Las retroalimentaciones del cambio climático son procesos en el sistema climático que amplifican o disminuyen el efecto de las fuerzas que inicialmente causan el calentamiento. Las retroalimentaciones positivas aumentan el calentamiento global, mientras que las negativas lo debilitan. [3] : 2233 Las retroalimentación son importantes en la comprensión del cambio climático porque juegan un papel importante en la determinación de la sensibilidad del clima a las fuerzas de calentamiento. Los forzamientos climáticos y las retroalimentaciones determinan en conjunto cuánto y con qué rapidez cambia el clima. [4]
La principal retroalimentación positiva es que el calentamiento aumenta la cantidad de vapor de agua atmosférico, que es un poderoso gas de efecto invernadero . [5] Otro comentario positivo es la pérdida de nieve reflectante y capa de hielo . Las retroalimentaciones positivas del ciclo del carbono ocurren cuando la materia orgánica se quema o se descompone, liberando CO 2 nuevamente a la atmósfera. La pérdida de materia orgánica puede ocurrir debido a la sequía de la selva tropical, los incendios forestales y la desertificación . El metano también puede liberarse a la atmósfera al derretirse el permafrost .
El principal efecto de enfriamiento se denomina respuesta de Planck, que proviene de la ley de Stefan-Boltzmann . Afirma que la energía total radiada por unidad de superficie por unidad de tiempo es directamente proporcional a la cuarta potencia de la temperatura del cuerpo negro . El ciclo del carbono actúa como retroalimentación negativa ya que absorbe más de la mitad de las emisiones de CO 2 cada año. El CO 2 atmosférico es absorbido por las rocas y las plantas . También se disuelve en el océano, donde provoca su acidificación .
Hay varios tipos de retroalimentaciones: retroalimentaciones físicas, retroalimentaciones biológicas y retroalimentaciones del ciclo del carbono. Los cálculos pueden dar resultados diferentes según el período de tiempo y la ubicación que se utilice. Las retroalimentaciones del ciclo del carbono son negativas, lo que significa que a medida que aumentan las concentraciones atmosféricas, también aumenta la absorción de carbono. Sin embargo, las temperaturas más altas y la saturación de los sumideros de carbono disminuyen ese efecto de retroalimentación negativa. Se espera que la retroalimentación general tenga una tendencia positiva en el futuro cercano, aunque la respuesta de Planck será cada vez más negativa a medida que el planeta se caliente. [6] : 94–95 No existe la amenaza de un efecto invernadero galopante debido al cambio climático actual.
En la ciencia del clima , una retroalimentación que amplifica un calentamiento inicial se llama retroalimentación positiva . [1] Por otro lado, una retroalimentación que reduce un calentamiento inicial se llama retroalimentación negativa . [1] Nombrar una retroalimentación positiva o negativa no implica que la retroalimentación sea buena o mala. [7]
Un glosario del IPCC de 2021 define una retroalimentación positiva como aquella en la que una perturbación inicial se intensifica, y una retroalimentación negativa como aquella en la que la perturbación inicial se debilita por los cambios que provoca. [8] : 2222 El glosario explica que la perturbación inicial puede ser forzada externamente o puede surgir a través de la variabilidad interna del sistema climático . [8] : 2222
Aquí, forzamiento externo se refiere a "un agente forzante fuera del sistema climático que causa un cambio en el sistema climático" [8] : 2229 que puede empujar al sistema climático hacia el calentamiento o el enfriamiento. [9] Los forzamientos externos pueden ser causados por el hombre (por ejemplo, emisiones de gases de efecto invernadero o cambios en el uso de la tierra ) o naturales (por ejemplo, erupciones volcánicas ). [8] : 2229
La respuesta de Planck es "la retroalimentación más fundamental del sistema climático". [10] : 19 A medida que aumenta la temperatura de un cuerpo negro , la emisión de radiación infrarroja aumenta con la cuarta potencia de su temperatura absoluta según la ley de Stefan-Boltzmann . Esto aumenta la cantidad de radiación que regresa al espacio a medida que la Tierra se calienta. [11] Es una fuerte respuesta estabilizadora y a veces se la ha llamado "respuesta sin retroalimentación" porque es una propiedad intensiva de un sistema termodinámico cuando se considera puramente una función de la temperatura. [12] Aunque la Tierra tiene una emisividad efectiva menor que la unidad, la radiación ideal del cuerpo negro emerge como una cantidad separable cuando se investigan las perturbaciones de la radiación saliente del planeta.
