Impactos físicos del cambio climático

El cambio climático causa una variedad de impactos físicos en el sistema climático . Los impactos físicos del cambio climático incluyen principalmente el aumento global de las temperaturas de la atmósfera inferior, la tierra y los océanos. El aumento de temperatura no es uniforme, con masas de tierra y la región ártica calentándose más rápido que el promedio mundial. Los efectos sobre el clima incluyen un aumento de las precipitaciones intensas , una menor cantidad de días fríos, un aumento de las olas de calor y diversos efectos sobre los ciclones tropicales . El efecto invernadero aumentado hace que la parte superior de la atmósfera, la estratosfera, enfriar. Los ciclos geoquímicos también se ven afectados, con la absorción de CO
2provocando la acidificación del océano y el aumento del agua del océano, lo que reduce la capacidad del océano para absorber más dióxido de carbono. La capa de nieve anual ha disminuido, el hielo marino está disminuyendo y se está produciendo un derretimiento generalizado de los glaciares . La expansión térmica y el retroceso de los glaciares hacen que aumente el nivel del mar . El retroceso de la masa de hielo también puede afectar varios procesos geológicos, como el vulcanismo y los terremotos . El aumento de las temperaturas y otras interferencias humanas con el sistema climático pueden llevar a que se crucen puntos de inflexión , como el colapso de la circulación termohalina o la selva amazónica . Algunos de estos impactos físicos también afectan los sistemas sociales y económicos.

Las causas principales [1] y los impactos (efectos) [2] [3] de gran alcance del calentamiento global y el cambio climático resultante. Algunos efectos constituyen mecanismos de retroalimentación que intensifican el cambio climático y lo llevan hacia puntos de inflexión climáticos . [4]

The instrumental temperature record shows a long-term trend of global warming between 1880 and 2009
Cambio de la temperatura media global de la superficie en comparación con el promedio de 1951-1980.

Las temperaturas de la superficie global en 2016 habían aumentado alrededor de 1,0 ° C desde 1901. [5] La tendencia lineal durante los últimos 50 años de 0,13 ° C (más o menos 0,03 ° C) por década es casi el doble que la de los últimos 100 años. [ necesita actualización ] El calentamiento no ha sido globalmente uniforme. El calor reciente ha sido mayor en América del Norte y Eurasia entre 40 y 70 ° N. [6] De los años más cálidos registrados, 16 de 17 ocurrieron en el siglo XXI. [5] Las temperaturas invernales aumentan más rápidamente que las temperaturas del verano y las noches cálidas más rápido que los días. [5]

Es probable que el aumento de la temperatura provoque un aumento de las precipitaciones [7] [8], pero los efectos sobre las tormentas son menos claros. Las tormentas extratropicales dependen en parte del gradiente de temperatura , que se prevé que se debilitará en el hemisferio norte a medida que la región polar se calienta más que el resto del hemisferio. [9] Es posible que las células Polar y Ferrel en uno o ambos hemisferios se debiliten y finalmente desaparezcan, lo que haría que la célula Hadley cubriera todo el planeta. [10] Esto disminuiría enormemente el gradiente de temperatura entre el Ártico y los trópicos, y haría que la Tierra volviera a un estado de invernadero. [10]

Precipitación

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Animación de la precipitación anual proyectada de 1900 a 2100, basada en un escenario de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) medio ( SRES A1B). Este escenario supone que no se realizan esfuerzos para limitar las futuras emisiones de GEI. Crédito: Laboratorio de Dinámica de Fluidos Geofísicos de la NOAA (GFDL). [11]
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Cambio proyectado en la precipitación promedio anual para fines del siglo XXI, basado en un escenario de emisiones medias (SRES A1B) (Crédito: Laboratorio de Dinámica de Fluidos Geofísicos de la NOAA ). [11] [12]

Históricamente (es decir, durante el siglo XX), las regiones terrestres subtropicales han sido en su mayoría semiáridas , mientras que la mayoría de las regiones subpolares han tenido un exceso de precipitación sobre la evaporación . Se espera que el calentamiento global futuro vaya acompañado de una reducción de las precipitaciones en los subtrópicos y un aumento de las precipitaciones en latitudes subpolares y algunas regiones ecuatoriales . En otras palabras, las regiones que están secas en la actualidad generalmente se volverán aún más secas, mientras que las regiones que están actualmente húmedas generalmente se volverán aún más húmedas. Esta proyección no se aplica a todos los lugares y, en algunos casos, las condiciones locales pueden modificarla. Se proyecta que el secado será más fuerte cerca de los márgenes hacia los polos de los subtrópicos (por ejemplo, Sudáfrica , el sur de Australia , el Mediterráneo y el suroeste de los EE . UU. ), Un patrón que puede describirse como una expansión hacia los polos de estas zonas semiáridas. . [12]

Este patrón de cambio a gran escala es una característica sólida presente en casi todas las simulaciones realizadas por los grupos de modelación climática del mundo para la Cuarta Evaluación del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC), y también es evidente en las tendencias de precipitación observadas en el siglo XX. . [12]

Se espera que los cambios en el clima regional incluyan un mayor calentamiento sobre la tierra, con la mayor parte del calentamiento en las latitudes altas del norte y el menor calentamiento en el Océano Austral y partes del Océano Atlántico Norte. [13]

Se espera que los cambios futuros en la precipitación sigan las tendencias existentes, con precipitaciones reducidas en áreas terrestres subtropicales y mayores precipitaciones en latitudes subpolares y algunas regiones ecuatoriales . [14]

Un estudio de 2015 publicado en Nature Climate Change , afirma:

Aproximadamente el 18% de las precipitaciones extremas diarias moderadas sobre la tierra son atribuibles al aumento de temperatura observado desde la época preindustrial, que a su vez se debe principalmente a la influencia humana. Para 2 ° C de calentamiento, la fracción de precipitaciones extremas atribuibles a la influencia humana se eleva a aproximadamente el 40%. Asimismo, hoy alrededor del 75% de los extremos cálidos diarios moderados sobre la tierra son atribuibles al calentamiento. Son los eventos más raros y extremos para los que la mayor fracción es antropogénica, y esa contribución aumenta de manera no lineal con el calentamiento adicional. [15] [16]

