Cambio Climático Hechos y Evolución probable

Cambio Climático
Hechos y Evolución probable
Dr. Willy H. Gerber
www.gphysics.net – Calentamiento Global – Versión 10.07
Los Glaciares
Hace tiempo que escuchamos que los glaciares retroceden
Estado del Glaciar
1990
Retroceso desde 1900 = 1687 m
¿Es así?
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Los Glaciares
1940
Glaciar
Pasterze
con Großglockner (3798 m)
y Johannisberg (3467 m).
Un pequeño recorrido por
los Glaciares europeos
muestra que todos están
retrocediendo.
2000
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Los Glaciares
1900
Glaciar
Pasterze
con Großglockner (3798 m).
Algunos ya casi
desaparecieron.
2000
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Los Glaciares
1940
Glaciar
Rhone (Rodano)
con Hotel Belvedere (2274 m).
En algunos casos sólo
quedan nuestros edificios
desde los cuales los
observábamos. En el caso
del Glaciar del Rhone
existe una cueva que
permite ver lo que queda
„por debajo“.
2000
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Los Glaciares
1904
Se estima que en 100
años los Alpes no
tendrán nieve.
Glaciar
Gepatschferner
La reducción de los
Glaciares es innegable.
2000
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Los Glaciares
También en África; se calcula que el Glaciar del Kilimanjaro
se habrá derretido completamente en los próximos 20 años.
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Los Glaciares
También en Chile se puede observar el retroceso, como se
ve en el caso del Glaciar Cipreses (Cuenca del Cachapoal)
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Los Glaciares
1930
1992
Mucha información
es no visual, como
las indicaciones en
Bitácoras, respecto
de que no era factible
navegar por la
presencia de glaciares
y témpanos en la ruta.
2000
Sin embargo hay que tener cuidado, pues algunos Glaciares
hace poco aún expandían (Brüggen o Pío XI)
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Calentamiento
?
¿Qué podemos esperar?
¿Se está calentando la tierra?
¿Por qué?
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“Facts” son
En los últimos 20 años la tierra se ha calentado en 0.3 Grados
Celsius, mientras que la concentración de CO2 en la atmósfera
se incremento en 10%:
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Casualidad
Desviación de la Temperatura
Existe una correlación entre la concentración de CO2 en la atmosfera y la temperatura
sobre la tierra:
Jahr
Temperatura
Isotopos
en el hielo
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CO2
en
Burbujas
Otra posibilidad?
Irradiación solar (W/m2)
Ciclo solar
La teoría de las manchas solares ya fue
descartada por la mayoría de los
científicos.
Temperatura global
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¿Porqué ocurre esto?
Actualmente la mayor parte de los científicos concuerdan en que
la causa es el efecto invernadero producido por el vapor de agua,
CO2, O3 (ozono), N2O y CH4.
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¿No será casualidad la dependencia?
Desviación estándar
Históricamente existe una fuerte correlación entre la concentración
de CO2 en la atmósfera y la temperatura en la tierra:
Año
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¿No existirán otras causas?
Nota: la teoría de la radiación
solar ya no se considera
seriamente. Existe máximo una
correlación en las fluctuaciones
pero no en la tendencia misma.
Anomalía en la temperatura (°C)
Radiación solar (W/m2)
Ciclo Solar
Temperatura global
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¿Qué es el efecto invernadero?
Sol
Intensidad
Los rayos solares tienen largos de onda
que percibimos en parte como colores
y como calor.
Luz visible
Infrarrojo
Largo de onda
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La radiación solar penetra el invernadero (la atmosfera)
Sol
El vidrio es como la atmósfera:
transparente para la luz solar.
La luz penetra el
invernadero tal
como lo hace con
la atmósfera.
La luz es reflejada
en el invernadero,
por eso lo
podemos ver.
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Los objetos en el invernadero (tierra) irradian a su vez
La radiación calienta los cuerpos dentro del
invernadero (en el caso de la tierra, la
superficie y el mar).
