Ciencia de la Tierra y el Espacio
El CAMBIO GLOBAL
¿QUE ES EL CAMBIO GLOBAL?
Gustavo J Nagy
Sección Oceanología / Departamento de Ecología, FC-UdelaR
Programa de Ciencias del Mar y de la Atmósfera
CAMBIO GLOBAL
El cambio global incluye aquellos cambios ambientales, climáticos y
socioeconómicos de naturaleza universal que son directa o indirectamente
causados (“forzados”) por las actividades humanas y el aumento de la
población.
¿Qué es el cambio global?
• Mucho más que el cambio climático.
• Cambios a escala global que afectan al funcionamiento
del sistema Tierra.
• Cambios naturales tanto como antropogénicos.
• Socio-económico tanto como bio-físicos.
Por ejemplo, cambios en:
• POBLACION
• C02 ATMOSFERICO
• TEMPERATURA
• PRECIPITACIONES
• FIJACIÓN DE NITRÓGENO
• NITRÓGENO EN LA ZONA COSTERA
• COBERTURA VEGETAL
• BIODIVERSIDAD
Estos cambios pueden ser abruptos o graduales
sistémicos y acumulativos (tabla 1):
Cambios Globales Sistémicos:
afectan sistemas globales (atmósfera – océano).
• calentamiento global,
• disminución del ozono,
• aumento del nivel medio del mar.
Cambios Locales Acumulativos:
afectan la biodiversidad y la capacidad de la biosfera para
fijar C02 desde la atmósfera.
• acidificación y eutrofización de las aguas,
• deforestación,
• desertificación.
Tabla 1 Tipos de Cambio Global
TIPO
CARACTERÍSTICA
1) Acumulativo A) Impacto por la
distribución planetaria
EJEMPLOS
a) Deterioro del Agua
b)  Biodiversidad
B) Impacto por la magnitud
del cambio
a) Deforestación
(recursos globales)
b) Contaminación Industrial
c) Disminución de suelos
en tierra agrícola primaria
2) Sistémico
A) Impacto directo en los
sistemas que funcionan
globalmente
a) Emisiones industriales y
agrícolas de gases de
invernadero
b) Emisiones de gases
que disminuyen el ozono
c) Cambios en la cobertura
terrestre e impacto en el albedo
La Variabilidad Climática
La Variabilidad Climática, incluyendo a los Eventos Extremos
(p.e. inundaciones), está asociada al Cambio Global.
Además de las fluctuaciones naturales, los cambios de los
patrones de variabilidad son una manifestación del cambio
climático.
En las últimas décadas cobró notoriedad la interacción
Atmósfera-Océano El Niño-Oscilación Sur-ENOS, a la cual se
asocia parte del cambio de los patrones de precipitaciones.
Emisiones de combustibles fósiles y tasa de aumento de la concentración de CO2
atmosférico. Filtrado para remover ciclos estacionales. Las flechas verticales indican
los eventos El Niño. La línea horizontal es el evento plurianual El Niño 1991 - 94.
(IPCC, 2001)
Impacto Humano sobre el sistema Tierra:
El Ciclo Global del Carbono
Impacto Humano sobre el sistema Tierra:
El Ciclo del Carbono comparado en el
Océano y la Biófera terrestre
(a) Anomalías anuales de la temperatura promedio del aire (superficie tierra) (°C),
1861 a 2000, relativo a 1961 - 1990.
Barras y líneas sólidas. Ambos hemisferios.
(b) Línea fina hasta 1999. Un error de 2 desvíos estándar centrados en la curva.
Ambos hemisferios (IPCC, 2001).
Balance de Emisiones y Sumideros del C02 (Schimel et al. 1995)
Componente (Gt C/a)
1980-1989
Emisiones (combustibles fósiles + cemento
Efos
5.5 +/ -0.5
Emisiones netas del cambio de paisaje
Eland
1.6 +/- 1.0
d C02 /dt
3.2 +/- 0.2
Sumidero Oceánico
Soc
2.0 +/- 0.8
Sumidero H N (repoblación forestal)
Efor
0.5 +/- 0.5
Balance neto (B = (Efos + Eland) - (d C02 /dt + Soc + Efor))
1.4 +/- 1.6
Cambio de masa de C02 atm
El balance de C02 comparado para las décadas 1980s y 1990s (Le Queré et al.,
2002)
Fuente
Océano
1980s
1990s
Tierra
90-80s
1980s
1990s
90-80s
IPCC 2001a
1.9 +/-0.6 1.7+/-0.5
-0.2