Fuego

El fuego es un agente importante para la conversión de biomasa y materia orgánica del suelo en CO 2 (Denman et al ., 2007: 527). [17] Existe un gran potencial de alteración futura en el balance de carbono terrestre a través de regímenes de fuego alterados. Con gran confianza, Schneider et al . (2007: 789) proyectó que: [18]

  • Un aumento en la temperatura media global de aproximadamente 0 a 2 ° C para 2100 en relación con el período 1990-2000 resultaría en un aumento de la frecuencia e intensidad de los incendios en muchas áreas.
  • Un aumento en la región de 2 ° C o más conduciría a una mayor frecuencia e intensidad de los incendios. La sensibilidad a los incendios en áreas que ya eran vulnerables ha aumentado constantemente. En las zonas templadas de gran altitud, el aumento de la temperatura está provocando que la capa de nieve se derrita antes y en mayores cantidades. El número de días que aumenta el flujo de la corriente causado por el deshielo en los ríos Mississippi , Missouri y Ohio ha aumentado en los últimos años. [19] La cantidad sustancial de nieve que permanece en la cima de las montañas durante todo el año también está desapareciendo. Esto hace que las áreas circundantes densamente boscosas se vuelvan más secas y permanezcan secas durante períodos de tiempo más prolongados. En la década de 1970, la duración de una temporada de incendios, que es el período del año en que es más probable que ocurran los incendios, era de unos cinco meses. Hoy en día, el período suele ser de siete meses, que se extiende hasta la temporada de barro primaveral . [20] Además, muchas áreas están experimentando sequías más altas de lo normal. Entre 2011 y 2014, California experimentó el período más seco de su historia registrada [21] y más de 100 millones de árboles murieron en la sequía, creando áreas de madera seca y muerta. [22] La disminución de las precipitaciones también aumentará el riesgo de incendios forestales al permitir que el fuego acceda a combustibles más secos. El follaje seco es más susceptible a un desencadenante de incendios forestales. Los especialistas en incendios forestales utilizan el contenido de humedad foliar para determinar qué tan susceptible es un área a un incendio forestal. [23] En los Estados Unidos , 2015 fue el año más destructivo registrado en cuanto a incendios forestales, con un total de 10,125,149 acres destruidos por los incendios. 2017 fue el segundo peor año registrado con 10.026.086 acres destruidos. [24] El incendio de Thomas ocurrió en 2017 y fue el incendio más grande en la historia de California. [25]

La creciente frecuencia de incendios forestales como resultado del cambio climático también conducirá a un aumento en la cantidad de CO 2 en la atmósfera. Esto, a su vez, aumentará la temperatura y la frecuencia de los días calurosos, lo que aumentará aún más el peligro de incendio. Se pronosticó que los niveles dobles de CO 2 traerían un mayor riesgo de incendios forestales a Australia, especialmente al interior de Australia. Los ocho sitios evaluados proyectaron un aumento en el peligro de incendio como resultado del aumento del nivel de CO 2 y todos menos uno proyectaron una temporada de incendios más larga. El centro de población más grande que se dice que se ha visto afectado es Alice Springs , una ciudad en las profundidades del interior . [26]

Clima extremo

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Frecuencia de ocurrencia (eje vertical) de anomalías de temperatura locales de junio-julio-agosto (en relación con la media de 1951-1980) para la tierra del hemisferio norte en unidades de desviación estándar local (eje horizontal). [27] Según Hansen et al. (2012), [27] la distribución de anomalías se ha desplazado hacia la derecha como consecuencia del calentamiento global, lo que significa que los veranos inusualmente calurosos se han vuelto más comunes. Esto es análogo al lanzamiento de un dado: los veranos fríos ahora cubren solo la mitad de un lado de un dado de seis lados, el blanco cubre un lado, el rojo cubre cuatro lados y una anomalía extremadamente caliente (rojo-marrón) cubre la mitad de uno. lado. [27]

El IPCC (2007a: 8) proyectó que en el futuro, en la mayoría de las áreas terrestres, es muy probable que aumente la frecuencia de los períodos cálidos u olas de calor . [28] A continuación se enumeran otros cambios probables:

  • Un mayor número de zonas se verán afectadas por la sequía [29]
  • Habrá una mayor actividad intensa de ciclones tropicales [29]
  • Habrá un aumento de la incidencia de niveles extremadamente altos del mar (excluidos los tsunamis ) [29]

Ciclones tropicales

La fuerza de las tormentas que conduce a condiciones climáticas extremas está aumentando, como el índice de disipación de energía de la intensidad del huracán. [30] Kerry Emanuel escribe que la disipación de energía de los huracanes está altamente correlacionada con la temperatura, lo que refleja el calentamiento global. [31] Sin embargo, un estudio adicional de Emanuel utilizando la salida del modelo actual concluyó que el aumento en la disipación de energía en las últimas décadas no puede atribuirse completamente al calentamiento global. [32] El modelado de huracanes ha producido resultados similares, encontrando que los huracanes, simulados en condiciones más cálidas y con alto contenido de CO 2 , son más intensos, sin embargo, la frecuencia de los huracanes se reducirá. [33] En todo el mundo, la proporción de huracanes que alcanzan las categorías 4 o 5 , con velocidades del viento superiores a 56 metros por segundo, ha aumentado del 20% en la década de 1970 al 35% en la de 1990. [34] Las precipitaciones que azotan a los EE. UU. Por huracanes se han incrementado en un 7% durante el siglo XX. [35] [36] [37] No está claro hasta qué punto esto se debe al calentamiento global en oposición a la Oscilación Multidecadal Atlántica . Algunos estudios han encontrado que el aumento de la temperatura de la superficie del mar puede compensarse con un aumento de la cizalladura del viento , lo que provoca un cambio mínimo o nulo en la actividad de los huracanes. [38] Hoyos y col. (2006) han vinculado la tendencia creciente en el número de huracanes de categoría 4 y 5 para el período 1970–2004 directamente con la tendencia de las temperaturas de la superficie del mar. [39]