El cuerpo también irradia, sólo que con otro largo de onda
(infrarrojo o sea „calor“).
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Sin embargo no toda la radiación puede escapar
El problema es que tanto el vidrio como la
atmósfera no son totalmente transparentes
para este tipo de radiación, por lo que sólo
puede escapar parcialmente:
La consecuencia es que se acumula calor en el invernadero/tierra
y la temperatura sube.
Permeabilidad de la atmosfera
La atmósfera es sólo parcialmente permeable a la radiación. Si se
observa el espectro de transmisión, se ve que para ciertos largos
de onda la transmisión es mucho menor:
¿Cual es el flujo de la radiación?
¿Y por qué no sube la temperatura a infinito? La energía reflejada
vuelve a la superficie y puede ser emitida en otro largo de onda,
con lo que finalmente puede abandonar la tierra.
Valores en W/m2
Radiación solar
Transmisión de calor
(Transmisión + Convección)
Radiación de calor
342
77
67
Atmósfera
168
30
24 78
Efecto invernadero
„natural“
195
40
350
324
Superficie
De esta forma, se establece un punto de equilibrio a una
temperatura mayor.
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Rol de las nubes
La capa de nubes forma un manto en torno de la tierra:
Contribucion
normal
20.6 °C
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¿Pero no será una fluctuación normal?
Aumento
En 30%!!!
Era industrial
Año
Contribución
normal
7.2 °C
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Origen
De donde viene
todo el CO2?
Industrial (Producción)
Industrial (Energía)
Comercial
Residencial
Electricidad
Transporte
Agricultura,
Forestal y Basura
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¿Hay una relación directa entre el carbono y el calentamiento?
Millones de Toneladas al año
Emisión global de Carbono fósil
Variación de Temperatura (°C)
Total
Petróleo
Carbón
Gas
Cemento
Temperatura Global
Promedio anual
Promedio cinco años
?
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¿Que puede afectar la concentración de CO2 en el aire?
El flujo de Carbono se deja representar por:
Combustible
Agro
Valores en kT/año
5.5
1.6
Atmósfera
90
90
100
100
2.0
120
60
Agua de
superficie
Agua
profunda
Valor medio en los 80
60
0.5
1.3
60
Vegetación
Suelo
Adicionales por año
De esta forma, se acumulan anualmente 3.3 kt adicionales de
Carbono en el aire.
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¿Qué pasa en el mar?
Con la concentración adicional de CO2 en el mar, este se torna
cada vez más acido, lo que reduce la población de peces.
Actualmente la distribución es la siguiente:
Cada líquido tiene un punto de saturación en que no puede disolver
mas del gas (CO2). Al momento que ocurra esto, la concentración
de carbono subiría a un ritmo de 5.3 kt por año.
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¿Hay otros gases?
CO2 no es el único „gas invernadero“; también lo es el óxido de
nitrógeno (NO2) producido por la industria :
Contribución
“normal”
1.4 °C
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¿Algún gas no industrial?
Actualmente se discute el efecto del Metano (CH4), que ha
aumentado en 150% desde el inicio de la era industrial!!!
Era industrial
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Aumento en
150%!!!
El Metano viene en gran medida del aumento de población
Ganadería
Arroz
Gas y petróleo
Quemas
Desechos líquidos
Carbón
Desechos sólidos
Abono
Industria
22%
18%
14%
14%
10%
9%
8%
4%
1%
Marzo
Agosto
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¿De que depende el Metano (CH4)?
Contribución
“normal”
0.8 °C
Entre 1950 y 2000:
1125 ppb CH4 y 2.5 billones de personas
a
1750 ppb CH4 y 6.0 billones de personas
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Curiosidades
El problema es que el Metano (CH4) es un gas invernadero muy
efectivo, sólo que con su baja concentración no era relevante.
Actualmente, esto está cambiando, lo que ha llevado a
publicaciones curiosa en los diarios.
La „Cuarta“ alemana preguntaba si los
arboles eran culpables de su destrucción.
