Introducción a los modelos climáticos simples utilizados en - IPCC

4. MODELOS CLIMÁTICOS SIMPLES UTILIZADOS EN EL
SEGUNDO INFORME DE EVALUACIÓN DEL IPCC
En esta sección se ofrecen detalles sobre los MCS utilizados en
el SIE GTI, y sobre sus módulos y las hipótesis asociadas.
Primero, se describe el cálculo del forzamiento radiativo a partir
de los escenarios de emisiones, luego, se analizan las proyecciones
de la temperatura media mundial y, por último, las
previsiones sobre los cambios futuros del nivel del mar (como
se ilustran en la Figura 4).
4.1 El componente biogeoquímico de un modelo
climático simple – Convirtiendo las emisiones
en forzamiento radiativo
En los apartados siguientes se describen los métodos utilizados
en las simulaciones con MCS descritas en el SIE GTI para
calcular la alteración de las cantidades de gases de invernadero
y aerosoles (SIE GTI, sección 6.3). Las relaciones cuantitativas
empleadas se resumen en los Apéndices 1 y 2.
4.1.1 Tratamiento de los gases bien mezclados y con
tiempos de vida bien definidos
Emisiones
antropógenas
Forzamiento mundial
ATMÓSFERA
bien mezclada
La velocidad con que se eliminan de la atmósfera el N 2 O y los
halocarbonos es, en una primera aproximación, linealmente
proporcional a la cantidad de gases presentes en la atmósfera.
Dicho de otra manera, cada año se elimina una fracción fija de
la cantidad del gas que hay al comienzo del año, de forma que,
por ejemplo, si se duplica la concentración de ese gas, también
se duplica la velocidad de eliminación de la masa. Asimismo,
estos gases tienen un tiempo de vida largo en la atmósfera con
respecto al tiempo necesario para que se produzca la mezcla
completa debida a los vientos, así que su concentración es relativamente
uniforme. Esto nos permite considerar la atmósfera
como una sola caja bien mezclada. El parámetro más importante
es el tiempo medio de permanencia en la atmósfera de
una molécula de gas, τ, que proporciona el vínculo entre la
concentración y la velocidad de eliminación. En la Figura 6 se
ilustra el tratamiento de estos gases. En el Apéndice 1 se
resumen los valores numéricos de τ empleados en el SIE GTI
(sección 6.3); porque los principales procesos de eliminación
de la mayoría de los gases se deben a reacciones químicas, en
ese apéndice se emplea el término τ atm .
El caso del metano (CH 4 ) es algo más complicado, pues τ
depende de la concentración propiamente dicha. No obstante, la
atmósfera se puede seguir tratando como una sola caja bien
mezclada en lo que respecta al CH 4 , y se pueden calcular los
cambios de concentración si durante el cálculo se actualiza el
tiempo de vida del metano. Por ello, la Figura 6 también es aplicable
al CH 4 , siempre y cuando se tenga presente que el tiempo
de vida varía con la concentración, de manera que, en este caso,
la variación de la velocidad de eliminación con respecto a la
concentración es no lineal. Como se señala en la sección 3.4, la
dependencia del tiempo de vida del CH 4 con respecto a su
concentración se altera por las concentraciones concurrentes de
NO x , CO y COV en la atmósfera, que varían mucho entre las
regiones. También es probable que las emisiones de estos gases
varíen bastante con el tiempo, pero en los cálculos del ritmo de
eliminación del CH 4 del SIE GTI (sección 6.3) se supone que las
emisiones son constantes. Esta retroalimentación se basa en
cálculos con modelos tridimensionales, como se discute en
Osborn y Wigley (1994). En el Apéndice 1 se da la estimación
actual del tiempo de vida del CH 4 .
Además de ser eliminado de la atmósfera por reacción química,
el metano también es absorbido por el suelo, proceso que igualmente
se tiene en cuenta en las predicciones de la temperatura
media mundial y el nivel del mar del SIE GTI (sección 6.3). Si
la absorción por el suelo fuera el único proceso de eliminación
del metano, el tiempo medio de permanencia en la atmósfera de
este gas sería de unos 150 años. En el Apéndice 1 se lo indica
con el término τ suelo .
Emisiones
naturales
Proceso(s) de eliminación
• destruir el gas
• proporcional a
la concentración
Figura 6. Ilustración esquemática del tratamiento de los gases bien mezclados
(CH 4 ,N 2 O y halocarbonos) en los modelos climáticos simples. La
velocidad de eliminación es linealmente proporcional a la concentración en
el caso de N 2 O y halocarbonos, pero en el caso de CH 4 varía no linealmente
con la concentración atmosférica.
4.1.2 Tratamiento del dióxido de carbono
A diferencia de los gases analizados en el apartado anterior, el
CO 2 no tiene un tiempo de vida bien definido. Esto se debe a los
diversos y complejos procesos que intervienen en la eliminación
de este gas de la atmósfera (como se analiza en la
sección 3.2). En la Figura 7 se ilustran los componentes y flujos
del ciclo del carbono de los modelos simples del ciclo del
carbono usados en el SIE GTI (secciones 2.1 y 6.3). En dos de
estos modelos, el de Jain y otros (1995) y el de Siegenthaler y
Joos (1992), se calculan explícitamente los procesos de química