¿En qué medida el calentamiento global depende del dióxido de carbono atmosférico?
La respuesta climática transitoria a las emisiones acumuladas de dióxido de carbono (TCRE) es la relación entre el cambio de temperatura superficial promedio global por unidad de dióxido de carbono (CO 2 ) emitido. [1] [2]
[3]
[4] Como el CO2 emitido puede permanecer en la atmósfera durante miles de años, esta respuesta es la cantidad en que cambia la temperatura global por la cantidad neta de dióxido de carbono total emitido por las actividades humanas a la atmósfera. [5] [6] [2] Los científicos coinciden en que la temperatura global cambia linealmente independientemente del camino tomado para alcanzar las emisiones máximas acumuladas de CO2 . [ 7] [8] [2] Esto significa que para una cantidad específica de emisiones acumuladas de CO2 , se puede esperar un cambio conocido de la temperatura global (dentro de un rango de incertidumbre), lo que indica que mantener el cambio de la temperatura global por debajo de umbrales específicos es un problema de limitación de las emisiones acumuladas de CO2 , lo que lleva a la idea de un presupuesto de carbono . [2] [9] [3]
Cálculo
Fórmulas
El TCRE se puede calcular a partir de una fórmula que representa la relación entre el cambio de temperatura y las emisiones acumuladas de carbono (medidas como CO2 ) , que es el carbono neto que queda en la atmósfera después de tener en cuenta las fuentes y los sumideros pertinentes. [6] Como medida del cambio de carbono atmosférico, el TCRE parametriza la sensibilidad del clima al dióxido de carbono para formular un valor que es el cambio de temperatura (°C) por billón de toneladas de carbono emitidas (Tt C). [6] [5] Esto se representa mediante la siguiente fórmula:
[6]
dónde,
- ΔT = cambio de temperatura global promedio (°C)
- E T = emisiones acumuladas de dióxido de carbono (Tt C)
- ΔC A = cambio en el carbono atmosférico (Tt C)
y, 1Tt C = 3,7 Tt CO 2
La TCRE también puede definirse no en términos de respuesta de temperatura al carbono emitido, sino en términos de respuesta de temperatura al cambio en el forzamiento radiativo : [10]
[10]
dónde,
- RF = forzamiento radiativo (W/m2 ) tomado en la parte superior de la atmósfera (TOA)
Aquí se utiliza TCRE para evaluar el efecto lineal asumido que tiene el forzamiento radiativo sobre el cambio de temperatura en un análisis histórico. [10]
Modelado
El TCRE se modela utilizando modelos climáticos que simulan las emisiones de carbono aumentando las emisiones de CO 2 en un 1% por año desde los niveles preindustriales hasta que la concentración de CO 2 en la atmósfera se duplica (2 x CO 2 ) o se cuadruplica (4 x CO 2 ). [11] [6] [2] [9] Dado que todos estos experimentos comienzan con la misma concentración atmosférica inicial de CO 2 (alrededor de 285 ppm [12] ), la duplicación y cuadruplicación ocurren a los 70 y 140 años respectivamente. Diferentes parametrizaciones de modelado del TCRE incluyen: mantener las emisiones de CO 2 constantes después de cuadruplicarlas; [12] modelar las emisiones negativas netas después de duplicarlas o cuadruplicarlas; [7] detener las emisiones después de duplicarlas y continuar el modelo hasta 10.000 años; [13] o ejecutar escenarios RCP extendidos y evaluar el cambio de temperatura por emisiones acumuladas a altas concentraciones de CO 2. [8]
Respuesta de temperatura
Respuesta global
El cambio de temperatura global es aproximadamente linealmente proporcional a las emisiones acumuladas de carbono. [9] [2] Esto significa que para una cantidad dada de emisiones de carbono, se puede esperar razonablemente una cantidad relacionada de calentamiento global . [6] [14] El Sexto Informe de Evaluación del IPCC , que es la estimación más exhaustiva hasta 2021, [3] sugiere un TCRE probable de 1,4 °C–2,2 °C por Tt C (o 1000 Pg C), un estrechamiento del rango de 0,8° a 2,5 °C por Tt C estimado por el IPCC en 2013. [9]
Respuesta regional
