Introducción a los modelos climáticos simples utilizados en - IPCC

Índice
Prefacio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v
Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.1 Finalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.2. Los modelos climáticos como herramienta para los análisis científicos y de políticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2. El clima y el sistema climático . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1 Perturbación antropógena de la composición de la atmósfera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2 Las nubes, la superficie y las interacciones dinámicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2.1 Nubes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2.2 Superficie terrestre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2.3 Océanos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2.4 Movimientos atmosféricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.3 Forzamiento radiativo, retroalimentaciones y sensibilidad climática . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.3.1 Forzamiento radiativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.3.2 Retroalimentaciones rápidas y lentas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.3.3 Sensibilidad climática: definición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.3.4 Sensibilidad climática: persistencia e independencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.3.5 Respuesta del clima regional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3. Cómo simular el cambio climático . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.1 Jerarquía de modelos climáticos de la atmósfera y el océano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.2 Modelos del ciclo del carbono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
3.3 Modelos de la química atmosférica y los aerosoles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.4 Modelos de las capas de hielo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.5 Cómo calcular la subida del nivel del mar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.6 Utilización de los modelos simples y complejos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.6.1 Comparación de los modelos simples y complejos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.6.2 Condicionantes de los datos de los modelos de la biosfera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.6.3 Formulación de políticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4. Modelos climáticos simples usados en el Segundo Informe de Evaluación del IPCC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.1 El componente biogeoquímico de un modelo climático simple – Convirtiendo las emisiones en
forzamiento radiativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.1.1 Tratamiento de los gases bien mezclados y con tiempos de vida bien definidos . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.1.2 Tratamiento del dióxido de carbono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.1.3 Tratamiento de los gases emitidos no directamente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.1.4 Tratamiento de los aerosoles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.1.5 Calcular el forzamiento radiativo a partir de las concentraciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.2 Convertir el forzamiento radiativo en un cambio de la temperatura media mundial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.3 Calcular el cambio de nivel del mar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.3.1 Cálculos que comienzan con el modelo de difusión-afloramiento unidimensional . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.3.2 Cálculos que comienzan con el modelo de difusión-afloramiento bidimensional . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4.3.3 Incertidumbres de las proyecciones sobre el nivel del mar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5. Comparación de los cambios de temperatura de la superficie y de expansión térmica del océano
simulados por MCGAO y MCS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35