Un equipo internacional de científicos declaró en 2016 que las tormentas de categoría cuatro y cinco altamente destructivas han aumentado en la mayoría de las cuencas oceánicas, entre ellas el Atlántico norte. [40] [41] En 2008, Knutson et al. descubrió que las frecuencias de los huracanes y tormentas tropicales en el Atlántico podrían reducirse con el calentamiento futuro inducido por los gases de efecto invernadero. [33] Vecchi y Soden encuentran que la cizalladura del viento , cuyo aumento actúa para inhibir los ciclones tropicales , también cambia en las proyecciones de los modelos del calentamiento global. Se proyectan aumentos de la cizalladura del viento en el Atlántico tropical y el Pacífico oriental asociados con la desaceleración de la circulación de Walker , así como disminuciones de la cizalladura del viento en el Pacífico occidental y central. [42] El estudio no hace afirmaciones sobre el efecto neto sobre los huracanes del Atlántico y el Pacífico oriental de las atmósferas que se calientan y humedecen, y los aumentos proyectados por el modelo en la cizalladura del viento del Atlántico. [43]

La Organización Meteorológica Mundial explica que "aunque existe evidencia tanto a favor como en contra de la existencia de una señal antropogénica detectable en el registro climático de ciclones tropicales hasta la fecha, no se puede llegar a una conclusión firme sobre este punto". [44] También aclararon que "ningún ciclón tropical individual puede atribuirse directamente al cambio climático". [44]

Clima extremo y sequía

Un riesgo sustancialmente mayor de clima extremo no significa necesariamente un riesgo notablemente mayor de clima ligeramente por encima del promedio. [45] Sin embargo, la evidencia es clara de que el clima severo y las lluvias moderadas también están aumentando. Se espera que los aumentos de temperatura produzcan una convección más intensa sobre la tierra y una mayor frecuencia de las tormentas más severas. [46]

Utilizando el índice de severidad de la sequía de Palmer , un estudio de 2010 del Centro Nacional de Investigación Atmosférica proyecta condiciones cada vez más secas en gran parte del mundo en los próximos 30 años, posiblemente alcanzando una escala en algunas regiones para fines de siglo que rara vez, si alguna vez, se ha observado en los tiempos modernos. [47]

Coumou y col. (2013) [48] estimó que el calentamiento global había aumentado la probabilidad de temperaturas mensuales récord locales en todo el mundo en un factor de 5. Esto se comparó con un clima de referencia en el que no se había producido ningún calentamiento global. Utilizando un escenario de calentamiento global medio , proyectan que para 2040, la cantidad de registros de calor mensuales a nivel mundial podría ser más de 12 veces mayor que la de un escenario sin calentamiento a largo plazo.

Aumento de la evaporación

Aumento del vapor de agua en Boulder, Colorado.

A lo largo del siglo XX, las tasas de evaporación se han reducido en todo el mundo; [49] Muchos piensan que esto se explica por el oscurecimiento global . A medida que el clima se vuelve más cálido y se reducen las causas del oscurecimiento global, la evaporación aumentará debido a los océanos más cálidos. Debido a que el mundo es un sistema cerrado, esto provocará lluvias más intensas y más erosión . Esta erosión, a su vez, puede conducir a la desertificación en áreas tropicales vulnerables (especialmente en África) . Por otro lado, en otras áreas, el aumento de las precipitaciones conduce al crecimiento de bosques en áreas desérticas secas.

Los científicos han encontrado evidencia de que el aumento de la evaporación podría resultar en un clima más extremo a medida que avanza el calentamiento global. El tercer informe anual del IPCC dice: "... se prevé que la concentración media mundial de vapor de agua y las precipitaciones aumenten durante el siglo XXI. Para la segunda mitad del siglo XXI, es probable que las precipitaciones hayan aumentado en la zona norte media a alta latitudes y la Antártida en invierno. En las latitudes bajas hay aumentos regionales y disminuciones en las áreas terrestres. Es muy probable que existan variaciones más grandes de año a año en la precipitación en la mayoría de las áreas donde se proyecta un aumento en la precipitación media ". [7] [50]

Nubes de polvo

El polvo del desierto del Sahara normalmente atraviesa el Océano Atlántico. En junio de 2020, la columna de polvo sahariana era la más densa que había sido en 25 años. No está claro si el cambio climático afecta esto. [51]

Aumento del flujo de agua dulce

La investigación basada en observaciones satelitales, publicada en octubre de 2010, muestra un aumento en el flujo de agua dulce hacia los océanos del mundo, en parte por el derretimiento del hielo y en parte por el aumento de las precipitaciones provocado por un aumento en la evaporación global de los océanos. El aumento en el flujo global de agua dulce, basado en datos de 1994 a 2006, fue de alrededor del 18%. Gran parte del aumento se produce en áreas que ya experimentan altas precipitaciones. Un efecto, como quizás se experimentó en las inundaciones de Pakistán de 2010 , es abrumar la infraestructura de control de inundaciones. [52]

Efectos generales

En una evaluación de la literatura, Hegerl et al. (2007) evaluaron la evidencia para atribuir el cambio climático observado. Llegaron a la conclusión de que desde mediados del siglo XX, era probable que las influencias humanas hubieran contribuido significativamente al aumento de la temperatura de la superficie en todos los continentes excepto en la Antártida. [53] La revista Scientific American informó [1] el 23 de diciembre de 2008, que los 10 lugares más afectados por el cambio climático eran Darfur , la Costa del Golfo , Italia , el norte de Europa , la Gran Barrera de Coral , las naciones insulares , Washington, DC , el Paso del Noroeste , los Alpes y Uganda .

Hemisferio norte

En el hemisferio norte, la parte sur de la región ártica (hogar de 4.000.000 de personas) ha experimentado un aumento de temperatura de 1 ° C a 3 ° C (1,8 ° F a 5,4 ° F) durante los últimos 50 años. [54] Canadá, Alaska y Rusia están experimentando un deshielo inicial del permafrost . Esto puede alterar los ecosistemas y, al aumentar la actividad bacteriana en el suelo, hacer que estas áreas se conviertan en fuentes de carbono en lugar de sumideros de carbono . [55] Un estudio (publicado en Science ) de cambios en el permafrost del este de Siberia sugiere que está desapareciendo gradualmente en las regiones del sur, lo que lleva a la pérdida de casi el 11% de los casi 11.000 lagos de Siberia desde 1971. [56] En el Al mismo tiempo, el oeste de Siberia se encuentra en la etapa inicial en la que el deshielo del permafrost está creando nuevos lagos, que eventualmente comenzarán a desaparecer como en el este. Además, el derretimiento del permafrost eventualmente causará la liberación de metano de las turberas de permafrost derretidas.

