento global- dependen de
una serie de factores, incluidas sus propiedades radiativas y su período de vida. Los
distintos gases tienen un tiempo de vida diferente en la atmósfera (cuadro 5)' La contribución instant¿ínea al efecto invernadero de un gas invemadero particula¡ depende de la cantidad de gas emitida, de su concentración neta (después de la akr
sorción de los sumideros) y de la firerza con la que absorba la radiación infrarroja.
El IPCC utiliza el criterio de "Potencial de Calentamiento Global" (GWP)
para medir el impacto de los gases invernadero en el forzamiento radiativo,
según el tiempo de vida del gas en la atmósfera y según su capacidad para
absorber calor. Los valores del GWP para los gases invernadero más comunes se
muest¡an en el cuadro 730.
El GWP se define como el efecto de calentamiento derivado de la emisión
de un kilo de un determinado gas de efecto invernadero en la atmósfera en relación con el dióxido de carbono:
:
forzamiento radiativo instantáneo debido a un aurnento de una unidad en la concentración de un gas invernadero¡ i.
c; : la concentración del gas invernadero i, que queda en el período t, descri
pués de su emisión.
n : número de años para los que se realiza el cálculo.
30
No obstante, hay algunos problemas asociados a la evaluación del GWP: a) La estimación del
de vida de los gases en la atmósfera (y en particular la del CO2), y la variación de esa duravida
en el futuro. b) La dependencia del forzamiento radiativo del gas en la concentración
.iOo ¿"
c)
del mismo. El cálculo de los efectos indi¡ectos de los gases emitidos y los consiguientes efectos
radiativos de estos gases invernadero indirectos (el ozono suPone un problema particular). Los
gases invernadero interactúan unos con otros y con otros Sases en la atmósfera. Por ejemplq las
reacciones químicas que destruyen el metano también producen vapor de agu4 el cual puede causar un efecto de calentamiento importante, en particular cuando el vapor se forma a mayores altitudes. Esto puede incrementar el impacto climático total de las emisiones de metano en alrededor
de un 5 a un 40 por ciento. Por otra parte, los CFCs destruyen el ozono, un gas invemadero de la
estratosfer& hecho que puede compensa¡ el impacto que producen los propios CFCs como gases
invernadero. De todas formas, todavla no existe un conocimiento completo de los efectos indirectos, por lo que no pueden ser cuantificados en términos de GWP (potencial de calentamiento
global). d) La especificación de un perlodo de tiempo apropiado para realizar Ia integración'
pelodo
C. García Femández
@
UEM.CEES
EDICIONES
53
El cambio climatico: estado de Ia øtestión...
Los valores coffespondientes para el dióxido de carbono se encuentran en
el denominador.
ï
GWP:
fn
J
o
sicidt
a'o'c'o!t
CUnOno 7. POrsNClaL DE CALENTAMIENTo cLoBAL (HOnrzoNrr TEMP9RAL, eÑos)
Gas
20
100
200
,|
coz
1
I
CH¿
63
21
I
Nzo
270
290
190
cFc-11
4.500
3.500
1.500
cFc-12
00
7.300
4.500
7.1
FUENTE: R. Soloq Economic Poticy Responses, R. Dornbusch y M. Poterba (eds.).
Como puede observarse, el CO2 es el gas invernadero menos efectivo por
unidad de emisión; sin embargo, su aportación total es la mayor de todas debido a las enormes cantidádes liberadas. Es deciç el efecto radiativo total depende tanto del GWP como del nivel de emisiones. Por eiemplo, aunque el GWP del
CO2 representa tan sólo eI0,00015 del GWP de los CFC-12,las emisiones de COt
son unas 52.000 veces mayores, por lo que el efecto del CO2 es casi diez veces
mayor que el de los CFC-12 (R. Solow)'
Estos cálculos se refieren al efecto radiativo y no directamente al efecto
calentamiento. Así mientras es relativamente fácil Predecir cómo serán alteradas las propiedades radiativas de la atmósfera en resPuesta a un cambio dado
de la composición atmosférica (con más o menos un error de un 25%), eS mucho
más difícil calcular los cambios de la temperatura como respuesta a alteraciones
de las propiedades radiativas de la atmósfera.