0.2+/-0.7 1.4+/-0.7
1.2
IPCC 2001b
1.8 +/-0.8 2.1+/-0.7
0.3
0.3+/-0.9 1.0+/-0.7
0.7
(a) Cambio en CH4 (ppb = 10-9) para los últimos 1000 años (IPCC, 2001). El forzante radiativo es
aproximado por una escala lineal desde la era pre-industrial (derecha)
b) CH4 promediado anualmente, desestacionalizado y suavizado (1983 – 1999) (IPCC, 2001).
(c) Tasa de crecimiento anual del CH4 (ppb/a) en la atmósfera global (1983 – 1999) calculado como la
derivada de la tendencia desestacionalizada de a (IPCC, 2001). Las inceritdumbres (lineas punteadas)
son ±1 desvío estándar. (d) Comparación de la abundancia en Groenlandia y Antártica de los últimos
11.5 ka (IPCC, 2001). The shaded area is the pole-to-pole difference where Antarctic data exist.
El Balance Global del Nitrógeno
Componente (TgN /a)
1990
Aportes Antrópicos de N (Efos + Sfert + Scultivos)
Combustibles fósiles
(Efos)
Uso de fertilizantes
(Ifert)
Cultivos agrícolas
(Scultivos)
145
Sumideros Océanicos de N
Deposición (DNoc)
Flujo fluvial (RNoc)
(SNoc = DN0c RNoc)
Atmósfera
Acumulación de DNoc
(dcN20 / dt)
25
80
40
59
18
41
-4
Balance neto (I = (Efos + Ifert + Icultivo) – (dCN20 / dt + SNoc)) -82
-4
Datos y procedimientos para construir escenarios climáticos para evaluar impactos.
Los boxes remarcados indican el clima de base y tipos comunes de escenarios.
En sombreado los componentes de los generadores del escenario climático.
Concentraciones proyectadas de CO2 a partir de seis escenarios SRES futuros a partir de
Diferentes supuestos sobre el cambio económico, demográfico y tecnológico.
(a) Emisiones de CO2 para los 6 escenarios
(b) y (c) muestran las concentraciones de CO2 proyectadas por modelos del ciclo del carbono. Para cada
modelo y escenario el caso de referencia es una línea negra, el superior (alto-CO2) es la parte superior del
área coloreada y la inferior (bajo-CO2) es la parte inferior del área coloreada.
Presión Atmosférica
La Presión atmosférica causa el efecto conocido como “Barómetro
Inverso” sobre el Mivel del Mar.
1 cm por hPa (1 hPa = 1 mbar)
Como el agua es casi incompresible, esto no se manifiesta en un aumento
del NMM a escala global, pero una tendencia a largo plazo en la presión
atmosférica de superficie podría influir en el NMM local.
La tendencia a largo plazo en el Norte de Europa es de sólo 0.01 hPa/a., o
sea
± 0.2 mm/yr, mucho menos que el aumento eustático del NMM
Sobre lapsos menores (décadas) se encuentran tendencias más importantes.
P.e., en el Mediterraneo y Escandinavia alcanzó –0.05 y +0.04 mm/a
respectivamwente.
Media Global del aumento del nivel medio del mar (NMM) 1990 – 2100 para los
escenarios SRES. La expansión térmica y los cambios de hielo terrestre se calcularon
mediante un modelo climático simple calibrado separadamente para cada uno de los 7
AOGCMs y otras contribuciones diversas.
Cada una de las seis líneas es el promedio de AOGCMs para cada uno de los seis
escenarios mostrados. Las regiones oscura y clara muestran el rango del promedio de
AOGCMs para todos los 35 escenarios SRES.
Las barras muestran el rango en 2100 de los AOGCMs para los 6 escenarios SRES
El Cambio Climático y el Ciclo del Agua:
¿Cómo se mide el cambio?
El aumento de la temperatura global puede conducir a cambios en la
precipitación y humedad atmosférica debido a cambios en la circulación
atmosférica y una activación del ciclo hidrológico.
Las medidas de precipitación son subestimadas cuando hay viento,
precipitación sólida y eventos frecuentes de escasa precipitación (IPCC,
2001).
La subestimación es menor en climas cálidos, de lluvias fuertes y poco
