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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA FACULTAD DE INGENIERÍA AGRÍCOLA

INFORME Nº1: “Los RCP y el promedio Global para proyecciones de CO2”

ALUMNO: Wu Loli Hugo Martin Carranza Chuhui Ricardo Miguel Mitzi Ferreyra Saenz Yuner Nieto Huaraca Ana Heiland Rodríguez

PROFESOR: Lia Ramos Fernández CURSO: Fundamentos de Suelos y Plantas

La Molina, 2017

Introducción El Cambio Climático es definido como un cambio estable y durable en la distribución de los patrones del clima en periodos de tiempo. En los últimos años el término “Cambio Climático” ha estado referido fundamentalmente al cambio causado por la actividad humana, a diferencia de aquellos causados por procesos naturales de la Tierra. La política ambiental define “cambio climático” como sinónimo de “calentamiento global antropogénico”. EL CAMBIO CLIMÁTICO MUNDIAL Y REGIONAL EN EL FUTURO Las proyecciones de los cambios en el sistema climático se elaboran empleando una jerarquía de modelos climáticos, que van de modelos climáticos sencillos a otros integrales, pasando por modelos de complejidad intermedia, así como modelos del sistema Tierra. Esos modelos simulan cambios basados en un conjunto de escenarios de forzamientos antropógenos. Para las nuevas simulaciones de modelos climáticos, realizados en el marco de la quinta fase del Proyecto de comparación de modelos acoplados (CMIP5) del Programa Mundial de Investigaciones Climáticas, se ha utilizado un nuevo conjunto de escenarios: las trayectorias de concentración representativas (RCP). En todas las RCP, las concentraciones atmosféricas de CO2 son más elevadas en 2100 respecto de hoy en día, como resultado de un mayor aumento de las emisiones de CO2 acumuladas en la atmósfera durante el siglo XXI. “Las emisiones continuas de gases de efecto invernadero causarán un mayor calentamiento y nuevos cambios en todos los componentes del sistema climático. Para contener el cambio climático, será necesario reducir de forma sustancial y sostenida las emisiones de gases de efecto invernadero…”

LA ATMÓSFERA: TEMPERATURAS Es probable que, para fines del siglo XXI, la temperatura global en superficie sea superior en 1,5 ºC a la del período entre 1850 y 1900 para todos los escenarios considerados de trayectorias de concentración representativas (RCP), excepto para el escenario RCP2,6. Es probable que esa temperatura sea superior en 2 ºC para los escenarios RCP6.0 y RCP8.5, y más probable que improbable que sea superior en 2 ºC para el escenario RCP4.5. El calentamiento continuará después de 2100 en todos los escenarios RCP, excepto para el RCP2.6. El calentamiento continuará mostrando una variabilidad entre interanual y decenal, y no será uniforme entre las regiones Las proyecciones apuntan a que es probable que el aumento de la temperatura media global en superficie para 2081‑2100, en relación con 1986-2005, se sitúe en los rangos derivados de las simulaciones determinadas por la concentración de la CMIP5, esto es, de 0,3 ºC a 1,7 ºC (RCP2,6), de 1,1 ºC a 2,6 ºC (RCP4,5), de 1,4 ºC a 3,1 ºC (RCP6,0), y de 2,6 ºC a 4,8 ºC (RCP8,5). La región del Ártico se calentará más rápidamente que la media global y el calentamiento medio en las zonas continentales afectará a una mayor extensión que sobre los océanos (nivel de confianza muy alto). Es prácticamente seguro que se produzcan temperaturas extremas calientes más frecuentes y frías menos frecuentes en la mayoría de las zonas continentales, en escalas temporales diarias y estacionales, conforme vaya aumentando la temperatura media global. Es muy probable que haya olas de calor con mayor frecuencia y más duraderas. Continuarán produciéndose temperaturas frías extremas en invierno de forma ocasional.

LA ATMÓSFERA: EL CICLO DEL AGUA Los cambios que se producirán en el ciclo global del agua, en respuesta al calentamiento durante el siglo XXI, no serán uniformes. Se acentuará el contraste en las precipitaciones entre las regiones húmedas y secas y entre las estaciones húmedas y secas, si bien podrá haber excepciones regionales.