Aunque la respuesta de la temperatura media global a las emisiones acumuladas es aproximadamente lineal, esta respuesta no es uniforme en todo el mundo. [2] [1] [15] Los cálculos de Leduc et al. (2016) del patrón geográfico de respuesta de la temperatura (el TCRE regional o RTCRE) muestran valores de cambio de temperatura bajos en las regiones oceánicas ecuatoriales y tropicales y valores altos de cambio de temperatura superiores a 4 °C/Tt C en el Ártico. [1] Asimismo, muestran una diferencia pronunciada en la respuesta de la temperatura entre la tierra y el océano, que se debe en gran medida a que el océano absorbe gran parte del calor. [1] [12] [16]
Respuesta regional a las precipitaciones
A diferencia de la respuesta positiva de la temperatura regional, el cambio de la precipitación regional a las emisiones acumuladas es positivo o negativo, según la ubicación. [15] Partanen et al., (2017) muestran una fuerte respuesta positiva de la precipitación en el Ártico con respuestas negativas (es decir, precipitación reducida) en partes del sur de África , Australia, América del Norte y del Sur. [15]
Presupuesto de carbono
El TCRE lineal observado y calculado conduce a la noción de un presupuesto de carbono. [9] [3] [17] Un presupuesto de carbono es “la cantidad máxima de emisiones netas acumuladas de dióxido de carbono (CO 2 ) antropogénico global que resultaría en limitar el calentamiento global a un nivel dado con una probabilidad dada, teniendo en cuenta el efecto de otros forzadores climáticos antropogénicos”. [4]
Véase también
Referencias
- ^ abcd Leduc, M.; Matthews, HD; de Elia, R. (4 de enero de 2016). "Estimaciones regionales de la respuesta climática transitoria a las emisiones acumuladas de CO2". Nature Climate Change . 6 (5): 474–478. doi :10.1038/NCLIMATE2913.
- ^ abcdefg Matthews, HD; Zickfeld, K.; Knutti, R.; Allen, MR (12 de enero de 2018). "Enfoque en emisiones acumuladas, presupuestos globales de carbono y las implicaciones para los objetivos de mitigación climática". Environmental Research Letters . 13 : 010201. doi : 10.1088/1748-9326/aa98c9 .
- ^ abcd Canadell, JG, Monteiro, PMS, Costa, MH, Cotrim da Cunha, L., Cox, PM, Eliseev, AV, Henson, S., Ishii, M., Jaccard, S., Koven, C., Lohila, A., Patra, PK, Piao, S., Rogelj, J., Syampungani, S., Zaehle, S., Zickfeld, K. (2021). "Cambio climático 2021: la base científica física. Contribución del Grupo de trabajo I al sexto informe de evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático". En Masson-Delmotte, V., Zhai, P., Pirani, A., Connors, SL, Péan, C., Berger, S., Caud, N., Chen, Y., Goldfarb, L., Gomis, MI, Huang, M., Leitzell, K., Lonnoy, E., Matthews, JBR, Maycock, TK, Waterfield, T., Yelekçi, O., Yu, R., Zhou, B. (eds.). Carbono global y otros ciclos y retroalimentaciones biogeoquímicas (PDF) . Cambridge University Press.
- ^ ab Matthews, JBR, Fuglestvedt, JS, Masson-Delmotte, V., Möller, V., Méndez, C., van Diemen, R., Reisinger, A., Semenov, S. (2021). "Cambio climático 2021: la base científica física. Contribución del Grupo de trabajo I al sexto informe de evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático". En Masson-Delmotte, V., Zhai, P., Pirani, A., Connors, SL, Péan, C., Berger, S., Caud, N., Chen, Y., Goldfarb, L., Gomis, MI, Huang, M., Leitzell, K., Lonnoy, E., Matthews, JBR, Maycock, TK, Waterfield, T., Yelekçi, O., Yu, R., Zhou, B. (eds.). Anexo VII: Glosario (PDF) . Cambridge University Press.
- ^ ab Allen, MR; Frame, DJ; Huntingford, C.; Lowe, JA; Meinshausen, M.; Meinshausen, N. (30 de abril de 2009). "Calentamiento causado por emisiones acumuladas hacia la billonésima tonelada". Nature . 458 (7242): 1163–1166. doi :10.1038/nature08019. PMID 19407800. S2CID 7459207.
- ^ abcdef Matthews, HD; Gillett, NP; Stott, PA; Zickfeld, K (11 de junio de 2009). "La proporcionalidad del calentamiento global con respecto a las emisiones acumuladas de carbono". Nature . 459 (7248): 829–832. doi :10.1038/nature08047. PMID 19516338. S2CID 4423773.