Como consecuencia de lo anterioç es necesario resaltar que la elaboración
de un índice invernadero adecuado, que tenga en cuenta las diferentes potencialidades de los gases, expresado en unidades homogéneas de carbono equivalentes, constituye la base técnica principal sobre la que teóricamente se pueden
medir las responsabilidades actuales de cada pals respecto al calentamiento global. Desde un punto de vista técnico las acciones dirigidas hacia el control de las
emisiones de CO2 frente a otros gases invernadero son relativamente más fáci-
C. García Femández
O UEM-CEES
EDICIONES
54
El cambio climatico: estado de la atestion..'
les de medir y constatar con referencia a las estadísticas nacionales de consumo
de combustibles fósiles. En base a ello y con el fin de exPresar con mayor facilidad el forzamiento radiativo de cada gas, el IPCC y otras instituciones imPortantes utilizan la unidad de "concentración de dióxido de carbono equivalente"
de los gases invernadero. Es necesario, por tanto, reflejar adecuadamente la cont¡ibución de cada gas invernadero en términos de unidades equivalentes de carbono, lo que es relativamente sencillo en el caso del dióxido de carbono, metano y clorofluorocarbonos y no tanto en el del óxido nitroso (Solow, 1991').
El objetivo último de del Convenio Marco sobre el Cambio Climático de
las Naciones Unidas3l es lograr la estabilización de las concentraciones de gases
invernadero en la atmósfera a un nivel que impida interferencias antropogénicas que puedan poner en peligro el sistema climático. Ese nivel debería ocurrir
en un plazo no muy largo para permitir que los ecosistemas se adapten de
manera natural al cambio climático y que el desarrollo económico Prosiga sin
interferir con el sistema natural.
7. REsurre.Dos cIENTÍFIcos ACTUALEs MÁs IMPoRTANTES
7.1.
Evidencia del aumento de las concentraciones de gases invernadero
Los urr-"ntos de las concentraciones de gases invernadero desde los
tiempos preindustriales (alrededor de 1750) han conducido a un forzamiento
radiativo32 tendente a calentar la superficie y producir cambios del clima. Los
resultados últimos que ofrece la comunidad científica que comPone el Panel
Intergubernamental sobre Cambio Climático acerca de la evidencia sobre el
aumento de las concentraciones de SaSeS invernadero Son los siguientes:
atmosféricas de gases invernadero, entre los más
Las concentraciones
importantes, dióxido de carbono (COz), metano (CHn) y óxido nitroso (NrO) han
aumentado de forma significativa desde épocas preindustriales: alrededor de
de
El Con renio Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático fue elaborado a finales
92'
de
Rlo
Unidas
Naciones
de
las
la
Conferencia
en
palses
L54
Ios años 80 y firmado por
32
E, on" medida simple de la importancia de un mecanismo potencial de cambio climático. EI
forzamiento radiativo es la perturbación del"eq uilibrio energético del sistema Tierra-atmósfera,
31
medido en vatios por metro cuadrado (W i m').
iÌ
C. García Fem¿índez
O UEIVf.CEES
EDICIONES
55
EI catnbio climatico: estado de la atestion
vn 30%, 145% y
1.5/o respectivamente. Estas tendencias se deben en gran Parte
a las actividades humanas, mayormente el uso de los combustibles fósiles, las
alteraciones en la utilización de la tierra y la agricultura.
Las tasas de crecimiento de las concentraciones de CO2, CH4 y NrO fueron bajas durante los primeros años 90. En concreto, la del dióxido de carbono
disminuyó entre 1991 y 1993. Aunque las causas de estas variaciones naturales
no son del todo conocidas, datos recientes indican que las tasas de crecimiento
actuales son comparables a las tasas medias obtenidas durante los años 80.
El efecto radiativo directo producido por los gases invernadero que tienen un período de vida largo (2,45 W/m2) se debe principalmente a los aumentos
de las concentraciones de Co2 (1.56 w lmz), CH4Q,47 W/m2) y Nro (0,1,4W lmz).
Muchos gases invernadero permanecen en la atmósfera durante un
largo período de tiempo, en el caso del dióxido de carbono y el óxido nitroso
muchas décadas e incluso siglos, por lo que afectan al forzamiento radiativo en
largas escalas de tiempo.
El efecto radiativo directo producido por los CFCs y HCFCs es de 0,25
W lrnt. No obstante, su f.orzamiento radiativo neto se reduce en alrededor de
O,'J, W lm2 porque ambos han originado la destrucción de la capa de ozono,
hecho que da lugar al forzamiento radiativo negativo.
El aumento de las concentraciones de CFCs ha disminuido hasta prácticamente cero. Ese no es el caso de los HCFCs. Se espera que el cumplimiento
del Protocolo de Montreal, junto a sus Ajustes y Enmiendas sirva para reducir
las concentraciones de ambos gases de forma significativa hacia el año 2050, así
como los efectos que estos tienen sobre la destrucción del ozono.