El cambio anual en la temperatura media global en superficie respecto de 1986-2005;

Mapa de resultados medios de modelos múltiples de la quinta fase del Proyecto de comparación de modelos acoplados (CMIP5) del escenario RCP2.6, correspondientes al período 2081-2100, relativos ha: a) el cambio anual en la temperatura media en superficie

EL CICLO DEL CARBONO Y OTROS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS El cambio climático afectará a los procesos del ciclo del carbono de un modo que agudizará el aumento de CO2 en la atmósfera (nivel de confianza alto). Las nuevas incorporaciones de carbono en los océanos provocarán una mayor acidificación de estos.

“Las emisiones de CO2 acumuladas determinarán en gran medida el calentamiento medio global en superficie a finales del siglo XXI y posteriormente (véase la figura RRP.10). La mayoría de los aspectos del cambio climático perdurarán durante muchos siglos, incluso aunque pararan las emisiones de CO2, lo que supone una notable inexorabilidad del cambio climático durante varios siglos, debido a las emisiones de CO2 pasadas, presentes y futuras…” TRAYECTORIAS DE CONCENTRACIÓN REPRESENTATIVAS (RCP) POR EL DOCUMENTO OFICIAL DEL IPCC A fin de elaborar las proyecciones del cambio climático en el Grupo de trabajo I del IPCC, se precisa información sobre las futuras emisiones o concentraciones de gases de efecto invernadero, aerosoles y otros impulsores del cambio climático. Esa información generalmente se expresa como un escenario de actividades humanas, las cuales no se evalúan en el presente informe. Los escenarios utilizados en el Grupo de trabajo I se han centrado en las emisiones antropógenas y no incluyen cambios en impulsores naturales, como el forzamiento solar o volcánico o las emisiones naturales, por ejemplo, de CH4 y N2O. En relación con los resultados de la quinta fase del Proyecto de comparación de modelos acoplados (CMIP5), los valores indicados deben entenderse únicamente a título indicativo, ya que el forzamiento climático resultante de todos los impulsores varía entre los distintos modelos, debido a las características propias del modelo y al modo específico en que se consideran los elementos de forzamiento climático de corta vida. Los cuatro escenarios de RCP comprenden un escenario de mitigación conducente a un nivel de forzamiento muy bajo (RCP2.6); dos escenarios de estabilización (RCP4.5 y RCP6.0), y un escenario con un nivel muy alto de emisiones de gases de efecto invernadero (RCP8.5). Por consiguiente, los escenarios de RCP pueden representar una variedad de políticas climáticas del siglo XXI, frente a los Escenarios del Informe especial sobre escenarios de emisiones (IE-EE), que no contemplaban políticas climáticas, utilizados en el Tercer y Cuarto