Regiones polares

Anisimov y col . (2007) evaluó la literatura sobre los impactos del cambio climático en las regiones polares. [57] Las proyecciones del modelo mostraron que los ecosistemas terrestres árticos y la capa activa (la capa superior de suelo o roca en el permafrost que está sujeta a congelación y descongelación estacionales) serían un pequeño sumidero de carbono (es decir, absorción neta de carbono) sobre este siglo (p. 662). Estas proyecciones se consideraron inciertas. Se consideró que podría producirse un aumento de las emisiones de carbono por el deshielo del permafrost. Esto conduciría a una amplificación del calentamiento.

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Tendencias de la temperatura en la estratosfera inferior , la troposfera media y alta , la troposfera inferior y la superficie, 1957-2005. [6]

La atmósfera baja y media se está calentando debido al efecto invernadero aumentado . El aumento de gases de efecto invernadero hace que las partes más altas de la atmósfera, la estratosfera, se enfríen. Esto ha sido observado por un conjunto de satélites desde 1979 (la unidad de sondeo de microondas ) y datos de radiosondas . Los satélites no pueden medir cada altura de la atmósfera por separado, sino que miden un conjunto de bandas que se superponen ligeramente. La superposición entre la estratosfera de enfriamiento en las mediciones del calentamiento troposférico puede hacer que este último se subestime ligeramente. [58] La atmósfera calentada contiene más vapor de agua , que en sí mismo también es un gas de efecto invernadero y actúa como una retroalimentación que se refuerza a sí misma . [59]

Se ha observado una contracción de la termosfera como un posible resultado en parte debido al aumento de las concentraciones de dióxido de carbono, el enfriamiento y la contracción más fuertes que ocurren en esa capa durante el mínimo solar . La contracción más reciente en 2008-2009 fue la mayor desde al menos 1967. [60] [61] [62]

Ciclos biogeoquímicos

El cambio climático puede tener un efecto sobre el ciclo del carbono en un proceso interactivo de "retroalimentación". Existe una retroalimentación cuando un proceso inicial desencadena cambios en un segundo proceso que a su vez influye en el proceso inicial. Una retroalimentación positiva intensifica el proceso original y una retroalimentación negativa lo reduce (IPCC, 2007d: 78). [63] Los modelos sugieren que la interacción del sistema climático y el ciclo del carbono es una en la que el efecto de retroalimentación es positivo (Schneider et al ., 2007: 792). [18]

Utilizando el escenario de emisiones A2 SRES, Schneider et al . (2007: 789) encontraron que este efecto condujo a un calentamiento adicional para 2100, en relación con el período 1990-2000, de 0,1 a 1,5 ° C. Esta estimación se realizó con gran confianza. Las proyecciones climáticas realizadas en el Cuarto Informe de Evaluación del IPCC de 1,1 a 6,4 ° C dan cuenta de este efecto de retroalimentación. Por otro lado, con confianza media, Schneider et al . (2007) comentó que eran posibles liberaciones adicionales de GEI del permafrost, turberas, humedales y grandes reservas de hidratos marinos en latitudes altas.

Hidratos de gas

Los hidratos de gas son depósitos similares al hielo que contienen una mezcla de agua y gas, cuyo gas más común es el metano (Maslin, 2004: 1). [64] Los hidratos de gas son estables a altas presiones ya temperaturas relativamente bajas y se encuentran debajo de los océanos y las regiones de permafrost. El calentamiento futuro a profundidades intermedias en los océanos del mundo, como lo predicen los modelos climáticos, tenderá a desestabilizar los hidratos de gas, lo que provocará la liberación de grandes cantidades de metano. Por otro lado, el rápido aumento proyectado del nivel del mar en los próximos siglos asociado con el calentamiento global tenderá a estabilizar los depósitos de hidratos de gas marino.

Ciclo del carbono

Se han utilizado modelos para evaluar el efecto que tendrá el cambio climático en el ciclo del carbono (Meehl et al ., 2007: 789-790). [65] En el Proyecto de intercomparación de modelos acoplados clima-ciclo del carbono, se utilizaron once modelos climáticos. Las emisiones observadas se utilizaron en los modelos y las proyecciones de emisiones futuras se basaron en el escenario de emisiones IPCC SRES A2.

Se encontró un acuerdo unánime entre los modelos de que el cambio climático futuro reducirá la eficiencia del ciclo del carbono terrestre y oceánico para absorber el CO 2 inducido por el hombre . Como resultado, una fracción mayor del CO 2 inducido por el hombre permanecerá en el aire si el cambio climático controla el ciclo del carbono. A fines del siglo XXI, este CO 2 adicional en la atmósfera variaba entre 20 y 220 ppm para los dos modelos extremos, con la mayoría de los modelos entre 50 y 100 ppm. Este CO 2 adicional condujo a un aumento proyectado del calentamiento de entre 0,1 y 1,5 ° C.