Si las emisiones de dióxido de carbono se estabilizaran al nivel de 1994
podía producirse una tasa prácticamente constante en el aumento de las concentraciones atmosféricas durante al menos dos siglos, alcanziíndose al¡ededor de 500
ppmv al final del siglo XXI (las concentraciones preindustriales eran de 280 ppmv).
Gran parte de los modelos sobre el ciclo del carbono indican que la
estabilización de las concentraciones atmosféricas de CO2 en 450, 650 ó 1000
ppmv podría conseguirse sólo si las emisiones antropogénicas de CO2 cayeran
hasta los niveles de 1990 para dentro de 40, 140 y 240 años respectivamente y,
continuaran cayendo por debajo de esos niveles a partir de entonces.
Cualquier valor de estabilización está más relacionado con la acumulación de emisiones antropogénicas de CO2 desde el momento actual hasta el
momento de la estabilización, que por la forma en que esas emisiones cambian
a lo largo del período. Esto significa que para un valor dado de la estabilización
C. García Femández
@
UEM.CEES
EDICIONES
56
El cambio clinatico: estado de la cueslion.
de la concentración, mayores emisiones en décadas antedores requieren menos
emisiones después. Entre un rango de casos de estabilización estudiados últimamente (IPCC, 1gg5), para estabilizar a un nivel de 450, 650, 0 1000 ppmv, las
emisiones antropogénicas acumuladas durante el período 1991-2100 son de 630
GtC, 1030 GtC y 1410 GtC, resPectivamente33.
La estabilización de las concentraciones del metano y el óxido nitroso a
los niveles actuales requerirían recortes de las emisiones antropogénicas de un
8/o y mâs del50% resPectivamente.
Existe evidencia de que las concentraciones troposféricas de ozono en el
Hemisferio Norte han aumentado desde la época preindustrial debido a la actividad humana, y que esto ha dado lugar a un forzamiento radiativo positivo. Este
forzamiento no ha sido todavía caracterizado, pero se estima que sea alrededor de
0,4W f m2 (e11,5% del forzamiento que producen los gases de larga vida). No obstante, las observaciones hechas en nuestra década muestran que la tendencia
alcista ha disminuido significativamente, e incluso Parcce haberse parado.
7.2.Blclima ha cambiado durante los últimos cien años
Los análisis meteorológicos y otros datos obtenidos mediante modelos
climáticos y estadísticos específicos, así como la extracción de muestras, han evidenciado algunos cambios sistemáticos importantes:
global media de la superficie ha aumentado entre 0,3 y
disponibles
desde 1990 y los nuevos análisis realizados desde entonces no han cambiado de
forma significativa estas estimaciones.
La temperatura
0,6"C desde la última parte del siglo XIX; los datos adicionales
recientes han estado entre los más calurosos desde 1860, a Pesar
Los años
del efecto de enfriamiento que produjo la erupción del volcán Pinatubo en 1991.
Las temperaturas
diurnas.
nocturnas han aumentado generalmente más que las
regionales también son evidentes. Por ejemplo, el calenta-
Los cambios
miento reciente de la superficie ha sido mayor en los continentes.de latitud media
durante el inviemo y primavera, con pocas iá¡eas de enfriamiento, tales como el
océano Atlántico Norte. Las precipitaciones han aumentado en la superficie terrestre en altas latitudes del Hemisferio Norte, especialmente durante la estación fría'
A ,nodo de comparación, las correspondientes emisiones acumuladas que figuran en los
(IPCC, 1992)'
narios del informe del IPCC de 7992 (IS92) se sitúan entre 770 y 2790 GtC
33
esce-
C. García Femández
@ UEìVf.CEES
EDICIONES
57
EI cambio climatico: estado de la cuestion."
mar global ha subido entre 10 y 25 cm. a 1o largo de los últipuede estar relacionado con el aumento de la temperatura media global.
No existen datos adecuados que determinen si los cambios globales del
clima y los acontecimientos temporales extremos han tenido lugar durante el
último siglo. A escala regional existe una evidencia más clara de que se han
dado cambios en algunos indicadores climáticos (por ejemplo, menores heladas
en muchas zonas a lo largo del globo; un aumento en la proporción de precipitaciones en algunos estados de Estados Unidos, etc.). No obstante, hasta la fecha
no ha sido posible establecer firmemente una conexión clara entre estos cambios
regionales y las actividades humanas.
La oscilación del sur "El Niño", que causa inundaciones y sequías en
muchas áreas no es la causa del calentamiento global de la superficie. De hecho,
el calor persistente observado entre 1990-95 (fase de la oscilación de "El Niño")
no ha sido algo habitual durante los últimos \20 años.