Informe de Evaluación. En los escenarios RCP6.0 y RCP8.5, en 2100 el forzamiento radiativo no llegará a su máximo; en el RCP2.6, llega al máximo y disminuye; y en el RCP4.5 está estabilizado. Los cuatro escenarios ofrecen conjuntos de datos de resolución espacial del cambio de uso del suelo y de emisiones sectoriales de contaminantes atmosféricos, y especifican cuáles serán las concentraciones de gases de efecto invernadero y las emisiones antropógenas anuales hasta 2100. Los escenarios de RCP se basan en una combinación de modelos de evaluación integrados, modelos climáticos sencillos, modelos de la química atmosférica y modelos del ciclo global del carbono. Si bien los escenarios de RCP abarcan una amplia gama de valores de forzamiento total, en ellos no se considera todo el abanico de emisiones definidos en la bibliografía, especialmente los aerosoles. La mayoría de las simulaciones de la CMIP5 y de los modelos del sistema Tierra se han llevado a cabo con concentraciones definidas de CO2 que, en el año 2100, alcanzarán 421 ppm (RCP2.6), 538 ppm (RCP4.5), 670 ppm (RCP6.0) y 936 ppm (RCP8.5). Teniendo también en cuenta las concentraciones definidas de CH4 y N2O, las concentraciones de CO2 equivalente combinadas corresponden a 475 ppm (RCP2.6), 630 ppm (RCP4.5), 800 ppm (RCP6.0) y 1 313 ppm (RCP8.5). Por lo que respecta al escenario RCP8.5, se han llevado a cabo simulaciones adicionales, integrando la CMIP5 y modelos del sistema Tierra con las emisiones definidas de CO2 proporcionadas por los modelos de evaluación integrados. Para todos los escenarios de RCP, se han realizado cálculos adicionales con datos y modelos actualizados de la química de la atmósfera (en particular de la química de la atmósfera y el componente climático de la CMIP5), utilizando las emisiones definidas para los escenarios de RCP de los gases químicamente reactivos (CH4, N2O, HFC, NOx, CO, COVNM). Esas simulaciones permiten llevar a cabo investigaciones de incertidumbres en relación con las retroalimentaciones del ciclo del carbono y con la química de la atmósfera. ¿Qué son los RCP? Los RCP son vías de concentración utilizadas en el IPCC AR5. Se les recetan vías para las concentraciones de gases de efecto invernadero y aerosoles, junto con el cambio en el uso de la tierra, que son consistentes con un conjunto de resultados climáticos amplios utilizados por la comunidad de modelos climáticos. Los caminos se caracterizan por el forzamiento radiativo producido a finales del siglo XXI. El forzamiento radiativo es el calor adicional que la atmósfera inferior retendrá como resultado de los gases de efecto invernadero adicionales, medidos en vatios por metro cuadrado (W / m²). La complejidad de las posibles emisiones futuras de la humanidad se ha reducido a sólo cuatro caminos representativos. Los RCP toman en cuenta el impacto de las concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero y aerosoles (como sulfato y hollín). Cada uno de los RCP cubre el período 1850-2100. Cada uno de los PCR representa un conjunto más amplio de escenarios en la literatura científica. La gama completa de escenarios de emisiones, con y sin política climática, se incluye dentro del rango de los PCR. RCP4.5 es similar al escenario de emisiones más bajas (B1) evaluado en el IPCC AR4. RCP 2.6 es el camino más ambicioso. Se ve las emisiones pico temprano, luego caen debido a la eliminación activa de dióxido de carbono atmosférico. Esta ruta también se conoce como

RCP3PD (que representa el forzamiento radiativo máximo de mediados de siglo de ~ 3W / m² seguido de una disminución). El RCP 2.6 necesita una participación temprana de todos los principales emisores, incluidos los de los países en desarrollo. No tiene contrapartida en el IPCC AR4.

Tabla 1. Cuatro vías de forzamiento radiativo global de las emisiones de gases de efecto invernadero de las actividades humanas, con forzamiento radiativo de 2,6, 4,5, 6,0 y 8,5 W / m² para 2100. Las correspondientes concentraciones respectivas de gases de efecto invernadero en el año 2100 equivalen a 490, 650, 850 y más de 1370 partes por millón (ppm) de dióxido de carbono. Fuente:IGBP.Http://www.igbp.net/download/18.1b8ae20512db692f2a680007120/NL75_one-planet.pdf

Los investigadores del clima usan los cuatro RCP como insumos en los modelos climáticos para determinar las probables temperaturas globales, lluvias y otras posibilidades climáticas. Los modelos climáticos de ciclo de carbono acoplados pueden calcular los niveles de emisión asociados. Los especialistas en ecosistemas, agricultura, agua, urbanismo y economía usan la información climática proyectada para evaluar los impactos y los costos del probable cambio.

Figura 1. Comparación de las concentraciones de dióxido de carbono para el siglo XXI de los PCR y escenarios SRES. RCP8.5 es más cercano a A1FI, RCP6 es más cercano a A1B, RCP4.5 es similar a B1, y RCP2.6 es más bajo que cualquiera de los escenarios estándar de SRES (datos de Meinshausen et al 2011 y IPCC TAR WG1 apéndice 2).