Criosfera

La Tierra perdió 28 billones de toneladas de hielo entre 1994 y 2017, y el hielo derretido (capas de hielo y glaciares) elevó el nivel del mar global en 34,6 ± 3,1 mm. [66] La tasa de pérdida de hielo ha aumentado un 57% desde la década de 1990, de 0,8 a 1,2 billones de toneladas por año. [66]

La capa de nieve anual promedio del hemisferio norte ha disminuido en las últimas décadas. Este patrón es consistente con temperaturas globales más cálidas. Algunas de las mayores disminuciones se han observado en los meses de primavera y verano . [67]

Hielo marino

Extensión récord del hielo marino del Ártico en septiembre de 2012

A medida que el clima se calienta, la capa de nieve y la extensión del hielo marino disminuyen. Las mediciones a gran escala del hielo marino solo han sido posibles desde la era de los satélites, pero al observar una serie de estimaciones satelitales diferentes, se ha determinado que el hielo marino del Ártico de septiembre ha disminuido entre 1973 y 2007 a una tasa de aproximadamente -10 % +/- 0.3% por década. La extensión del hielo marino de septiembre de 2012 fue, con mucho, la más baja registrada con 3,29 millones de kilómetros cuadrados, eclipsando en un 18% la extensión del hielo marino anterior récord de 2007 en un 18%. La edad del hielo marino también es una característica importante del estado de la capa de hielo marino, y para el mes de marzo de 2012, el hielo más antiguo (4 años o más) ha disminuido del 26% de la capa de hielo en 1988 al 7%. en 2012. [68] El hielo marino en la Antártida ha mostrado muy poca tendencia durante el mismo período, o incluso un ligero aumento desde 1979. Aunque extender el registro de hielo marino en la Antártida en el tiempo es más difícil debido a la falta de observaciones directas en esta parte del mundo. [6]

En una evaluación de la literatura, Meehl et al . (2007: 750) encontraron que las proyecciones de modelos para el siglo XXI mostraban una reducción del hielo marino tanto en el Ártico como en la Antártida. [65] La gama de respuestas del modelo fue amplia. Las reducciones proyectadas se aceleraron en el Ártico. Utilizando el escenario A2 SRES de alta emisión, algunos modelos proyectaron que la capa de hielo marino de verano en el Ártico desaparecería por completo a finales del siglo XXI.

Retroceso y desaparición de glaciares

Un mapa del cambio de espesor de los glaciares de montaña desde 1970. Adelgazamiento en naranja y rojo, engrosamiento en azul.

Las temperaturas más cálidas provocan el derretimiento de los glaciares y las capas de hielo. [67] El IPCC (2007a: 5) encontró que, en promedio, los glaciares de montaña y la capa de nieve habían disminuido en los hemisferios norte y sur. [28] Esta disminución generalizada de los glaciares y los casquetes polares ha contribuido al aumento observado del nivel del mar.

Como se indicó anteriormente, el volumen total de glaciares en la Tierra está disminuyendo drásticamente. Los glaciares se han estado retirando en todo el mundo durante al menos el último siglo; la tasa de retroceso ha aumentado en la última década. En realidad, solo unos pocos glaciares están avanzando (en lugares que estaban muy por debajo del punto de congelación y donde el aumento de las precipitaciones ha superado el derretimiento). La progresiva desaparición de los glaciares tiene implicaciones no solo para el aumento del nivel del mar global, sino también para el suministro de agua en ciertas regiones de Asia y América del Sur . [67]

Con una confianza muy alta o alta, el IPCC (2007d: 11) realizó una serie de proyecciones relacionadas con los cambios futuros en los glaciares: [63]

  • Las zonas montañosas de Europa se enfrentarán al retroceso de los glaciares
  • En América Latina, los cambios en los patrones de precipitación y la desaparición de los glaciares afectarán significativamente la disponibilidad de agua para el consumo humano, la agricultura y la producción de energía.
  • En las regiones polares, habrá reducciones en la extensión de los glaciares y el espesor de los glaciares.

En tiempos históricos, los glaciares crecieron durante un período frío desde aproximadamente 1550 hasta 1850 conocido como la Pequeña Edad del Hielo . Posteriormente, hasta aproximadamente 1940, los glaciares de todo el mundo se retiraron a medida que el clima se calentaba. El retroceso de los glaciares disminuyó y se revirtió en muchos casos entre 1950 y 1980 cuando se produjo un ligero enfriamiento global. Desde 1980, el retroceso de los glaciares se ha vuelto cada vez más rápido y omnipresente, y ha amenazado la existencia de muchos de los glaciares del mundo. Este proceso ha aumentado notablemente desde 1995. [69] Excluyendo los casquetes polares y las capas de hielo del Ártico y la Antártida, la superficie total de los glaciares en todo el mundo ha disminuido en un 50% desde finales del siglo XIX. [70] Actualmente, las tasas de retroceso de los glaciares y las pérdidas del balance de masa han aumentado en los Andes , Alpes , Pirineos , Himalaya , Montañas Rocosas y Cascadas del Norte .

La pérdida de glaciares no solo provoca directamente deslizamientos de tierra, inundaciones repentinas y desbordes de lagos glaciares [71], sino que también aumenta la variación anual de los caudales de agua en los ríos. La escorrentía de los glaciares disminuye en el verano a medida que los glaciares disminuyen de tamaño, esta disminución ya es observable en varias regiones. [72] Los glaciares retienen agua en las montañas en años de alta precipitación, ya que la capa de nieve que se acumula en los glaciares protege al hielo del derretimiento. En años más cálidos y secos, los glaciares compensan las menores cantidades de precipitación con una mayor entrada de agua de deshielo. [70] Algunas regiones del mundo, como los Alpes franceses, ya muestran signos de un aumento en la frecuencia de los deslizamientos de tierra. [73]

De particular importancia son los deshielos de los glaciares Hindu Kush y del Himalaya, que constituyen la principal fuente de agua durante la estación seca de muchos de los principales ríos del continente asiático central , meridional , oriental y sudoriental . Un mayor derretimiento causaría un mayor flujo durante varias décadas, después de lo cual "es probable que algunas áreas de las regiones más pobladas de la Tierra se 'queden sin agua'" a medida que se agotan los glaciares de origen. [74] La meseta tibetana contiene el tercer depósito de hielo más grande del mundo. Las temperaturas están aumentando cuatro veces más rápido que en el resto de China, y el retroceso de los glaciares es a gran velocidad en comparación con otras partes del mundo. [75]