La "retroalimentación" de Planck o respuesta de Planck es la respuesta radiativa comparable obtenida del análisis de observaciones prácticas o modelos climáticos globales (GCM). Su fuerza esperada se ha estimado de forma más sencilla a partir de la derivada de la ecuación de Stefan-Boltzmann como -4σT 3 = -3,8 W/m 2 /K (vatios por metro cuadrado por grado de calentamiento). [11] [12] La contabilidad de las aplicaciones GCM a veces ha arrojado una fuerza reducida, debido a propiedades extensivas de la estratosfera y artefactos residuales similares identificados posteriormente como ausentes en dichos modelos. [12] Generalmente se postula que las propiedades más extensas del "cuerpo gris" de la Tierra que influyen en la radiación saliente están abarcadas por los otros componentes de retroalimentación del GCM y se distribuyen de acuerdo con una formulación particular de retroalimentación de forzado del sistema climático. [13] Idealmente, la fuerza de respuesta de Planck obtenida a partir de MCG, mediciones indirectas y estimaciones de cuerpos negros convergerá aún más a medida que los métodos de análisis continúen madurando.
Según la relación Clausius-Clapeyron , la presión de vapor de saturación es mayor en una atmósfera más cálida, por lo que la cantidad absoluta de vapor de agua aumentará a medida que la atmósfera se calienta. A veces también se le llama retroalimentación de humedad específica , [15] : 969 porque la humedad relativa se mantiene casi constante o incluso disminuye ligeramente debido al aire más cálido. [16] Dado que el vapor de agua es un gas de efecto invernadero , el aumento en el contenido de vapor de agua hace que la atmósfera se caliente aún más, lo que permite que la atmósfera retenga aún más vapor de agua. Por lo tanto, se forma un circuito de retroalimentación positiva, que continúa hasta que las retroalimentaciones negativas llevan el sistema al equilibrio. [15] : 969
Se han detectado aumentos en el vapor de agua atmosférico desde los satélites , y los cálculos basados en estas observaciones sitúan esta fuerza de retroalimentación en 1,85 ± 0,32 m 2 /K. Esto es muy similar a las estimaciones del modelo, que son 1,77 ± 0,20 m 2 /K [15] : 969 Cualquiera de los dos valores duplica efectivamente el calentamiento que de otro modo se produciría sólo por el aumento del CO 2 . [17] Al igual que con otras retroalimentaciones físicas, esto ya se tiene en cuenta en las proyecciones de calentamiento en los escenarios de cambio climático .