Cuadro 2. Concentraciones aproximadas de equivalentes de dióxido de carbono en ppm para 2100 para los escenarios SRES y RCP. Las concentraciones equivalentes de dióxido de carbono incluyen aerosoles y otros gases de efecto invernadero. Fuente: Meinshausen et al, Moss et al, IPCC 2007.

Cuadro 3. RCP 2.6, 4.5, 6, 8.5 y el promedio Global en función de CO2 (ppm) vs Tiempo (años) Fuente: Elaboración Propia

EFECTOS EN LA FOTOSÍNTESIS DEBIDO AL EXCESO DE CO2

Como los niveles de dióxido de carbono han aumentado durante los últimos 150 años, la densidad de los poros que permiten a las plantas para respirar se ha reducido en un 34 por ciento, lo que restringe la cantidad de vapor de agua que las plantas liberan a la atmósfera. Estas son las terribles conclusiones de sendos trabajos publicados en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los EUA (PNAS). En los documentos los científicos describen un modelo que predice que si se duplicaran los niveles actuales de dióxido de carbono reducirán dramáticamente la cantidad de agua liberada por las plantas. Para esto los científicos reunieron los datos de una diversidad de especies de plantas en la Florida, incluidas las que viven con los individuos, así como muestras extraídas de las colecciones de herbarios y las formaciones de turba de 100 a 150 años de edad. El aumento de dióxido de carbono en alrededor de 100 partes por millón ha tenido un profundo efecto sobre el número de estomas y, en menor medida, el tamaño de los estomas, afirmaron los científicos. Los análisis muestran que ha habido una enorme reducción en la liberación de agua a la atmósfera. La mayoría de las plantas utilizan una estructura de poros, llamado estomas en el envés de las hojas para absorber el dióxido de carbono del aire. El dióxido de carbono se utiliza para construir los azúcares, que pueden ser utilizados por la planta para obtener su energía o para su incorporación en las paredes de las plantas de células fibrosas. Las estomas también permiten a las plantas “transpirar” agua, y liberarla a la atmósfera. La transpiración ayuda a impulsar la

absorción de agua a las raíces, y también refresca las plantas de la misma manera que el sudor enfría mamíferos. Si hay menos estomas, o las estomas se cierran más del día, el intercambio de gases se limitará. El ciclo del carbono es importante, pero también lo es el ciclo del agua. Si disminuye la transpiración, puede haber más humedad en el suelo al principio, pero si hay menos lluvia estp puede significar que habrá menos humedad en el suelo con el tiempo. Esto es parte del ciclo hidrogeológico y las plantas terrestres son una parte crucial de la misma. Cuando las plantas transpiran se enfrían. Así que el aire alrededor de las plantas que transpiran menos podría ser un poco más cálidas que lo normal. Pero el ciclo hidrogeológico es complejo. Es difícil predecir cómo cambiará algo que afectará a otros aspectos. Habría que ver cómo estaos fenómenos se suceden. Aunque es bien sabido que las plantas de larga duración pueden ajustar su número de estomas en cada temporada en función de las condiciones de crecimiento, poco se sabe acerca de los cambios estructurales a largo plazo en el número o el tamaño de los estomas en períodos de décadas o siglos. Este modelo sugiere que una duplicación de los niveles actuales de dióxido de carbono – de 390 partes por millón a 800 ppm – reducirá a la mitad la cantidad de agua que se pierde en el aire, para concluir en el segundo artículo que la adaptación de las plantas al aumento de CO2 está alterando el ciclo hidrológico y climático y seguirá haciéndolo a lo largo de este siglo. Un ambiente más seco podría significar la disminución de las precipitaciones y por lo tanto menos movimiento del agua a través de las cuencas hidrográficas. Promedio Global de Emisiones de CO2 Es el escenario actual que ocurre en el planeta, sirvió para realizar los posibles escenarios. En este escenario se ha observado que: 1. 2. 3. 4.