Según un informe de Reuters, los glaciares del Himalaya que son las fuentes de los ríos más grandes de Asia ( Ganges , Indo , Brahmaputra , Yangtze , Mekong , Salween y Yellow) podrían disminuir a medida que aumentan las temperaturas. [76] Aproximadamente 2.400 millones de personas viven en la cuenca de drenaje de los ríos del Himalaya. [77] India, China, Pakistán , Bangladesh , Nepal y Myanmar podrían sufrir inundaciones seguidas de sequías en las próximas décadas. Las cuencas de los ríos Indo, Ganges y Brahmaputra sustentan a 700 millones de personas en Asia. [78] Solo en la India, el Ganges proporciona agua para beber y cultivar a más de 500 millones de personas. [79] [80] [81] Debe reconocerse, sin embargo, que el aumento de la escorrentía estacional de los glaciares del Himalaya condujo a una mayor producción agrícola en el norte de la India a lo largo del siglo XX. [82] Los estudios de investigación sugieren que el cambio climático tendrá un efecto marcado en el agua de deshielo en la cuenca del Indo. [78]

La recesión de los glaciares de montaña, especialmente en el oeste de América del Norte, la tierra de Franz-Josef, Asia, los Alpes, los Pirineos, Indonesia y África, y las regiones tropicales y subtropicales de América del Sur, se ha utilizado para brindar apoyo cualitativo al aumento. en temperaturas globales desde finales del siglo XIX. Muchos glaciares se están perdiendo debido al derretimiento, lo que genera aún más preocupaciones sobre los futuros recursos hídricos locales en estas áreas glaciares. En el oeste de América del Norte, los 47 glaciares North Cascade observados están retrocediendo. [72]

Retiro del glaciar Helheim, Groenlandia

A pesar de su proximidad e importancia para las poblaciones humanas , los glaciares de montañas y valles de latitudes templadas representan una pequeña fracción del hielo glaciar de la tierra. Aproximadamente el 99% se encuentra en las grandes capas de hielo de la Antártida polar y subpolar y Groenlandia. Estas capas de hielo continuas a escala continental, de 3 kilómetros (1,9 millas) o más de espesor, cubren las masas terrestres polares y subpolares. Como ríos que fluyen de un lago enorme, numerosos glaciares de salida transportan hielo desde los márgenes de la capa de hielo hasta el océano. Se ha observado un retroceso de los glaciares en estos glaciares de salida, lo que ha provocado un aumento del caudal de hielo. En Groenlandia, el período transcurrido desde el año 2000 ha provocado el retroceso de varios glaciares muy grandes que se habían mantenido estables durante mucho tiempo. Tres glaciares que se han investigado, los glaciares Helheim , Jakobshavn Isbræ y Kangerdlugssuaq , drenan conjuntamente más del 16% de la capa de hielo de Groenlandia . Imágenes de satélite y fotografías aéreas de las décadas de 1950 y 1970 muestran que el frente del glaciar había permanecido en el mismo lugar durante décadas. Pero en 2001 comenzó a retroceder rápidamente, retrocediendo 7,2 km (4,5 millas) entre 2001 y 2005. También ha acelerado de 20 m (66 pies) / día a 32 m (105 pies) / día. [83] Jakobshavn Isbræ en el oeste de Groenlandia se había estado moviendo a velocidades de más de 24 m (79 pies) / día con un término estable desde al menos 1950. La lengua de hielo del glaciar comenzó a romperse en 2000, lo que llevó a una desintegración casi completa en 2003. , mientras que la tasa de retroceso aumentó a más de 30 m (98 pies) / día. [84]

Océanos

Los océanos sirven como sumideros de dióxido de carbono, absorbiendo mucho que de otro modo permanecería en la atmósfera, pero el aumento de los niveles de CO 2 ha provocado la acidificación de los océanos . Además, a medida que aumenta la temperatura de los océanos, se vuelven menos capaces de absorber el exceso de CO 2 . Se prevé que el calentamiento global tendrá varios efectos en los océanos. Los efectos continuos incluyen el aumento del nivel del mar debido a la expansión térmica y el derretimiento de los glaciares y las capas de hielo, y el calentamiento de la superficie del océano, lo que lleva a una mayor estratificación de la temperatura. Otros posibles efectos incluyen cambios a gran escala en la circulación oceánica.

Aumento del nivel del mar

El nivel del mar ha aumentado 0,2 cm / año, según las mediciones del aumento del nivel del mar de 23 registros de mareógrafos largos en entornos geológicamente estables.

El IPCC (2007a: 5) informó que desde 1961, el nivel del mar promedio mundial había aumentado a una tasa promedio de 1.8 [1.3 a 2.3] mm / año. [28] Entre 1993 y 2003, la tasa aumentó por encima del período anterior a 3,1 [2,4 a 3,8] mm / año. El IPCC (2007a) no estaba seguro de si el aumento de la tasa de 1993 a 2003 se debió a variaciones naturales en el nivel del mar durante el período de tiempo, o si reflejaba un aumento en la tendencia subyacente a largo plazo.

IPCC (2007a: 13, 14) proyecta aumento del nivel del mar a finales del siglo 21 utilizando los SRES de emisiones escenarios . En los seis escenarios de marcadores SRES, se proyectó que el nivel del mar aumentaría de 18 a 59 cm (7,1 a 23,2 pulgadas). Esta proyección fue para el período 2090-2099, con el aumento del nivel en relación con el nivel medio del mar durante el período 1980-1999. Debido a la falta de conocimiento científico, esta estimación del aumento del nivel del mar no incluye todas las posibles contribuciones de las capas de hielo.

Con el aumento de la temperatura global promedio, el agua de los océanos se expande en volumen y entra agua adicional en ellos que anteriormente había estado encerrada en la tierra en glaciares y capas de hielo . Las capas de hielo de Groenlandia y la Antártida son grandes masas de hielo y, al menos, las primeras pueden sufrir un declive irreversible. [85] Para la mayoría de los glaciares en todo el mundo, se predice una pérdida de volumen promedio del 60% hasta 2050. [86] Mientras tanto, la tasa total estimada de fusión del hielo sobre Groenlandia es de 239 ± 23 kilómetros cúbicos (57,3 ± 5,5 millas cúbicas) por año, principalmente desde el este de Groenlandia. [87] Sin embargo, se espera que la capa de hielo de la Antártida crezca durante el siglo XXI debido al aumento de las precipitaciones. [88] Según el Informe especial del IPCC sobre el escenario de emisiones (SRES) A1B, a mediados de la década de 2090 el nivel mundial del mar alcanzará de 0,22 a 0,44 m (8,7 a 17,3 pulgadas) por encima de los niveles de 1990, y actualmente está aumentando a unos 4 mm (0,16 in) por año. [88] Desde 1900, el nivel del mar ha aumentado a un promedio de 1,7 mm (0,067 pulgadas) por año; [88] desde 1993, la altimetría satelital de TOPEX / Poseidon indica una velocidad de aproximadamente 3 mm (0,12 pulgadas) por año. [88]