La tasa de caída es la tasa a la que una variable atmosférica, normalmente la temperatura en la atmósfera terrestre , cae con la altitud . [18] [19] Se trata, por tanto, de una cuantificación de la temperatura, relacionada con la radiación, en función de la altitud, y no es un fenómeno independiente en este contexto. La retroalimentación de la tasa de lapso es generalmente una retroalimentación negativa. Sin embargo, en realidad se trata de una retroalimentación positiva en las regiones polares, donde contribuyó en gran medida al calentamiento polar amplificado, una de las mayores consecuencias del cambio climático. [20] Esto se debe a que en regiones con fuertes inversiones , como las regiones polares, la retroalimentación de la tasa de caída puede ser positiva porque la superficie se calienta más rápido que en altitudes más altas, lo que resulta en un enfriamiento de onda larga ineficiente . [21] [22] [23]
La temperatura de la atmósfera disminuye con la altura en la troposfera . Dado que la emisión de radiación infrarroja varía con la temperatura, la radiación de onda larga que escapa al espacio desde la atmósfera superior relativamente fría es menor que la emitida hacia el suelo desde la atmósfera inferior. Por tanto, la intensidad del efecto invernadero depende de la tasa de disminución de la temperatura de la atmósfera con la altura. Tanto la teoría como los modelos climáticos indican que el calentamiento global reducirá la tasa de disminución de la temperatura con la altura, produciendo una retroalimentación negativa de la tasa de caída que debilita el efecto invernadero. [21] Las mediciones de la tasa de cambio de temperatura con la altura son muy sensibles a pequeños errores en las observaciones, lo que dificulta establecer si los modelos concuerdan con las observaciones. [10] : 25 [24]
El albedo es la medida de la intensidad con la que la superficie planetaria puede reflejar la radiación solar, lo que impide su absorción y, por tanto, tiene un efecto refrescante. Las superficies más brillantes y reflectantes tienen un albedo alto y las superficies más oscuras tienen un albedo bajo, por lo que se calientan más. Las superficies más reflectantes son el hielo y la nieve , por lo que los cambios en el albedo de la superficie están abrumadoramente asociados con lo que se conoce como retroalimentación del albedo del hielo. Una minoría del efecto también está asociada con cambios en la oceanografía física , la humedad del suelo y la cubierta vegetal. [15] : 970
La presencia de una capa de hielo y hielo marino hace que el Polo Norte y el Polo Sur sean más fríos de lo que habrían sido sin ellos. [25] Durante los períodos glaciales , el hielo adicional aumenta la reflectividad, lo que reduce la absorción de la radiación solar, lo que resulta en un mayor enfriamiento a través de un ciclo continuo. [26] Pero cuando se produce el calentamiento y el hielo se derrite, tierra más oscura o agua abierta ocupa su lugar y esto provoca más calentamiento, lo que a su vez provoca más derretimiento, y este ciclo continúa hasta que se encuentra un equilibrio. [27] [28] En consecuencia, la reciente disminución del hielo marino del Ártico es uno de los factores principales detrás del calentamiento del Ártico casi cuatro veces más rápido que el promedio global desde 1979 (el año en que comenzaron las lecturas satelitales continuas del hielo marino del Ártico), en un Fenómeno conocido como amplificación ártica . [29] [30] Por el contrario, la alta estabilidad de la capa de hielo en la Antártida , donde la capa de hielo de la Antártida Oriental se eleva casi 4 km sobre el nivel del mar, significa que ha experimentado muy poco calentamiento neto en las últimas siete décadas. [31] [32] [33] [34]
A partir de 2021, la intensidad total de retroalimentación de la superficie se estima en 0,35 [0,10 a 0,60] W m 2 /K. [2] : 95 Se estima que, por sí solo, la disminución del hielo marino del Ártico entre 1979 y 2011 fue responsable de 0,21 (W/m 2 ) de forzamiento radiativo , lo que equivale a una cuarta parte del forzamiento radiativo debido a los aumentos de CO 2 durante el Mismo periodo. [28] El cambio combinado en toda la capa de hielo marino entre 1992 y 2018 equivale al 10% de todas las emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero . [35] Cuando los modelos CMIP5 estiman una pérdida total de la capa de hielo marino del Ártico de junio a septiembre (un resultado plausible bajo niveles más altos de calentamiento), aumenta las temperaturas globales en 0,19 °C (0,34 °F), con un rango de 0,16 –0,21 °C, mientras que las temperaturas regionales aumentarían en más de 1,5 °C. Esta estimación incluye los efectos de segundo orden, como el impacto de la pérdida de hielo en la retroalimentación de la tasa de caída, los cambios en las concentraciones de vapor de agua y la retroalimentación regional de las nubes. [36] Todos estos cálculos ya forman parte de todos los modelos CMIP5 y CMIP6, por lo que no representarían una fuente de calentamiento "adicional" además de sus proyecciones existentes. [37]
