1 La Ciencia del Cambio Global: Modelos, Millones y Culebras René D. Garreaud y Roberto Rondanelli Departamento de Geofísica Universidad de Chile Universidad de Concepción, 2 de Octubre 2009

2 Para el planeta tierra: E=241 W/m 2 a ROL =0.8 a ROC =0.1 Bal. Rad. al tope (1-a ROL )X + Y = E Bal. rad. superficie (1-a ROC )E + Y = X X =  T s 4 = E (2-a ROC ) / (2-a ROL ) E Y X (1-a ROL )X (1-a ROC )EY Un modelo simple de efecto invernadero GF45A, Introducción a la Meteorología

3  a ROL aumenta con pCO 2  Ts aumenta si se incrementa a ROL Un modelo simple de efecto invernadero GF45A, Introducción a la Meteorología

4 Cambios observados en CO2  Cambios observados en Tsfc © IPCC 2007: WG1-AR4 (2007)

5 Cambios observados y simulados en Tsfc © IPCC 2007: WG1-AR4 (2007)

6 300 hPa Temperatura  1 1 350 hPa CO 2 : 280 ppm Equil. actual Temperatura  1 1 CO 2 : 540 ppm Transiente Temperatura  1 1 CO 2 : 540 ppm Equil. Futuo No feedback Efecto invernadero, versión 2 (Lindzen 1999, 2007)  T 300  1.7  T sfc IR VIS Q L +Q S

7 Temperatura [°C] Presión [hPa] NCA Adiabatica seca  T 300  T sfc  T 300  1.7  T sfc Efecto invernadero, versión 2 (Lindzen 1999, 2007)

8 Efecto invernadero, versión 2 Promedio zonal cambio temperatura 2*CO 2 -CTR

9 Santer et al. 2008 (IJOC) Cambios observados y simulados en T(z): Santers et al.

10 Douglass et al. 2008 (IJOC) Cambios observados y simulados en T(z): Douglas et al.

11 Cooling MBL / warming lower free troposphere  increased lower tropospheric stability …. Sc? Falvey & Garreaud 2009

12 © IPCC 2007: WG1-AR4 (2007)  T /  t 1979-2005 Teoría & Modelos  T 300  1.7  T sfc Observaciones  T 300  0.3  T sfc Modelos “insuficientes”? Observaciones “malas”? Teoría muy simple?

13 Desajuste  T 300 -  T sfc debido a retro-alimentación del sistema climático Ruddiman: Earth’s Climate, Chapter 4

14 -1° 0° 1° 2° 3° 4° 5° C Diferencias A2(2100-2070) – BL(1960-1990) -50 0 +50 mm/mes Temperatura Superficial Precipitación PRECIS-DGF-UCH

15  T (A2-BL) versus Height 36ºS  P  Extra  T PRECIS-DGF-UCH

16 Schwartz 2008, EES  T(2xCO 2 ) : Sensibilidad climática Fácil de calcular en los modelos GCMs

17 Modelos logran ajuste a Tsfc con bastante esfuerzo Schwartz 2008, EES

18 © IPCC 2007: WG1-AR4 (2007) Rango de sensibilidad + incertidumbre emisiones = incertidumbre en proyección climática

19 Ruddiman: Earth’s Climate, Chapter 4 Rango de sensibilidad = incertidumbre en proyección climática

20 ¿Que debemos hacer para evitar los +2ºC?  10 10 US$  0 US$

21 Paleos al rescate?

22 Ruddiman: Earth’s Climate, Chapter 4 Sensibilidad climática Difícil de estimar en la realidad Creataceus (100 Myr ago)

23 Ruddiman: Earth’s Climate, Chapter 4 Early Cretaceous world

24 Ruddiman: Earth’s Climate, Chapter 4 GCMs (cambios CO2 + geografía) Modelos además presentan problemas en climas pasados Termostato tropical? Múltiples equilibrios?

25 Head et al. Nature 2009 La aparente existencia de un termostato tropical y su no representación en GCMs es un problema… Sin embargo una buena culebra ayuda

26 Head et al. Nature 2009

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28 Conclusiones ● No hay duda del incremento del CO2. Calentamiento de la troposfera media es relativamente modesto. Calentamiento superficial es mas fuerte, debido a superposición de variabilidad natural y/o retro-alimentaciones ● Los GCMs / RCMs son la unica herramienta para mirar al futuro ● Es bueno mantener un ojo critico en los modelos y continuar su mejoramiento Incertidumbre en modelos tiene tremendas consecuencias en la toma de decisiones para la mitigación y adaptación al CCA ● Para avanzar en ciencia hay que simplificar, pero no sobre-simplificar ● Una buena culebra siempre ayuda