- ^ ab Zickfeld, K.; MacDougall, AH; Matthews, HD (12 de mayo de 2016). "Sobre la proporcionalidad entre el cambio de temperatura global y las emisiones acumuladas de CO2 durante períodos de emisiones netas negativas de CO2". Environmental Research Letters . 11 (5): 055006. doi : 10.1088/1748-9326/11/5/055006 . hdl : 20.500.11850/117254 .
- ^ ab Tokarska, KB; Gillett, NP; Weaver, AJ; Arora, VK; Eby, M. (23 de mayo de 2016). "La respuesta climática a cinco billones de toneladas de carbono". Nature Climate Change . 6 (9): 851–855. doi :10.1038/NCLIMATE3036.
- ^ abcde Collins, M.; Knutti, R.; Arblaster, J.; Dufresne, J.-L.; Fichefet, T.; Friedlingstein, P.; Gao, X.; Gutowski, WJ; Johns, T.; Krinner, G.; Shongwe, M.; Tebaldi, C.; Weaver, AJ; Wehner, M. (2013). Stocker, TF; Qin, D.; Plattner, G.-K.; Tignor, M.; Allen, SK; Boschung, J.; Nauels, A.; Xia, Y.; Bex, V. (eds.). "Cambio climático a largo plazo: proyecciones, compromisos e irreversibilidad". En: Cambio climático 2013: la base científica física. Contribución del Grupo de trabajo I al quinto informe de evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático . Cambridge University Press, Cambridge, Reino Unido y Nueva York, NY, EE. UU.
- ^ abc Myhre, Gunnar; Boucher, Olivier; Bréon, François-Marie; Forster, Piers; Shindell, Drew (marzo de 2015). "Disminución de la incertidumbre en la respuesta climática transitoria a medida que el forzamiento del CO2 domina el cambio climático futuro" (PDF) . Nature Geoscience . 8 (3): 181–185. doi :10.1038/ngeo2371. ISSN 1752-0908.
- ^ Williams, Richard G.; Goodwin, Philip; Roussenov, Vassil M.; Bopp, Laurent (2016). "Un marco para comprender la respuesta climática transitoria a las emisiones". Environmental Research Letters . 11 (1): 015003. doi : 10.1088/1748-9326/11/1/015003 . ISSN 1748-9326.
- ^ abc Gillett, Nathan P.; Arora, Vivek K.; Matthews, Damon; Allen, Myles R. (9 de septiembre de 2013). "Restricción de la relación entre el calentamiento global y las emisiones acumuladas de CO2 mediante simulaciones CMIP5*". Journal of Climate . 26 (18): 6844–6858. doi :10.1175/jcli-d-12-00476.1. S2CID 129808331.
- ^ Frölicher, Thomas L.; Paynter, David J. (2015). "Extensión de la relación entre el calentamiento global y las emisiones acumuladas de carbono a escalas temporales multimilenarias". Environmental Research Letters . 10 (7): 075002. doi : 10.1088/1748-9326/10/7/075002 . hdl : 20.500.11850/108132 . ISSN 1748-9326.
- ^ Frame, David J.; Macey, Adrian H.; Allen, Myles R. (21 de septiembre de 2014). "Emisiones acumuladas y política climática". Nature Geoscience . 7 (10): 692–693. doi :10.1038/ngeo2254.
- ^ abc Partanen, Antti-Ilari; Leduc, Martin; Matthews, H. Damon (2017). "Patrones de cambio climático estacional debido a emisiones acumuladas de CO 2". Environmental Research Letters . 12 (7): 075002. doi : 10.1088/1748-9326/aa6eb0 . ISSN 1748-9326.
- ^ Bryan, K.; Komro, FG; Manabe, S.; Spelman, MJ (1 de enero de 1982). "Respuesta climática transitoria al aumento del dióxido de carbono atmosférico". Science . 215 (4528): 56–58. doi :10.1126/science.215.4528.56. PMID 17790468. S2CID 10552825.
- ^ Rogelj, Joeri ; Forster, Piers M.; Kriegler, Elmar; Smith, Christopher J.; Séférian, Roland (18 de julio de 2019). "Estimación y seguimiento del presupuesto de carbono restante para objetivos climáticos estrictos". Nature . 571 (7765): 335–342. doi : 10.1038/s41586-019-1368-z . hdl : 10044/1/78011 . ISSN 0028-0836. PMID 31316194. S2CID 197542084.