Vistas desde abajo, las nubes emiten radiación infrarroja a la superficie, lo que tiene un efecto de calentamiento; Vistas desde arriba, las nubes reflejan la luz solar y emiten radiación infrarroja al espacio, lo que produce un efecto de enfriamiento. Las nubes bajas son brillantes y muy reflectantes, por lo que provocan un fuerte enfriamiento, mientras que las nubes altas son demasiado delgadas y transparentes para reflejar eficazmente la luz solar, por lo que provocan un calentamiento general. [39] En conjunto, las nubes tienen un efecto refrescante sustancial. [15] : 1022 Sin embargo, se espera que el cambio climático altere la distribución de los tipos de nubes de una manera que reduzca su enfriamiento y, por lo tanto, acelere el calentamiento general, por lo que los cambios en las nubes representan una retroalimentación positiva. [2] : 95
A partir de 2021, la intensidad de la retroalimentación de las nubes se estima en 0,42 [–0,10 a 0,94] W m 2 /K. [2] : 95 Este es el intervalo de confianza más grande de cualquier retroalimentación climática, y ocurre porque algunos tipos de nubes (la mayoría de las cuales están presentes sobre los océanos) han sido muy difíciles de observar, por lo que los modelos climáticos no tienen tantos datos. seguir cuando intentan simular su comportamiento. [15] : 975 Además, las nubes se han visto fuertemente afectadas por partículas de aerosol , principalmente provenientes de la quema sin filtrar de combustibles fósiles ricos en azufre , como el carbón y el combustible búnker . Cualquier estimación de la retroalimentación de las nubes también debe desentrañar los efectos del llamado oscurecimiento global causado por estas partículas. [40] [41]
Por tanto, las estimaciones de la retroalimentación de las nubes difieren marcadamente entre los modelos climáticos. Los modelos con la mayor retroalimentación de las nubes tienen la mayor sensibilidad climática , lo que significa que simulan un calentamiento mucho más fuerte en respuesta a una duplicación de las concentraciones de CO 2 (o gas de efecto invernadero equivalente ) que el resto. [42] [43] Alrededor de 2020, se descubrió que una pequeña fracción de modelos simulaba tanto calentamiento como resultado de que habían contradicho la evidencia paleoclimática de los fósiles , [44] [45] y su resultado fue efectivamente excluido de la estimación de sensibilidad climática. del Sexto Informe de Evaluación del IPCC . [2] : 93 [46]
Hay retroalimentaciones climáticas positivas y negativas del ciclo del carbono de la Tierra. Las retroalimentaciones negativas son importantes y desempeñan un papel importante en los estudios de la inercia climática o del cambio climático dinámico (dependiente del tiempo). Debido a que se consideran relativamente insensibles a los cambios de temperatura, a veces se los considera por separado o se los ignora en estudios cuyo objetivo es cuantificar la sensibilidad climática. [13] [48] Las proyecciones del calentamiento global han incluido retroalimentaciones del ciclo del carbono desde el Cuarto Informe de Evaluación (AR4) del IPCC en 2007. [49] Si bien la comprensión científica de estas retroalimentaciones era limitada en ese momento, había mejorado desde entonces. [50] Estas reacciones positivas incluyen un aumento en la frecuencia y gravedad de los incendios forestales , pérdidas sustanciales de los bosques tropicales debido a los incendios y la sequía y la pérdida de árboles en otros lugares. [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58]
En conjunto, los sumideros de carbono en la tierra y el océano absorben alrededor de la mitad de las emisiones actuales. Su futura absorción es dinámica. En el futuro, si las emisiones disminuyen, la fracción que absorben aumentará y absorberán hasta tres cuartas partes de las emisiones restantes; sin embargo, la cantidad bruta absorbida disminuirá con respecto al presente. Por el contrario, si las emisiones aumentan, entonces la cantidad bruta absorbida aumentará a partir de ahora, aunque la fracción podría disminuir a un tercio para finales del siglo XXI. [59] : 22 Si las emisiones siguen siendo muy altas después del siglo XXI, los sumideros de carbono eventualmente se verían completamente abrumados, con el sumidero oceánico disminuyendo aún más y los ecosistemas terrestres convirtiéndose directamente en una fuente neta. [60] : 677 Hipotéticamente, una eliminación muy intensa de dióxido de carbono también podría dar lugar a que los sumideros de carbono terrestres y oceánicos se conviertan en fuentes netas durante varias décadas. [60] : 677