La atmósfera y los océanos se han calentado La cantidad y extensión de las masas de hielo y nieve han disminuido Nivel del mar ha subido Las concentraciones de gases de efecto invernadero han aumentado

En cuanto a la atmosfera el AR5 concluye que:   

 

La temperatura media global muestra un incremento de 0,85 ºC (entre 0,65ºC y 1,06ºC) en el periodo 1880-2012. Cada una de las últimas tres décadas ha sido más cálida que todas las anteriores desde 1850, siendo la primera década del siglo XXI la más cálida de todas. Las tendencias en periodos cortos (entre 10 y 15 años) están muy afectadas por la variabilidad natural, tal y como sucede, por ejemplo, en los últimos 15 años, en los que la tasa de calentamiento ha sido inferior a la media registrada desde 1951. La precipitación ha aumentado en las zonas terrestres de latitudes medias del hemisferio norte desde 1950. Se han observado cambios en los episodios extremos desde 1950. El número de días y noches frías ha disminuido y el número de días y noches cálidas ha aumentado a nivel global.

El rango de años analizado han sido los 30 años con mayor emisión de CO2 del planeta en 1400 años.

390

Promedio global CO2

380

PPM CO2

En el siguiente grafico se observara el alarmante aumento de concentración de CO2 en el planeta en el pasar de los años.

370 360 350

340 330 1975

1980

1985

1990

1995

Años

2000

2005

2010

Cuadro #. Promedio Global de Emisiones. Grafica PPM CO2 vs Tiempo(Años) Fuente: Propia

RCP 2.6 Es la trayectoria más ambiciosa en la que el forzamiento radiativo alcanza el valor máximo a aproximadamente 2.6 W/m2 antes de 2100 y posteriormente disminuye (la correspondiente trayectoria de concentración ampliada en el supuesto de que sean constantes. las emisiones después de 2100. (IPCC, 2013). El RCP2.6 llega al máximo y disminuye; como también las concentraciones definidas de CO2 para el año 2100 alcanzarán 421 ppm. El escenario de emisiones bajas (RCP2.6) supone una reducción considerable y sostenida en las emisiones de gases de efecto invernadero. RCP 2.6 necesita la participación temprana de todos los principales emisores, incluidos los de los países en desarrollo. (Jubb, 2014). No tiene contrapartida en el IPCC AR4. Este RCP comprende un escenario de mitigación conducente a un nivel de forzamiento muy bajo.

Figura 3. RCP 2.6 y el promedio Global en función de CO2 (ppm) vs Tiempo (años) Fuente: Elaboración Propia

RCP 8.5 El escenario RCP8.5 representa una vía en la que las emisiones y las concertaciones son altas. Sus principales supuestos socios económicos incluyen alto crecimiento poblacional, relativamente bajo crecimiento de PIB, con tasas modestas de cambios tecnológicos y de eficiencia energética. Esto lleva a una importante demanda energética y consecuente emisiones de gases de efecto invernadero. En este escenario no se implementan políticas de cambio climático. En cada aspecto, salvo en PIB, este escenario tiene valores mayores a los otros tres.

De acuerdo a la figura se visualiza que en la mayoría de las regiones habrá más episodios relacionados con extremos de altas temperaturas y menos relacionados con extremos de bajas temperaturas, causando que la tierra se va a calentar más rápido que el océano, y el Ártico se calentará más rápido que los trópicos. Por otro lado, de acuerdo a la misma figura (derecha), se observa que el contraste en la precipitación estacional media entre las regiones secas y húmedas aumentará en la mayor parte del globo. Las regiones situadas en latitudes altas y en el océano Pacífico ecuatorial verán incrementarse sus precipitaciones. ESTIMACIÓN DE NIVELES DE CO2 POR AÑOS MEDIANTE EL USO DEL SOFTWARE AQUACROP

Cuadro #. RCP8.5. Grafica PPM CO2 vs Tiempo (Años) Fuente: Propia

ESTIMACION DE TEMPERATURA EN AÑOS (ESCENARIO RCP 8.5) MEDIANTE EL USO DEL SOFTWARE GIS-INSPECTOR.

CAMBIO DE TEMPERATURA

CAMBIO DE TEMPERATURA

PROMEDIO: 1.8°F (1.1 °C).

