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Informe de Cambio ClimáticosIPCC – 1 Parte

Objetivos:

www.gphysics.net – UACH-Laboratorio-3-Version 09.08

Dr. Willy H. GerberInstituto de Fisica

Universidad AustralValdivia, Chile

Comprender y aplicar los conceptos de camino, velocidad y aceleración.

Radiacion solar

www.gphysics.net – UACH-Cambio-Climatico-1-Version 12.08

Componentes atmosfericas yRadiacion solar

Radiacion solar


Las fluctuaciones generadas por el ser humano son aprox. 5 veces mayores a las fluctuaciones naturales.

Las principales contribuciones es por efecto de los gases invernadero, aerosoles y nubosidad.

La contribucion de los gases de invernadero de larga vida contribuyen a un aumento de la radiacion en +2.63 [±0.26] W m–2.

La principal contribucion proviene del CO2 que en el 2005 alcanzaba 379ppm (pre revolucion industrial 275 a 285 ppm), contribujendo a la radiacion con +1.66 [±0.17] W m–2. El CO2 crece a una tasa de 1.9 ppm por ano contribuyendo a un incremento del efecto de radiacion del CO2 de 20% por ano.

Las emisiones de CO2 sin principalmente por la combustion de combustibles fosiles, quema de gas y produccion de cemento (7.8 GtC/ano). Otras fuentes corresponden a cambios de uso de tierras como la deforestacion y quema de biomasa (2.7 GtC/ano).

La seguna componente importante es el metano, siendo historicamente 400 ppb durante edades de hielo y 700 ppb entre estas. Actualmente se tiene un nivel de 1,774.62 ± 1.22 ppb que no se ha observado en los ultimos 650 mil anos.

El metano se estaba incrementando a razon de 14 ppb por ano pero ha detenido casi por completo su crecimiento en los ultimos anos. Esta reduccion se presume que se relaciona con los OH librados en la atmosfera.

La vegetacion de la tierra es responsible de 10 a 30% de las emisiones globales de metano

La contribucion del metano llega a +0.48 ± 0.05 W m–2

N2O llega en 1998 a un nivel de 314 ppb habiendo sido el nivel pre revolucion industrial de 270 ± 7 ppb y contribuyendo en +0.15 ± 0.02 W m–2 a la radiacion.

Radiacion solar


HFCs of industrial importance have lifetimes in therange 1.4 to 270 yearsSF6 have very large radiative effi ciencies and lifetimes in therange 1,000 to 50,000 years

OH destruye del orden de 3.7 Gt of trace gases, including CH4 and all HFCs and HCFCs, each year

OH se reduce por efecto de fuegos de grandes superficies

Stratospheric Ozone baja –0.15 W m–2Tropospheric Ozone sube a +0.35 ± 0.15 W m–2

Stratospheric Water Vapour

Radiacion solar


microphysical and hence the radiative properties,amount and lifetime of clouds aerosol particle to act as a cloud condensation nucleusSulphate, fossil fuel organic carbon, fossil fuel black carbon,biomass burning and mineral dust aerosols were all identifi edas having a signifi cant anthropogenic

sulphate aerosol is via SO2 emissions from fossil fuel burning (about 72%), with a small contribution from biomass burning (about 2%), while natural sources arefrom dimethyl sulphide emissions by marine phytoplankton (about 19%) and by SO2 emissions from volcanoes (about 7%).

Organic aerosols from fossil fuel and biofuel burning and natural biogenic emissions.

Black Carbon Aerosol

Radiacion solar


Biomass Burning Aerosol –0.4 W m–2 from the scattering components (mainly organic carbon and inorganic compounds) and +0.2 W m–2 from theabsorbing components (BC) leading to an estimate of the RF of biomass burning aerosols of –0.20 W m–2

Radiacion solar


Nitrate Aerosol –0.03 and –0.05 W m–2

Mineral Dust Aerosol agricultural practices (harvesting, ploughing,overgrazing), changes in surface water (e.g., Caspian andAral Sea, Owens Lake) and industrial practices (e.g., cementproduction, transport) +0.4 to –0.6 W m–2,

cloud albedo effectreduce cloud droplet sizes y increased cloud droplet numberConcentrations –0.22 to –1.85 W m–2.