Siguiendo el principio de Le Chatelier , el equilibrio químico del ciclo del carbono de la Tierra cambiará en respuesta a las emisiones antropogénicas de CO 2 . El principal impulsor de esto es el océano, que absorbe CO 2 antropogénico a través de la llamada bomba de solubilidad . En la actualidad, esto representa sólo alrededor de un tercio de las emisiones actuales, pero en última instancia, la mayor parte (~75%) del CO 2 emitido por las actividades humanas se disolverá en el océano en un período de siglos: "Una mejor aproximación a la vida útil de los fósiles combustible CO2 para el debate público podría durar 300 años, más un 25% que dura para siempre". [61] Sin embargo, la velocidad a la que el océano lo absorberá en el futuro es menos segura y se verá afectada por la estratificación inducida por el calentamiento y, potencialmente, cambios en la circulación termohalina del océano . Se cree que el factor más importante para determinar la fuerza total del sumidero global de carbono es el estado del Océano Austral , particularmente de la circulación de inversión del Océano Austral . [62]
La meteorización química a largo plazo actúa eliminando el CO 2 de la atmósfera. Con el calentamiento global actual , la meteorización está aumentando, lo que demuestra una importante retroalimentación entre el clima y la superficie de la Tierra. [63] El biosecuestro también captura y almacena CO 2 mediante procesos biológicos. La formación de conchas por parte de organismos en el océano, durante mucho tiempo, elimina CO 2 de los océanos. [64] La conversión completa de CO 2 en piedra caliza lleva de miles a cientos de miles de años. [sesenta y cinco]
La productividad primaria neta de las plantas y el fitoplancton crece a medida que el aumento de CO 2 alimenta su fotosíntesis en lo que se conoce como efecto de fertilización con CO2 . Además, las plantas requieren menos agua a medida que aumentan las concentraciones de CO 2 atmosférico , porque pierden menos humedad por evapotranspiración a través de los estomas abiertos (los poros de las hojas a través de los cuales se absorbe el CO 2 ). Sin embargo, el aumento de las sequías en determinadas regiones todavía puede limitar el crecimiento de las plantas, y el calentamiento más allá de las condiciones óptimas tiene un impacto constantemente negativo. Por lo tanto, las estimaciones para el siglo XXI muestran que las plantas serían mucho más abundantes en latitudes altas cerca de los polos, pero crecerían mucho menos cerca de los trópicos; sólo hay una confianza media en que los ecosistemas tropicales ganarían más carbono en relación con la actualidad. Sin embargo, existe una gran confianza en que el sumidero total de carbono terrestre seguirá siendo positivo. [60] : 677
La liberación de gases de origen biológico se vería afectada por el calentamiento global, y esto incluye gases relevantes para el clima como el metano , el óxido nitroso o el sulfuro de dimetilo . [66] [67] Otros, como el sulfuro de dimetilo liberado de los océanos, tienen efectos indirectos. [68] Las emisiones de metano de la tierra (particularmente de los humedales ) y de óxido nitroso de la tierra y los océanos son una retroalimentación positiva conocida. [69] Es decir, el calentamiento a largo plazo cambia el equilibrio en la comunidad microbiana relacionada con el metano dentro de los ecosistemas de agua dulce, de modo que producen más metano mientras que proporcionalmente menos se oxida a dióxido de carbono. [70] También habría cambios biogeofísicos que afectarían el albedo. Por ejemplo, en algunos bosques subárticos los alerces están siendo sustituidos por abetos . Esto tiene una contribución limitada al calentamiento, porque los alerces pierden sus agujas en invierno y terminan más cubiertos de nieve que los abetos, que conservan sus agujas oscuras durante todo el año. [71]
Por otro lado, se espera que los cambios en las emisiones de compuestos como la sal marina, el sulfuro de dimetilo, el polvo, el ozono y una variedad de compuestos orgánicos volátiles biogénicos sean negativos en general. A partir de 2021, se cree que todas estas retroalimentaciones distintas del CO 2 prácticamente se cancelan entre sí, pero la confianza es baja y las retroalimentaciones combinadas podrían ser de hasta 0,25 W m 2 /K en cualquier dirección. [15] : 967
El permafrost no está incluido en las estimaciones anteriores, ya que es difícil de modelar, y las estimaciones de su papel dependen en gran medida del tiempo, ya que sus reservas de carbono se agotan a diferentes ritmos bajo diferentes niveles de calentamiento. [15] : 967 En cambio, se trata como un proceso separado que contribuirá al calentamiento a corto plazo, y las mejores estimaciones se muestran a continuación.