PROMEDIO: 3.2°F (1.8 °C).

AÑOS 2020-2039

AÑOS 2040-2059

a

CAMBIO DE TEMPERATURA

CAMBIO DE TEMPERATURA

PROMEDIO: 5.0°F (2.8 °C). PROMEDIO: 5.9°F (3.3°C). AÑOS 2060-2079 AÑOS 2071-2090

VARIACIONES DE TEMPERATURA MINIMA Y MÁXIMA PARA EL PERIODO 2036-2065 (CON RESPECTO A 1971-2000), PARA EL ESCENARIO DE EMISIÓN RCP 8.5

PAISES AFECTADOS POR STRESS HIDRICO AL 2040 El uso de un conjunto de modelos climáticos y escenarios socioeconómicos, WRI marcó y clasificado el futuro con el estrés de una medida de la competencia del agua y el agotamiento de la superficie de agua de 167 países en el año 2020, 2030 y 2040. Se encontró que 33 países enfrentan extremadamente alto estrés hídrico en 2040). También se encontró que Chile, Estonia, Namibia y Botswana podría enfrentarse a un aumento especialmente significativo en el estrés hídrico en 2040. Esto significa que las empresas, fincas y comunidades de estos países en particular pueden ser más vulnerables a la escasez de lo que son hoy en día.

CONCLUSIONES 1. Los nuevos escenarios ayudan a la comunidad de investigación del clima de varias maneras. Proporcionan entradas de concentración de gases de efecto invernadero estandarizadas más detalladas y mejoradas para los modelos climáticos corrientes que las proporcionadas por cualquier conjunto de escenarios anteriores. 2. Los escenarios de RCP exploran explícitamente el impacto de diferentes políticas climáticas para permitir la evaluación costo-beneficio de los objetivos climáticos a largo plazo. También permiten una exploración más detallada del papel de la adaptación y una mayor integración del desarrollo de escenarios en las diferentes disciplinas involucradas en la investigación del clima.

3. A medida que los modelos climáticos mejoran, los modelos nuevos pueden emplear los mismos caminos, permitiendo a los modeladores aislar los efectos de los cambios en los propios modelos climáticos. 4. El desarrollo de los RCP también reúne a una amplia gama de comunidades de investigación que ayudarán a crear modelos completamente integrados del Sistema Tierra que incluyan representación de la economía y la sociedad globales, impactos y vulnerabilidades. 5. No es cierta la creencia de que las altas concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera significarían mayor productividad de plantas tipo C4. Cuando hay mayor saturación, ellas no pueden almacenar más gas en sus células y, por consiguiente, no aumenta su biomasa. 6. La temperatura se incrementará globalmente más de +1ºC antes del año 2100, y eso en el escenario más optimista (RCP2.6). El RCP8.5 indica una subida de +3.7ºC, y podría llegar hasta +4.8ºC.

7. La subida no será homogénea espacialmente. En el interior de los contenientes la subida será mucho mayor. Según el escenario RCP8.5, +7ºC en el Sahara. Y en las zonas de latitudes altas y continentales, la subida podría superar los 9ºC (incluso más de 11ºC en algunas zonas del Ártico).

8. Los cambios en los patrones actuales de la temperatura podrían ocasionar grandes efectos en la demanda hídrica de los cultivos, en el manejo de los cultivos y en la planeación de los recursos hídricos de las zonas de riego. Potencialmente, el incremento de la temperatura ambiental, por efecto del cambio climático, provocará reducción de las demandas hídricas acumuladas por acortamiento del ciclo fenológico de los cultivos del ciclo OI, y en menor grado para los cultivos del ciclo PV, mismo que anulará el incremento de la ETo. Sin embargo, en los cultivos perennes se presentará un efecto opuesto, las demandas hídricas se incrementarán.

BIBLIOGRAFIA

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IPCC, 2013: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. IGBP, 2010: Global Change magazine Issue 75, June 2010: http://www.igbp.net/news/features/features/oneplanetfourfutures.5.1b8ae20512db692f2a 680002917.html