ventosos. La estimación por satélite permite obtener climatologías casiglobales de las últimas dos décadas, aunque esto no es suficiente para
estimar cambios globales multi-decadales.
Por todo esto, es útil comparar los cambios en muchas de las variables de
humedad relacionadas, tales como caudal fluvial y humedad de suelos con la
precipitación para validar tendencias a largo plazo.
Tendencias estacionales 1900 - 1999. La Precipitación es representada por el círculo
(verde= aumento y marrón_ descenso).
Las series anuales y estacionales fueron converitdas a porcentages de precipitación normal
precipitación.
Las tendencias medias se muestran para seis latitudes (85°N - 55°N, 55°N - 30°N, 30°N 10°N, 10°N - 10°S, 10°S - 30°S, 30°S - 55°S).
La media mensual de precipitaciones 1961- 1990 fue sumada a la anomalía de las series de
tiempo y los resultados sumados mensualmente dentro de las estaciones y años.
EFECTOS DE LA VARIABILIDAD CLIMATICA ENOS
Y DE LOS
EVENTOS EXTREMOS SOBRE EL CLIMA
• Las series climáticas de temperatura incluyen anomalías que no
obedecen ni a las fluctuaciones naturales ni al calentamiento global.
• No hay certeza de que el calentamiento global sea causa del incremento
de la variabilidad ENOS.
• Durante los eventos El Nño aumenta ligeramente la temperatura (0.1º
C) global.
• Durante los eventos La Niña disminuye ligeramente la temperatura
(0.1º C) global.
• Las emisiones volcánicas (aerosoles de H2S04) aumentan la nubosidad y
disminuyen la temperatura global (0-1 a 0.3º C).
• El ciclo de actividad solar Sunspot (22.4 años) explica importantes
ciclos de precipitaciones en, p.e., el Medio Oeste de EEUU, China y la
India.
EVOLUCION DE LA TEMPERATURA GLOBAL
Y EFECTO DE LA OSCILACION SUR
MMMM
ANOMALIAS ANUALES DE PRECIPITACIONES GLOBALES
y el drama del Sahel
Desde 1950 las precipitaciones medias globales disminuyeron. Si se resta
el déficit del Sahel desde 1980, la resultante es positiva.
Ejemplo de la sensibilidad (IPCC, 2001) de la frecuencia de días con lluvias diarias
severas a un cambio en la media total de lluvias (Guangzhou, China).
Se usa un umbral de 50 mm de precipitación por día y se muestra el efecto de un
aumento del 10% y un descenso del 10% en la media total de lluvias de verano.
Tendencias lineales (% / década) de precipitación severa (sobre el percentil 90) y la precipitación
total durante la estación lluviosa sobre varias regiones del globo.
Las magnitudes de los cambios en las frecuencias de precipitación severa son siempre mayores
que los cambios en la media de precipitaciones totales (IPCC, 2001).
Los Aerosoles
Eficiencia de extinción (por unidad total de masa de aerosol) y retrodifusión simple del albedo
de aerosoles. Entre 0.1 y 2 µm de diámetro retrodifunden la mayoría de la luz por unidad de
masa. Los de > diámetro difunden menos.
Si el índice de refracción 1.37 0.001i es el de un aerosol hidratado, la curva representa la
eficiencia de extinción húmeda. La extinción seca es mayor y típica de diámetros menores.
FUENTES DE AEROSOLES DE SULFATO
(a) Fuentes antropogénicas anmuales (kg km-2 hr-1) de H2 SO,
(b) Fuentes naturales de H2 SO4 (DMS fitoplanctónico y SO2 volcánico)
FLUCTUACIONES ANUALES DE TEMPERATURA
Y SALIDAS DE MODELOS QUE INCLUYEN:
ACTIVIDAD SOLAR Y EMISIONES VOLCANICAS
Evolución reciente de las anomalías de temperatura y el
efecto removido de los eventos ENOS y emisiones volcánicas.
DIMENSIONES HUMANAS DEL CAMBIO GLOBAL
MARCO CONCEPTUAL
LAS DIMENSIONES HUMANAS ABARCAN TODO, AUNQUE ENFATIZAN EN
LOS MODULOS A LA IZQUIERDA DEL CUADRO
FACTORES SOCIO-POLITICO-CULTURALES
A DIFERENTE ESCALA: TIEMPO-ESPACIO