En conjunto, se espera que las emisiones acumuladas de gases de efecto invernadero derivadas del deshielo del permafrost sean menores que las emisiones antropogénicas acumuladas, pero aún así sustanciales a escala global, y algunos expertos las comparan con las emisiones causadas por la deforestación . [72] El Sexto Informe de Evaluación del IPCC estima que el dióxido de carbono y el metano liberados por el permafrost podrían ascender al equivalente de 14 a 175 mil millones de toneladas de dióxido de carbono por 1 °C (1,8 °F) de calentamiento. [73] : 1237 A modo de comparación, en 2019, las emisiones antropogénicas anuales de dióxido de carbono por sí solas ascendieron a alrededor de 40 mil millones de toneladas. [73] : 1237 Una importante revisión publicada en el año 2022 concluyó que si se cumpliera el objetivo de evitar 2 °C (3,6 °F) de calentamiento, entonces las emisiones anuales promedio de permafrost a lo largo del siglo XXI serían equivalentes al año 2019. emisiones anuales de Rusia. Según el RCP4.5, un escenario considerado cercano a la trayectoria actual y en el que el calentamiento se mantiene ligeramente por debajo de los 3 °C (5,4 °F), las emisiones anuales de permafrost serían comparables a las emisiones del año 2019 de Europa Occidental o Estados Unidos, mientras que bajo el En un escenario de alto calentamiento global y peor respuesta de retroalimentación del permafrost, se acercarían las emisiones de China del año 2019. [72]
Menos estudios han intentado describir el impacto directamente en términos de calentamiento. Un artículo de 2018 estimó que si el calentamiento global se limitara a 2 °C (3,6 °F), el deshielo gradual del permafrost agregaría alrededor de 0,09 °C (0,16 °F) a las temperaturas globales para 2100, [74] mientras que una revisión de 2022 concluyó que cada 1 °C (1,8 °F) de calentamiento global provocaría 0,04 °C (0,072 °F) y 0,11 °C (0,20 °F) de deshielo abrupto para los años 2100 y 2300. Alrededor de 4 °C (7,2 °F) de Podría producirse un calentamiento global, un colapso abrupto (alrededor de 50 años) y generalizado de las áreas de permafrost, lo que resultaría en un calentamiento adicional de 0,2 a 0,4 °C (0,36 a 0,72 °F). [75] [76]
Las dos capas de hielo que quedan en la Tierra, la capa de hielo de Groenlandia y la capa de hielo de la Antártida , cubren la isla más grande del mundo y un continente entero, y ambas también tienen alrededor de 2 km (1 mi) de espesor en promedio. [79] [80] Debido a este inmenso tamaño, su respuesta al calentamiento se mide en miles de años y se cree que ocurre en dos etapas. [15] : 977
La primera etapa sería el efecto del derretimiento del hielo sobre la circulación termohalina . Debido a que el agua de deshielo es completamente fresca, dificulta que la capa superficial de agua se hunda debajo de las capas inferiores, y esto interrumpe el intercambio de oxígeno, nutrientes y calor entre las capas. Esto actuaría como una retroalimentación negativa, a veces estimada como un efecto de enfriamiento de 0,2 °C (0,36 °F) durante un promedio de 1000 años, aunque la investigación en estas escalas de tiempo ha sido limitada. [15] : 977 Un efecto incluso a más largo plazo es la retroalimentación del albedo del hielo cuando las capas de hielo alcanzan su estado final en respuesta a cualquier cambio de temperatura a largo plazo. A menos que el calentamiento se revierta por completo, esta retroalimentación sería positiva. [15] : 977 Se estima que la pérdida total de la capa de hielo de Groenlandia suma 0,13 °C (0,23 °F) al calentamiento global (con un rango de 0,04 a 0,06 °C), mientras que la pérdida de la capa de hielo de la Antártida occidental agrega 0,05 °C (0,090 °F) (0,04–0,06 °C), y la capa de hielo de la Antártida Oriental 0,6 °C (1,1 °F) [36] La pérdida total de la capa de hielo de Groenlandia también aumentaría las temperaturas regionales en el Ártico entre 0,5 °C (0,90 °F) y 3 °C (5,4 °F), mientras que es probable que la temperatura regional en la Antártida aumente 1 °C (1,8 °F) después de la pérdida de la capa de hielo de la Antártida occidental y 2 ° C (3,6 °F) después de la pérdida de la capa de hielo de la Antártida Oriental. [77] [78]