El nivel del
mos 100 años y gran parte del aumento
7.3. Evidencia de la
influencia antropogénica en el cambio climático
Desde 1990 se ha avanzado considerablemente en los an¿álisis que distinguen entre los factores naturales y los antropogénicos que influyen el clima. Este
progreso se ha conseguido incluyendo en los análisis los efectos de los aerosoles
de sulfato además de los gases invernadero, lo que ha conducido a unas estimaciones más realistas sobre el efecto radiativo inducido por la actividad del hombre. Los modelos climáticos han utilizado estas estimaciones con el fin de ofrecer
simulaciones más completas de la influencia humana en el cambio climático.
Además, las nuevas simu-laciones hechas con los modelos océano-atmosféricos
acoplados han revelado una información muy importante sobre la variabilidad
climática interna natural para escalas de tiempo tanto de décadas como de siglos.
Las evaluaciones sobre el significado estadístico de la tendencia que ha
tenido la temperatura media de la superficie a lo largo del último siglo han utilizado una gran variedad de nuevas estimaciones sobre la variabilidad climática natural. Dichas estimaciones han sido obtenidas con datos instrumentales,
paleodatos, modelos climáticos sencillos y complejos y modelos estadísticos
ajustados a las observaciones. Gran parte de estos estudios han detectado un
cambio significativo y muestran que no es probable que la tendencia observada
del calentamiento sea únicamente de origen natu¡al.
C. García Femández
@ UEM-CEES
EDICIONES
58
El canbio cl¡,nát¡co: estado de la cuestion.
La evidencia reciente que atuibuye a la actividad humana gran parte del
calentamiento global surge de estudios basados en muestras o modelos en los
que la respuesta climática (modelizada) al forzamiento combinado de los gases
invernadero y los aerosoles de sulfato antropogénicos es comparada con muestras o patrones geográficos, estacionales y verticales de cambios en la temperatura atmosférica. Esos estudios revelan que tales correspondencias de muest¡as
aumentan con el tiempo a medida que el efecto antropogénico incrementa su
fuerza. Más aún, la probabilidad de que estas correspondencias ocurran solamente por el efecto de la variabilidad interna natural es muy baja.
Nuestra habilidad para cuantificar la influencia humana sobre el cambio climático global es todavía limitada porque muchas veces queda oscurecida por los
factores naturales. Además, existen incertidumbr€s en factores clave, como la magnitud de la variabilidad natural en el largo plazo y la respuesta a los cambios en las
concentraciones de gases invernadero y aerosoles. No obstante, la evidencia muestra que, en general, existe una clara influencia humana en el cambio climático.
8. CorucrusloNEs
Atgrr.,os gases de la atmósfera, tales como el dióxido de carbono, tie-
- papel crucial en la determinación del clima de la Tierra.
nen un
Aunque otros factores también Son importantes, la composición de la
atmósfera controla nuestro clima. Los niveles de los denominados "gases invernadero" son especialmente relevantes.
Los gases invernadero afectan al equilibrio energético del sistema climático,
La Tierra está continuamente recibiendo energía del sol. Debe liberarse de
esta energla enviándola de nuevo al espacio al mismo ritmo. Los gases invernadero obstaculizan la salida de esta energía a través de la atmósfera. A medida
que sus concentraciones aumentan, el clima debe adaptarse de alguna forma (o
cambiar), con el fin de mantener el equilibrio energético. Uno de los cambios
importantes +nt¡e otros- es el calentamiento de la superficie de la Tierra y la
capa baja de la atmósfera.
Las concentraciones atmosféricas de gases invernadero están aumentando rápidamente, principalmente debido a la actividad humana.
C. Garcia Fem¿índez
@ UEM.CEES
EDICIONES
59
EI cambio climatico: eslado de la cuestiòn..
Mediante la quema de combustibles fósiles y la deforestación de la Tierra,
la especie humana está aumentando los niveles de dióxido de carbono. La agricultura intensiva, la minería del carbón y las filtraciones de gas natural son las
mayores fuentes de metano. Los productos industriales emiten clorofluorocarbonos (CFCs). El óxido nitroso y los niveles de ozono de poca altitud también
están aumentando rápidamente por razones menos claras. Menos de 200 años
después de que los seres humanos comenzaran a producir grandes cantidades
de emisiones, las concentraciones de gases invernadero han alcanzando niveles
nunca antes experimentados desde que el hombre habita nuestro planeta y
seguirán aumentando mucho más en los próximas décadas.
Los cambios en las concentraciones de gases invernadero han estado
asociados a los cambios del clima en el Pasado.