El nivel del mar ha aumentado más de 120 metros (390 pies) desde el Último Máximo Glacial hace unos 20.000 años. La mayor parte de eso ocurrió antes de hace 7000 años. [89] La temperatura global disminuyó después del Óptimo Climático del Holoceno , provocando un descenso del nivel del mar de 0,7 ± 0,1 m (27,6 ± 3,9 pulgadas) entre 4000 y 2500 años antes del presente. [90] Desde hace 3000 años hasta principios del siglo XIX, el nivel del mar fue casi constante, con solo fluctuaciones menores. Sin embargo, el Período Cálido Medieval pudo haber causado un aumento del nivel del mar; Se ha encontrado evidencia en el Océano Pacífico de un aumento de tal vez 0,9 m (2 pies 11 pulgadas) por encima del nivel actual en 700 AP. [91]

En un artículo publicado en 2007, el climatólogo James E. Hansen et al. Afirmó que el hielo en los polos no se derrite de manera gradual y lineal, sino que, según el registro geológico, las capas de hielo pueden desestabilizarse repentinamente cuando se excede un cierto umbral. En este artículo, Hansen et al. Expresar:

Nuestra preocupación de que los escenarios de GEI BAU causarían un gran aumento del nivel del mar en este siglo (Hansen 2005) difiere de las estimaciones del IPCC (2001, 2007), que prevé poca o ninguna contribución al aumento del nivel del mar en Groenlandia y la Antártida en el siglo XXI. Sin embargo, los análisis y proyecciones del IPCC no dan cuenta de la física no lineal de la desintegración de la capa de hielo húmeda, las corrientes de hielo y la erosión de las capas de hielo, ni son consistentes con la evidencia paleoclimática que hemos presentado para la ausencia de un desfase discernible entre el forzamiento de la capa de hielo y la erosión de las capas de hielo. aumento del nivel del mar. [92]

El aumento del nivel del mar debido al colapso de una capa de hielo se distribuiría de manera no uniforme en todo el mundo. La pérdida de masa en la región alrededor de la capa de hielo disminuiría el potencial gravitacional allí, reduciendo la cantidad de aumento local del nivel del mar o incluso provocando una caída local del nivel del mar. La pérdida de la masa localizada también cambiaría el momento de inercia de la Tierra, ya que el flujo en el manto de la Tierra requerirá de 10 a 15 mil años para compensar el déficit de masa. Este cambio en el momento de inercia da como resultado un verdadero desplazamiento polar , en el que el eje de rotación de la Tierra permanece fijo con respecto al sol, pero la esfera rígida de la Tierra gira con respecto a él. Esto cambia la ubicación del abultamiento ecuatorial de la Tierra y afecta aún más al geoide o campo potencial global. Un estudio de 2009 sobre los efectos del colapso de la capa de hielo de la Antártida occidental muestra el resultado de ambos efectos. En lugar de un aumento global del nivel del mar de 5 metros, la Antártida occidental experimentaría aproximadamente 25 centímetros de caída del nivel del mar, mientras que Estados Unidos, partes de Canadá y el Océano Índico experimentarían hasta 6,5 ​​metros de aumento del nivel del mar. [93]

Un artículo publicado en 2008 por un grupo de investigadores de la Universidad de Wisconsin dirigido por Anders Carlson utilizó la desglaciación de América del Norte 9000 años antes del presente como un análogo para predecir el aumento del nivel del mar de 1,3 metros en el próximo siglo, [94] [ 95], que también es mucho más alta que las proyecciones del IPCC. Sin embargo, los modelos de flujo glacial en las capas de hielo más pequeñas actuales muestran que un valor máximo probable para el aumento del nivel del mar en el próximo siglo es de 80 centímetros, según las limitaciones sobre la rapidez con que el hielo puede fluir por debajo de la altitud de la línea de equilibrio y hacia el mar. . [96]

Aumento de temperatura y contenido de calor del océano

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Serie temporal del contenido de calor global del océano superior estacional (puntos rojos) y promedio anual (línea negra) para la capa 0-700m entre 1955 y 2008. El gráfico muestra que el contenido de calor del océano ha aumentado durante este período de tiempo. [67]

De 1961 a 2003, la temperatura global del océano ha aumentado 0,10 ° C desde la superficie hasta una profundidad de 700 m. [88] Por ejemplo, la temperatura del Océano Antártico Austral aumentó en 0,17 ° C (0,31 ° F) entre las décadas de 1950 y 1980, casi el doble de la tasa de los océanos del mundo en su conjunto. [97] Existe variabilidad tanto de un año a otro como en escalas de tiempo más largas, con observaciones del contenido de calor global del océano que muestran altas tasas de calentamiento de 1991 a 2003, pero algo de enfriamiento de 2003 a 2007. [88] No obstante, hay una fuerte tendencia durante el período de mediciones confiables. [67] El aumento del contenido de calor en el océano también es coherente con el aumento del nivel del mar, que se produce principalmente como resultado de la expansión térmica del agua del océano a medida que se calienta. [67]

Si bien aún se están documentando todas las implicaciones del elevado CO 2 en los ecosistemas marinos, existe una gran cantidad de investigaciones que muestran que una combinación de acidificación del océano y temperatura oceánica elevada, impulsada principalmente por el CO 2 y otras emisiones de gases de efecto invernadero, tiene un efecto compuesto. sobre la vida marina y el medio marino. Este efecto supera con creces el impacto dañino individual de cualquiera de ellos. [98] [99] [100] Además, el calentamiento de los océanos exacerba la desoxigenación de los océanos , que es un factor de estrés adicional para los organismos marinos, al aumentar la estratificación del océano, a través de los efectos de densidad y solubilidad, lo que limita los nutrientes, [101] [102]