Estas estimaciones suponen que el calentamiento global se mantiene en un promedio de 1,5 °C (2,7 °F). Debido al crecimiento logarítmico del efecto invernadero , [2] : 80 el impacto de la pérdida de hielo sería mayor en el nivel de calentamiento ligeramente más bajo de la década de 2020, pero sería menor si el calentamiento avanza hacia niveles más altos. [36] Si bien es probable que Groenlandia y la capa de hielo de la Antártida occidental se derritan por completo si el calentamiento a largo plazo es de alrededor de 1,5 °C (2,7 °F), la capa de hielo de la Antártida oriental no estaría en riesgo de desaparecer por completo hasta el mismo momento. alto calentamiento global de 5 a 10 °C (9,0 a 18,0 °F) [77] [78]
Los hidratos de metano o clatratos de metano son compuestos congelados donde una gran cantidad de metano queda atrapada dentro de una estructura cristalina de agua, formando un sólido similar al hielo . [81] En la Tierra, generalmente se encuentran debajo de sedimentos en los fondos oceánicos (aproximadamente 1.100 m (3.600 pies) debajo del nivel del mar). [82] Alrededor de 2008, existía una seria preocupación de que una gran cantidad de hidratos de depósitos relativamente poco profundos en el Ártico, particularmente alrededor de la plataforma ártica de Siberia Oriental, pudieran descomponerse rápidamente y liberar grandes cantidades de metano, lo que podría provocar una temperatura de 6 °C. (11 °F) dentro de 80 años. [83] [84] Las investigaciones actuales muestran que los hidratos reaccionan muy lentamente al calentamiento y que es muy difícil que el metano llegue a la atmósfera después de la disociación en el fondo marino. [85] [86] Por lo tanto, no se espera que en este siglo se produzca ningún impacto "detectable" en las temperaturas globales debido a los hidratos de metano. [60] : 677 Algunas investigaciones sugieren que la disociación de hidratos aún puede causar un calentamiento de 0,4 a 0,5 °C (0,72 a 0,90 °F) durante varios milenios. [87]
La Tierra es un sistema termodinámico en el que los cambios de temperatura a largo plazo siguen el desequilibrio energético global ( EEI significa desequilibrio energético de la Tierra ):
donde ASR es la radiación solar absorbida y OLR es la radiación de onda larga saliente en la parte superior de la atmósfera. Cuando el EEI es positivo, el sistema se está calentando, cuando es negativo, el sistema se está enfriando y cuando es aproximadamente cero, entonces no hay calentamiento ni enfriamiento. Los términos ASR y OLR en esta expresión abarcan muchas propiedades dependientes de la temperatura e interacciones complejas que gobiernan el comportamiento del sistema. [88]
Para diagnosticar ese comportamiento en torno a un estado de equilibrio relativamente estable , se puede considerar una perturbación del EEI como lo indica el símbolo Δ. Esta perturbación es inducida por un forzamiento radiativo ( ΔF ) que puede ser natural o provocado por el hombre. Las respuestas dentro del sistema para regresar al estado estable o alejarse más del estado estable se denominan retroalimentaciones λΔT :
En conjunto, las retroalimentaciones se aproximan mediante el parámetro linealizado λ y la temperatura perturbada ΔT porque todos los componentes de λ (que se supone son de primer orden para actuar de forma independiente y aditiva) también son funciones de la temperatura, aunque en diferentes grados, por definición para un sistema termodinámico. :
Algunos componentes de retroalimentación que tienen una influencia significativa en la EEI son: = vapor de agua, = nubes, = albedo de la superficie, = ciclo del carbono, = respuesta de Planck y = tasa de caída. Se entiende que todas las cantidades son promedios globales, mientras que T generalmente se traduce a temperatura en la superficie debido a su relevancia directa para los humanos y muchas otras formas de vida. [13]
La respuesta negativa de Planck, al ser una función especialmente fuerte de la temperatura, a veces se factoriza para dar una expresión en términos de las ganancias relativas de retroalimentación g i de otros componentes:
Por ejemplo, para la retroalimentación del vapor de agua.