•
•
•
•
•
FORZANTES
CAMBIO USO SUELO
INDUSTRIA
↨
RESPUESTAS HUMANAS /
IMPACTOS

PERDEDORES / GANADORES
VULNERABILIDADES →

↨

CAMBIO TERRESTRE
CAMBIO DE COBERTURA VEGETAL
↨
CAMBIO CLIMATICO
VARIABILIDAD / EXTREMOS
ADAPTACION
The Associaton of American Geographers
Impactos, Vulnerabilidad y Adaptación
Según el Programa START, (www.start.org) del IGBP,
el Cambio Ambiental Global incluye:
1) cambios ambientales que impactan el funcionamiento de un
sistema global como la atmósfera (cambio global sistémico).
2) cambios ambientales localizados cuyos impactos acumulativos
se extienden en el globo o impactan una fracción significativa
de un recurso global y la capacidad de fijar C02 desde la
atmósfera (cambio global acumulativo).
El Cambio Ambiental Global genera estrés múltiples que
interactúan entre si para impactar a las entidades expuestas
(gente / comunidades, sitios, sistemas humanos y naturales).
Vulnerabilidad
La Vulnerabilidad al Cambio Ambiental Global es la propensión
de las entidades a ser dañadas por dichos estrés (Figura 1).
Está asociada al grado y la naturaleza de la exposición y la
susceptibilidad de las unidades expuestas al estrés, su capacidad
de hacer frente o adaptarse al mismo y su resiliencia para
recuperarse de un shock.
El análisis de la vulnerabilidad a los cambios ambientales globales
es un área de investigación interdisciplinaria que plantea:
¿Quién, qué, a qué y cuán vulnerables son los sectores / sistemas
/ gentes vulnerables?,
¿Cuáles son las causas de su vulnerabilidad y qué respuestas /
adaptaciones pueden disminuirla?
Vulnerabilidades al cambio ambiental global, impactos y respuestas: un marco
para una evaluación de “segunda generación” ( www.start.org y SEI, 2001).
CAMBIO GLOBAL, VARIABILIDAD CLIMATICA
E INTERACCIONES
EN LA CUENCA DEL PLATA Y URUGUAY
La Cuenca del Río de la Plata y el Uruguay han sufrido durante 5-6 décadas
intensos cambios globales acumulativos y sistémicos, siendo muy sensible al cambio
de la variabilidad ENOS (Nagy et al 2002 a,b,c; Escobar, 2002; Nagy et al. 2003).
acumulativos
sistémicos
El Niño / La Niña
∆ Uso del Suelo
> 0.7º C
Frecuencia
Intensidad
Duración

Erosión de Suelos
200-300 mm Precipitaciones
20-35 % m3 s-1 Caudales
Represamientos

Fijación de N
Utilización de Fertilizantes
Emisarios

Eutrofización
Desplazamiento al Sur
del cinturón de altas
presiones subtropical.
∆ Régimen de Vientos
El Frente del Río de la Plata
(de Severov et al. 2003)
PROCESOS Y FEEDBACKS CLIMATICOS Y BIOFÍSICOS
EN LA CUENCA HIDROGRÁFICA Y COSTA DEL RIO DE LA PLATA
(de Berbery et al. 2003)
TEMPERATURA MEDIA ANUAL (°C)
MONTEVIDEO 1883-2000
18,0
TEMPERATURA (°C)
17,5
17,0
16,5
16,0
15,5
15,0
14,5
14,0
1870
1880
1890
1900
1910
1920
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
C a u d a le s R ío U ru g u a y (S a lto ) 1 9 2 1 -2 0 0 0
11000
10000
9000
8000
m 3 /seg
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
1921
1931
1941
1951
1961
Años
1971
1981
1991
VARIABILIDAD CLIMATICA Y UMBRALES DE TOLERANCIA
(Coping Capacity) EN EL RIO DE LA PLATA
(de Nagy et al., 2002b; 2003a,b. Proyecto AIACC LA-32)
A) Indicador SST 3,4 ENSO mensual – Caudal Río Uruguay mensual (1998 – 2000)
B) Caudales mensuales Río Uruguay – Salinidad mensual en Montevideo
(1998-2000)
C) Umbrales de Tolerancia al Caudal Fluvial
A
B (arriba) y C (abajo)
28
20
Salinity
21
16
14
12
0
0
4
8
12
16
River Flow (m3/s x1000)
8
> N, P
> dS/dZ
4
River Flow
River Flow
7
0
0
2
4
6
Sea Surface Temperature
Anomaly
El NIÑO 3,4 (+1.8)
Vuln. Threshold (>7000)
Coping
range
Vulnerability Threshold (<2000 m3/s)
> Chlo - a
< dS/dZ
> HABs
Aumento del Nivel Medio del Mar reconstruido para Montevideo
(1902 – 2000) (Proyecto AIACC LA-32)
N IV E L M E D IO D E L M A R - M O N T EV ID EO (1902-2000)
115
y = 0 .0 9 2 8 x - 8 6 .1 6
N IV E L M E D IO (cm )
110
R
2
= 0 .2 3 0 7
105
100
95
90
85
80
1902 1908 1914 1920
1926 1932 1938 1944 1950 1956 1962
A ÑO S
1968 1974 1980 1986 1992 1998
Descenso de la Presión Atmosférica y Aumento del Nivel Medio del Mar
en Montevideo (1902 – 2000) (Proyecto AIACC LA-32)
Pr es ión A tmos f ér ic a
1019.0
120
NMM
Lineal ( NMM)
115
Lineal ( Pr es ión A tmos f ér ic a)
1017.0
110
1016.0
105
1015.0
100
1014.0
95
1013.0
90
1012.0
1011.0
85
1010.0
80
1902 1908 1914 1920 1926 1932 1938 1944 1950 1956 1962 1968 1974 1980 1986 1992 1998
Añ o s
A ltu ras N M M (cm )
P resió n A t m o sférica N M M (h P a )
1018.0
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Cambio Global