Introducción a los modelos climáticos simples utilizados en - IPCC

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Introducción a los modelos climáticos simples utilizados en el Segundo Informe de Evaluación del IPCC
(ver IPCC, (1995) 2 , Informe, capítulo 1). Ahora bien, de un año
a otro se pueden producir desequilibrios de signo fluctuante,
debidos a la variabilidad natural del sistema climático. La
humanidad está afectando el desenvolvimiento de los procesos
climáticos y, por consiguiente, el equilibrio natural del sistema
climático, pues perturba, sin interrupción y a escalas regional y
mundial, la composición de la atmósfera de la Tierra y las
propiedades de la superficie terrestre.
2.1 Perturbación antropógena de la composición de la
atmósfera
La humanidad está alterando la concentración de los gases de
invernadero y los aerosoles, que influyen en el clima y, a la vez,
son influidos por éste. Los gases de invernadero reducen la
pérdida neta de radiación infrarroja hacia el espacio y tienen
poco impacto en la absorción de la radiación solar, lo que hace
que la temperatura de la superficie sea más cálida y produce el
denominado “efecto invernadero” (ver el SIE GTI, secciones
1.2.2 y 1.3.1). Los aerosoles revisten gran importancia por su
impacto sobre la radiación solar , y tienen casi siempre un efecto
de enfriamiento (ver el SIE GTI, sección 1.3.2).
Ciertos gases de efecto invernadero surgen naturalmente, pero
están influenciados directa o indirectamente por las actividades
humanas, mientras que otros son totalmente antropógenos. Los
principales gases que surgen naturalmente son: vapor de agua
(H 2 O), dióxido de carbono (CO 2 ), ozono (O 3 ), metano (CH 4 ) y
óxido nitroso (N 2 O). Los principales grupos de gases de invernadero
completamente antropógenos son: clorofluorocarbonos
(CFC), hidrofluorocarbonos (HFC) e hidroclorofluorocarbonos
(HCFC) (a los que se denomina colectivamente halocarbonos), y
las especies totalmente fluorinadas, como el hexafluoruro de
azufre (SF 6 ) (ver el SIE GTI, capítulo 2).
El vapor de agua es el mayor contribuyente al efecto invernadero
natural y es el que está más directamente vinculado al clima y,
por consiguiente, menos directamente controlado por la actividad
humana. Esto es así porque la evaporación depende
fuertemente de la temperatura de la superficie, y porque el vapor
de agua atraviesa la atmósfera en ciclos muy rápidos, de una
duración por término medio de uno cada ocho días. Por el
contrario, las concentraciones de los demás gases de invernadero
están sujetas a la influencia fuerte y directa de las emisiones
asociadas con la quema de combustibles fósiles, algunas actividades
forestales y la mayoría de las agrícolas, y la producción y
el empleo de diversas sustancias químicas.
Excepto el ozono, todos los gases de invernadero directamente
influidos por las emisiones humanas están bien mezclados en la
atmósfera, de forma que su concentración es casi la misma en
cualquier parte y es independiente del lugar donde se produce.
El ozono también difiere de los demás gases de invernadero
2 IPCC (1995), en adelante IPCC94.
porque no se emite directamente hacia la atmósfera, sino que es
fabricado por reacciones fotoquímicas en las que participan
otras sustancias, denominadas “precursores”, que sí se emiten
directamente. En lo que respecta a los procesos de eliminación,
todos los gases de invernadero, excepto el dióxido de carbono, se
eliminan en buena parte a través de reacciones químicas o fotoquímicas
dentro de la atmósfera. De modo diferente, el dióxido
de carbono efectúa ciclos continuos entre varios
“reservorios” o depósitos de almacenamiento temporales
(atmósfera, plantas terrestres, suelos, aguas y sedimentos de los
océanos). Las fuentes de los gases de invernadero naturales y los
procesos de eliminación de todos los gases de invernadero están
influenciados por el clima (ver el SIE GTI, secciones 1.2 y 2.2 ).
Los aerosoles son partículas diminutas en suspensión en el aire,
que influyen sobre el clima sobre todo porque reflejan hacia el
espacio una parte de la radiación solar incidente (efecto directo),
y regulan, hasta cierto punto, la cantidad y las propiedades
ópticas de las nubes (efecto indirecto). Los aerosoles también
absorben una cierta cantidad de radiación infrarroja. Se producen
natural y artificialmente; entre los naturales se encuentran
la sal marina, el polvo y las partículas volcánicas, mientras
que los artificiales resultan de la quema de biomasa y
combustibles fósiles, entre otras fuentes. Algunos aerosoles,
como el polvo, se emiten directamente hacia la atmósfera. Pero
la mayoría no se emiten directamente sino que, como el ozono
troposférico, se fabrican a partir de la transformación química de
los precursores. Todos los gases troposféricos tienen un tiempo
de vida corto en la atmósfera debido a que la lluvia los elimina
rápidamente. Por ello, y porque la intensidad de las fuentes de
emisión cambia considerablemente de una región a otra, la cantidad
de aerosoles en la atmósfera varía mucho entre las regiones.
El clima influye en la naturaleza, la cantidad y la distribución de
los aerosoles atmosféricos (ver el SIE GTI, secciones 2.3 y 2.4).
2.2 Las nubes, la superficie y las interacciones dinámicas
Además de la composición de la atmósfera de la Tierra, diversos
procesos en los que intervienen las nubes, las propiedades de la
superficie y los movimientos atmosféricos y oceánicos también
son importantes para el clima a escala regional y mundial.
2.2.1 Nubes
La cantidad, el lugar, la altura, el tiempo de vida y las propiedades
ópticas de las nubes ejercen controles importantes sobre el
clima de la Tierra, y los cambios de esas propiedades podrían
tener una función importante en el cambio climático. El impacto
radiativo de un cambio determinado de las propiedades, la
cantidad y la altura de las nubes depende del lugar y del mes y
día en que se producen dichos cambios. Los cambios que se
produzcan dependerán de los campos tridimensionales de la
temperatura y la humedad y de los procesos dinámicos de la
atmósfera (por ejemplo, los relacionados con los vientos). Por
estas razones, los modelos tridimensionales con resolución espa-