La rlltima vez que los niveles de gases invernadero cambiaron tanto como
lo están haciendo ahora fue cuando la Tierra salió de la era glaciar más reciente,
y existe evidencia de que los gases de efecto invernadero contribuyeron al calentamiento posterior a la última glaciación.
Los incrementos actuales de gases invernadero afectarán al clima, aunque no se sabe con exactitud cómo.
Los distintos componentes del sistema climático de la Tierra interactúan
de formas complejas causando variaciones climáticas natutales, muchas de las
cuales son todavía escasarnente conocidas. Debido al aumento sin precedentes
de las emisiones de gases invernadero podemos decir que estamos entrando en
un régimen climático nuevo y desconocido.
Los modelos climáticos indican que uno de los efectos principales de
las emisiones de gases invernadero es el calentamiento global.
Suponiendo que no se actuara para reducir las emisiones, los modelos
computerizables del clima indican que las temperaturas globales medias de la
superficie terrestre aumentarán entre 1,,5 y 4,5 grados centlgrados durante los
próximos 100 años. Este aumento es mayor y probablemente más rápido que
cualquier cambio ocu¡rido en los últimos 9.000 años. Los modelos climáticos no
son perfectos y se basan en proyecciones de emisiones futuras imprecisas. Los
escenarios de emisiones y las predicciones de los modelos pueden exagerar los
riesgos, pero también pueden menosPreciarlos.
Existe evidencia de que el calentamiento ya ha comenzado'
Las temperaturas medias mundiales han aumentado entre 0,3y 0,6 grados
centfgrados durante los últimos 100 años, un cambio que no es probable tenga
únicamente un origen natural. El nivel del mar ha aumentado entre L0 y 25 cen-
C. García Femández
O UEM-CEES
EDICIONES
60
El cambio climàtico: estado de la aestión...
tímetros durante los últimos L00 años y gran parte del aurnento puede estar
relacionado con el incremento de la temperatura media global.
No existen datos adecuados que determinen si los cambios globales del
clima y los eventos temporales extremos han tenido lugar durante el último
siglo. A escala regional existe una evidencia más clara de que se han dado cambios en algunos indicadores climáticos (por ejemplo, menores heladas en
muchas zonas a lo largo del globo; un aumento en la ProPorción de precipitaciones en algunos estados de Estados Unidos, etc.). No obstante, hasta la fecha
no ha sido posible establecer firmemente una coneúón clara entre estos cambios
regionales y las actividades humanas.
Aunque quedan incertidumbres por resolvet sabemos lo suficiente
para asegurar que el riesgo del cambio climático es serio y verdadero.
En ausencia de políticas mitigadoras o de avances tecnológicos significativos
que reduzcan las emisiones o amplíen los sumidercs (o ambas cosas), las concentraciones de gases invemadero y aerosoles pueden crecer durante el siglo venidero.
No todos los impactos derivados del cambio climático seriín negativos, Pero los ecosistemas naturales y las sociedades agdcolas de subsistencia pueden padecer daños
irrecuperables si el clima cambia rápidamente. Por último, aunque todavía el nivel
de incertidumbre respecto a los cambios del clima y sus impactos sea alto, no debe'
mos menospreciar los resultados que muestran los modelos más avanzados'
Existen muchos factores que limitan las posibilidades de predecir el
futuro del cambio climático. En particulat para reducir las incertidumbres existentes es necesario un mayor esfuerzo en las sigUientes ¿íreas de prioridad:
a) Estimación de las emisiones futuras y ciclos biogeoquÍmicos (induyendo fuentes y sumideros) de gases invernadero, de aerosoles y de Prccursores de estos rlltimos. Estimación de sus concenûaciones futuras y de sus
propiedades radiativas.
b) Representación de los procesos climáticos en modelos, especialmente las realimentaciones asociadas a las nubes, océanos, hielo y vegetacióry con el fin de mejorar las estimaciones regionales del cambio climáticos.
c) Recogida sistemática de las observaciones de las variables climáticas (producción solar, componentes atmosféricos, ciclos hidrológicos,
caracterfsticas oceánicas y cambios en los ecosistemas) para incorporarlas
en los modelos y evaluar la variabilidad temporal y regional.
34
Los modelos de circulación del clima se han centrado en los análisis globales' Ifltimamente se
están desarrollando algunos modelos que estudian las alteraciones a nivel regional, pero todavfa
necesitan un mayor desa¡rollo.
C. Garcia Femrindez
@
UEM-CEES
EDICIONES 6I
EI cambio climatico: estado de la anesliòn...
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Norns
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