En el contexto del análisis y modelado numérico del clima moderno, la formulación linealizada tiene un uso limitado. Uno de esos usos es diagnosticar las fortalezas relativas de diferentes mecanismos de retroalimentación. Luego se obtiene una estimación de la sensibilidad climática a un forzamiento para el caso en el que la retroalimentación neta sigue siendo negativa y el sistema alcanza un nuevo estado de equilibrio ( ΔEEI=0 ) después de que haya pasado algún tiempo: [10] : 19-20
La incertidumbre sobre las reacciones del cambio climático tiene implicaciones para la política climática. Por ejemplo, la incertidumbre sobre la retroalimentación del ciclo del carbono puede afectar los objetivos de reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero ( mitigación del cambio climático ). [89] Los objetivos de emisiones a menudo se basan en un nivel objetivo de estabilización de las concentraciones atmosféricas de gases de efecto invernadero, o en un objetivo para limitar el calentamiento global a una magnitud particular. Ambos objetivos (concentraciones o temperaturas) requieren una comprensión de los cambios futuros en el ciclo del carbono. Si los modelos proyectan incorrectamente cambios futuros en el ciclo del carbono, entonces se podrían no alcanzar los objetivos de concentración o temperatura. Por ejemplo, si los modelos subestiman la cantidad de carbono liberado a la atmósfera debido a retroalimentaciones positivas (por ejemplo, debido al deshielo del permafrost), entonces también pueden subestimar el alcance de las reducciones de emisiones necesarias para cumplir con un objetivo de concentración o temperatura. [ cita necesaria ]
Curiosamente, la retroalimentación verdadera es consistentemente más débil que el valor de humedad relativa constante, lo que implica una reducción pequeña pero sólida de la humedad relativa en todos los modelos; en promedio, las nubes parecen proporcionar una retroalimentación positiva en todos los modelos.
Pero el modelo CESM2 proyectó temperaturas terrestres del Eoceno temprano superiores a los 55 grados Celsius (131 F) en los trópicos, lo cual es mucho más alto que la tolerancia a la temperatura de la fotosíntesis de las plantas, lo que entra en conflicto con la evidencia fósil. En promedio en todo el mundo, el modelo proyectó temperaturas superficiales al menos 6 C (11 F) más cálidas que las estimaciones basadas en evidencia geológica.
Pero para la ronda CMIP6 de 2019, 10 de 55 modelos tenían sensibilidades superiores a 5°C, una marcada diferencia. Los resultados también estaban en desacuerdo con un estudio histórico que evitó los resultados de modelos globales y en su lugar se basó en el paleoclima y registros de observación para identificar la sensibilidad climática de la Tierra. Descubrió que el valor se sitúa entre 2,6°C y 3,9°C.
El material se copió de esta fuente, que está disponible bajo una licencia Creative Commons Attribution 3.0 Unported. doi : 10.5194/acpd-12-19799-2012 . hdl : 20.500.11850/58316 .La retroalimentación climática neta es negativa ya que el sistema climático actúa para contrarrestar el forzamiento; de lo contrario, el sistema sería inestable.