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¿No podrán ser fluctuaciones después de todo?
Variaciones de la concentración de CO2 y temperatura
en los últimos 400’000 años
Nivel actual
300 ppmv
280 ppmv
Promedio
Últimos
1000 años
+ 4°C Variaciones
0°C
Sin Atm. -18.0°C
Nubes
CO2
NO2
CH4
+20.6°C
+ 7.2°C
+ 1.4°C
+ 0.8°C
Conclusión personal: 3° a 5° parece incluso optimista Con Atm. +14.4°C
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¿Se puede medir esto?
Conclusión: Científicos comisionados por Naciones Unidas
(IPCC) llegaron a la conclusión que:
La temperatura del planeta
subirá en los próximos 100
años en a lo menos 3 grados.
Si se libera metano adicional
(plantación, reservas
submarinas, etc.) y/o el mar
se comienza a saturar, la
temperatura puede llegar a
subir en 5 a 7 grados.
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¿Qué es probable que ocurra?
Incremento de la
Temperatura (°C)
Proyecciones de calentamiento
Proyectado
(2070-2100)
Real
(1995-2004)
Incremento de la Temperatura (°C)
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¿Qué consecuencia son probables?
¿Qué podemos esperar si la temperatura
realmente sube de esta forma?
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Algo de física primero
Si calentamos agua observamos convección
Agua
fría
desciende
Agua
caliente
asciende
Un efecto similar se
observa en la atmósfera:
se forman celdas.
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Como se observa esto en el planeta
En total se forman tres tipos de celdas, la de Hadley, la de Ferrel y
la Polar. Estas provocan tanto vientos verticales como horizontales:
Celda Polar
Aire sube
Celda de Ferrel
Aire baja
Celda de Hadley
Aire sube
Celda de Hadley
Aire baja
Celda de Ferrel
Aire sube
Celda Polar
El movimiento horizontal desplaza masas de aire entre zonas de
distinta velocidad de rotación.
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¿Cómo afecta la rotación de la tierra?
En el ecuador, la velocidad es
máxima mientras que en los
polos, mínima.
De esa forma, una corriente
desde el ecuador hacia el norte
(ej. celda de Hardle) se adelanta
al aire en el lugar:
Una corriente que se acerca al
ecuador (ej. celda de Ferrel),
se atrasa respecto del aire en el
lugar.
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Huracanes
La combinación de ambos movimientos llevan a la generación de
huracanes.
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¿Cómo afecta el calentamiento?
El aumento de temperatura lleva a un incremento de la frecuencia
e intensidad de los huracanes:
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Inevitable
Los huracanes cumplen una
función: equiparan diferencias
de temperatura.
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Las Aseguradoras ya hicieron sus cálculos
Numero de eventos
Perdidas aseguradas ($ b)
Numero de catástrofes climáticas (valores 2004)
Eventos
Perdidas
Tendencia Eventos
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Tendencia Perdidas
Habrán nuevas New Orleans
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Y en tierra tornados
En tierra serán los tornados.
Más frecuentes e intensos.
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Otros conceptos importantes: la inercia y las oscilaciones
Si perturbo un sistema este tratará de volverse a „acomodar“ a la
nueva situación. Si existe „inercia“ esto puede llevar a oscilaciones.
Si el sistema es complejo puede reaccionar de una forma „inesperada“.
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Ejemplo de Oscilaciones: el fenómeno del “El Nino”
Normal
El Niño
húmedo
seco
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húmedo
Ejemplo de Oscilaciones: el fenómeno de “El Nino” en África
El Niño 1992
Sequía extrema
La Niña 2000
Inundaciones, brotes de
Epidemias (mosquitos)
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Extremos en lluvias y deshielos: inundaciones y deslizamientos
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Hasta que adaptemos nuestra infraestructura
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También el costo de las inundaciones se ha estimado
Números de eventos
Pérdidas por inundaciones en USA, Europa y Japón
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Lo que sobra en un lugar, falta en otro.