Cambios en la superficie por uso; –0.4 W m–2 and –0.2 W m–2Carbon sobre hielo: +0.2 W m–2.Emisiones de calor por ciudades 0.03 W m–2

directly reduces the fl ux of moisture from thesurface to the atmosphere through transpiration (Sellers et al.,1996). A decrease in moisture fl ux modifi es the surface energybalance, increasing the ratio of sensible heat fl ux to latent heatfl ux and therefore warming the air near the surface

Increased CO2 concentrations can also ‘fertilize’ plantsby stimulating photosynthesis, which models suggest hascontributed to increased vegetation cover and leaf area

Aircraft produce persistent contrails in the upper tropospherein ice-supersaturated air masses +0.010 W m–2

From 1750 to thepresent there was a net 0.05% increase in total solar irradiance +0.12 W m–2

Radiacion solar


First, theseforcings can directly affect the Earth’s radiative balance andthus alter surface temperature. Second, they introduce horizontaland vertical heating gradients; these can alter the stratosphericcirculation, in turn affecting the troposphere. Third, the forcingscan interact with internal climate system variability (e.g., ElNiño-Southern Oscillation, North Atlantic Oscillation, Quasi-Biennial Oscillation) and dynamical noise, thereby triggering,amplifying or shifting these modes (see Section 9.2; Yang andSchlesinger, 2001; Stenchikov et al., 2004). Fourth, volcanicaerosols provide surfaces for heterogeneous chemistry affectingglobal stratospheric ozone distributions (Chipperfi eld et al.,2003) and perturbing other trace gases for a considerableperiod following an eruption.

Radiacion solar


Gases invernadero


Presencia de gases en la atmosfera

Contribucion


Efecto sobre la radiacion de las distintas componentes:

Emisiones


Emisiones de CO2 y absorcion de O2En comparacion con la emision de carbono.

Produccion de Metano


Concetracion y nivel de emision del metano

Pinatubo?

N2O


Crecimiento del N2O

Gases industriales


Variacion de concetracion de gases industriales

Gases industriales


Produccion de gases industriales

OH en la atmosfera


Concentracion de OH en la atmosfera

Ozono


Contribuciones de ozono

Gases invernadero


Concentracion de aerosoles


Aerosoles


(a) Aerosoloptical depth. (b) Difference in total aerosol optical depth between model and MODIS data.

Onda corta


(c) Shortwave RF. (d) Standard deviation of RF from the model results.

Onda corta atmosfera y superficie


(e) Shortwaveforcing of the atmosphere. (f) Shortwave surface forcing.

Efecto directo de aerosoles


Efecto albedo en nubes


Albedo y vegetacion


Albedo y cultivo


Fluctuacion de radiacion


Comparacion historica


Actividad volcanica


Contribucion distintos factores


Contribucones


Separando gases de corta y larga vida


Separando en rangos de vida


Evoluciones temporales


Evoluciones temporales


Con aerosol cloud albedo effect

Radiacion solar


ObservacionesCambios climaticos de superfice y atmosfericos

0.74°C ± 0.18°C ultimos 100 anos0.13°C ± 0.03°C ultimos 50 anos0.07°C ± 0.02°C ultima decada

2005 uno de los anos mas calurososLa tierra se ha calentado mas que el mar

increase in the number of warm extremes and a reduction in the number of daily cold extremes are observed in 70 to 75% of the land

Tropospheric water vapour is increasing

‘Global dimming’ is neither global in extent nor has itcontinued after 1990Cloud changes are dominated by the El Niño-SouthernOscillation and appear to be opposite over land and oceanChanges in the large-scale atmospheric circulation areapparent