Acidificación

La acidificación de los océanos es un efecto del aumento de las concentraciones de CO 2 en la atmósfera y no es una consecuencia directa del calentamiento global. Los océanos absorben gran parte del CO 2 producido por los organismos vivos, ya sea en forma de gas disuelto o en los esqueletos de diminutas criaturas marinas que caen al fondo para convertirse en tiza o piedra caliza. Actualmente, los océanos absorben alrededor de una tonelada de CO 2 por persona al año. Se estima que los océanos han absorbido alrededor de la mitad de todo el CO 2 generado por las actividades humanas desde 1800 (118 ± 19 petagramos de carbono entre 1800 y 1994). [103]

En el agua, el CO 2 se convierte en un ácido carbónico débil , y el aumento de los gases de efecto invernadero desde la Revolución Industrial ya ha reducido el pH medio (la medida de laboratorio de la acidez) del agua de mar en 0,1 unidades, a 8,2. Las emisiones pronosticadas podrían reducir el pH en 0,5 más para 2100, a un nivel probablemente no visto en cientos de milenios y, críticamente, a una tasa de cambio probablemente 100 veces mayor que en cualquier momento durante este período. [104] [105]

Existe la preocupación de que el aumento de la acidificación podría tener un efecto particularmente perjudicial en los corales [106] (el 16% de los arrecifes de coral del mundo murieron por el blanqueamiento causado por el agua caliente en 1998, [107] que casualmente era, en ese momento, el año más cálido jamás registrado) y otros organismos marinos con conchas de carbonato de calcio . [108]

En noviembre de 2009 un artículo en la ciencia de los científicos en Canadá 's Departamento de Pesca y Océanos informó que habían encontrado niveles muy bajos de los bloques de construcción para el cloruro de calcio que las formas de plancton conchas en el mar de Beaufort . [109] Fiona McLaughlin , una de las autoras del DFO, afirmó que la creciente acidificación del Océano Ártico estaba cerca del punto en que comenzaría a disolver las paredes de plancton existente: "[el] ecosistema del Ártico puede ser un riesgo. De hecho, disolverán las cáscaras ". Debido a que el agua fría absorbe CO 2 más fácilmente que el agua más caliente, la acidificación es más severa en las regiones polares. McLaughlin predijo que el agua acidificada viajaría al Atlántico Norte en los próximos diez años.

Parada de la circulación termohalina

Existe cierta especulación de que el calentamiento global podría, a través de un cierre o desaceleración de la circulación termohalina, desencadenar un enfriamiento localizado en el Atlántico Norte y conducir a un enfriamiento, o un calentamiento menor, en esa región. [110] Esto afectaría en áreas particulares como Escandinavia y Gran Bretaña que son calentadas por la deriva del Atlántico Norte .

Las posibilidades de este colapso a corto plazo de la circulación, que fue retratado ficticiamente en la película de 2004 Day After Tomorrow , no están claras. Lenton y col. descubrió que "las simulaciones superan claramente el punto de inflexión del THC en este siglo". [110]

El IPCC (2007b: 17) concluyó que es muy probable que se produzca una desaceleración de la Circulación Meridional Invertida en este siglo. [111] Debido al calentamiento global, todavía se proyectaba un aumento de las temperaturas en el Atlántico y Europa.

Agotamiento de oxígeno

La cantidad de oxígeno disuelto en los océanos puede disminuir, con consecuencias adversas para la vida oceánica . [112] [113]

Aerosoles de azufre

Los aerosoles de azufre, especialmente los aerosoles de azufre estratosférico, tienen un efecto significativo sobre el clima. Una fuente de tales aerosoles es el ciclo del azufre , donde el plancton libera gases como el DMS que eventualmente se oxida a dióxido de azufre en la atmósfera. La interrupción de los océanos como resultado de la acidificación de los océanos o las interrupciones de la circulación termohalina pueden provocar la interrupción del ciclo del azufre , reduciendo así su efecto de enfriamiento en el planeta a través de la creación de aerosoles de azufre estratosféricos .

Geología

Volcanes

El retroceso de los glaciares y los casquetes polares puede provocar un aumento del vulcanismo . La reducción de la capa de hielo reduce la presión de confinamiento que se ejerce sobre el volcán, lo que aumenta las tensiones desviatorias y puede provocar que el volcán entre en erupción. Esta reducción de presión también puede causar la fusión por descompresión del material en el manto, lo que resulta en la generación de más magma. [114] Investigadores en Islandia han demostrado que la tasa de producción de roca volcánica allí después de la desglaciación (10,000 a 4500 años antes del presente ) fue de 20 a 30 veces mayor que la observada después de 2900 años antes del presente. [115] Si bien el estudio original aborda la primera razón del aumento del vulcanismo (presión de confinamiento reducida), los científicos han demostrado más recientemente que estas lavas tienen concentraciones de oligoelementos inusualmente altas , lo que indica un aumento de la fusión en el manto. [116] Este trabajo en Islandia ha sido corroborado por un estudio en California, en el que los científicos encontraron una fuerte correlación entre el vulcanismo y los períodos de desglaciación global. [117] Los efectos del aumento actual del nivel del mar podrían incluir un mayor estrés de la corteza en la base de los volcanes costeros debido a un aumento en el nivel freático del volcán (y la intrusión de agua salada asociada ), mientras que la masa de agua adicional podría activar fallas sísmicas latentes alrededor de los volcanes. . Además, es probable que el desplazamiento a gran escala del agua que se derrite en lugares como la Antártida occidental altere levemente el período de rotación de la Tierra y cambie su inclinación axial en una escala de cientos de metros, induciendo más cambios de tensión cortical. [118] [119]

Se predice que el derretimiento actual del hielo aumentará el tamaño y la frecuencia de las erupciones volcánicas. [120] En particular, es probable que aumenten los eventos de colapso lateral en los estratovolcanes , [120] [121] y hay retroalimentaciones positivas potenciales entre la remoción de hielo y el magmatismo . [120]

Temblores

Un estudio de modelado numérico ha demostrado que la sismicidad aumenta durante la descarga, como ocurre con la remoción de hielo. [122]

  • Efectos del calentamiento global
  • Determinación del sexo dependiente de la temperatura
  • Universidad

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