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Oscilaciones y tendencias
Ejemplo intensidad de los ciclones en el Atlántico y Pacífico occidental:
Extremos se compensan y al final lo que queda es la tendencia central.
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Temperaturas extremas
Ejemplos
de temperaturas
extremas en
Europa y América
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Corrimientos de Zonas Climáticas
Con el corrimiento de las Zonas Climáticas comienza …
… la “migración” de Flora y Fauna (dentro de lo posible).
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Plagas que afectan los cultivos
Nivel de
producción:
Toneladas por
hectárea
Aún no se
observan
variaciones
significativas
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Migración de insectos
El mosquito de la Malaria pasa las
vacaciones en Francia.
Mosquito Tigre:
descubrió América
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Reducción de especies
Estructura inicial
Muerte por cambio
climático
Muerte por incapacidad
de adaptación
Cuidado: el hombre también
es parte de esta cadena
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Calentamiento y pequeña edad de hielo
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¿Se puede medir esto?
El argumento de la película habla de que la corriente del golfo
colapsa y con ello cesa el suministro de agua cálida a las costas
de Europa (Inglaterra, Irlanda y Noruega).
Existen primeros indicios de que está cambiando la forma como se
desplaza la corriente del golfo, pero es prematuro para indicar la
evolución probable..
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¿Qué consecuencia traen los deshielos?
En Groenlandia se observa
como desaparecen los
Glaciales.
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¿Y en la antártica?
2003 se observo como un Eisberg de 120 km de largo se
desprendió y comenzó a navegar.
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¿Qué se ha medido?
Cambio medio anual del grosor
(cm/año)
Cambio acumulado del grosor de glaciares
(metros)
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¿Qué consecuencia trae para el polo norte?
Zonas enteras del ártico y de la antártica se volverán libres de hielo.
Lo que hace peligrar
varias especies de
animales.
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¿Qué pasara con el agua adicional?
Desde el comienzo de la era Industrial los mares han subido en 20 cm.
Si las capas polares se derriten (lo que podría ocurrir en 40 años)
el mar subirá 6 metros.
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Zonas que desaparecerían
Florida (10m)
New Jersey, New York <. Bronx (10m)
Bangladesh (7m)
Holanda y Alemania (5m)
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¿Consecuencias?
La historia está marcada por las condiciones ambientales.
Fin de los Mayas
(desgaste de
suelos)
Fin de
los Moches
(intenso El Niño))
Fin de colonia
Vikinga en
Groenlandia
(siglo 14)
Napoleón
Fracaso en Rusia
Fin del Imperio
Mesopotámico
(sequía prolongada
2200AC)
Hitler
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¿Y en nuestra sociedad?
Pérdidas
cosechas
Agro
Ind
Daños
infraestructura
Enfermedades
Pérdidas
de bienes
Per
Srv
Personas
Servicios
Industria
Agro
GDP PPP per Cápita
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¿Y en nuestra sociedad?
Las bajas en oferta
significarán alzas
en precios.
Las alzas en demanda
pueden llevar a
desabastecimiento
(productos y servicios)
Resultado:
Las bajas de recursos
pueden llevar a
pérdidas de puestos
de trabajo y aumento
de la cesantía.
Deterioro del
Estándar de vida
de las personas
La baja de poder
adquisitivo lleva a
cambios en el
comportamiento
del consumidor.
Deterioro de la
Economía.
Protestas,
levantamientos
y migración.
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¿Qué podemos esperar?
La naturaleza tiene el poder de renovarse y regenerarse,
CON o SIN la humanidad.
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Versiones anteriores
Octubre 2006
Asociación de Astronomía y Astronáutica (Achaya)
Agosto 2007
Deutsch Chilenischer Bund (DCB)
Septiembre 2007
Burschenschaft Andinia (en alemán)
Junio 2008
Burschenschaft Vulkania (en alemán)
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Contacto
Dr. Willy H. Gerber
[email protected]
Instituto de Fisica
Universidad Austral de Chile
Campus Isla Teja
Casilla 567, Valdivia, Chile
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