Gases invernadero


Mid-latitude westerly winds have generally increased inboth hemispheresIntense tropical cyclone activity has increased since about1970.The temperature increases are consistent with observedchanges in the cryosphere and oceans

Gases invernadero


Tendencia Temperatura


Temperatura terrestre

Anomalias Temperatura


Anomalias en la temperatura

Rango de temperatura diurna

Anomalias Temperatura


Anomalias USA

Variacion Temperatura


Temperatura terrestre

Cambio de temperatura según latitud y medio


Cambio de temperatura geografico y medio


Anomalia en la Temperatura


Tendencia geografica


Tendencia temperatura


Tendencia Diferencia de temperatura


Tendencia Temperatura global


Tendencia temperatura superficie y atmosfera


1979-2005

Precipitaciones


GHCN with respect to the 1981 to 2000 base period

Precipitaciones geofraficas


Mediciones precipitaciones


Precipitaciones por latitud


Latitude-time section of zonal average annual anomalies for precipitation(%) over land from 1900 to 2005, relative to their 1961 to 1990 means.

Indice de sequia


Palmer Drought Severity Index (PDSI)

Distribucion de presion


Temperatura atmosferica


Tendencia temperatura troposfera


Linear tropospheric temperature trends (°C per decade) for 1979 to2005 from RSS

Vapor de agua


Vapor de agua troposfera


Nubes y Precipitaciones


Anomalias flujo radiativo


Promedio de anomalia flujo radiativo zona ecuatorial (20°S a 20°N) [NET = −(LW + SW)].

Presiones


PresionRojo positivoAzul negativo

Hem

isfe

rio n

orte

Hem

isfe

rio s

ur

Troposfera y estrateosfera


Stratosphere

Troposphere

Influencia entre la troposfera y la estratosfera

Oleaje


Aumento de oleaje en cm por decadas en las principales rutas navieras

Oscilaciones en el emisferio norte


North Atlantic Oscillation (NAO)Pacific-North American (PNA)

Oscilacion en el hemisferio sur


Southern Oscillation Index (SOI)

Zona roja indica presion positiva y situacion de El Nino

Oscilacion en el Pacifico


Pacific Decadal Oscillation(PDO)

Presion oceanica


SLP Sea Level PressurePromedio diciembre a marzo, pacifico del norte (30°N a 65°N, 160°E a 140°W)

Sea Surface Temperature (SST)Promedio Mar Indico(10°S a 20°N, 50°E a 125°E)

Presión, Temperaturas y Precipitaciones


SLP Sea Level Pressure (0.1 hPa). Land-surface air andsea surface temperatures (0.1°C; 0.2°C)

Precipitation for 1979 to 2003 based on GPCP (0.1 mm per day)

1900 a 2005

NAO


SAM


Distribucion geografica del Southern Annular Mode (SAM)

SAM rel presion SAM rel temperatura

SAM


Evolucion temporal del Southern Annular Mode (SAM)

AMO


Atlantic Multi-decadal Oscillation index (AMO) desde 1850 hasta 2005

Cambio precipitaciones


Cambio en las precipitaciones anuales

Monsones


Cambio en el East Asia Monsoon (EAM) Index

Precipitaciones


Sur de Australia (al norte de 26°S)

Sahel


Sahel (10°N a 20°N, 18°W a 20°E)

Probabilidad noches frias o calidas


Curvas de probabilidad

1901 to 1950 1951 to 1978 1979 to 2003

Tendencia dias muy humedos


Gases invernadero


Accumulated Cyclone Energy (ACE) index

Gases invernadero


Dias por decada (datos 1951 a 2003) – 10% de datos

Dias muy calidos


Dias por decada (datos 1951 a 2003) – 90% de datos

Sequia y mojado


Palmer Drought Severity Index

Sequia

Mojado

Temperatura en Europa


Corrimiento de temperatura mas probable

Gases invernadero


Indice de Tormenta para las Islas Britanicas, Mar del Norte y mar de Noruega

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