La inercia climática o inercia del cambio climático es el fenómeno por el cual el sistema climático de un planeta muestra resistencia o lentitud para desviarse de un estado dinámico determinado . Puede acompañar a la estabilidad y otros efectos de retroalimentación dentro de sistemas complejos , e incluye la inercia exhibida por los movimientos físicos de materia e intercambios de energía. El término es un coloquialismo utilizado para abarcar y describir vagamente un conjunto de interacciones que extienden las escalas de tiempo en torno a la sensibilidad climática . La inercia se ha asociado con los impulsores y las respuestas al cambio climático.
Las crecientes emisiones de carbono de los combustibles fósiles son un factor inercial primario del cambio en el clima de la Tierra durante las últimas décadas, y han aumentado junto con la inercia socioeconómica colectiva de sus 8 mil millones de habitantes humanos. [1] [2] Muchos componentes del sistema han exhibido respuestas inerciales a este factor, también conocido como forzamiento . La tasa de aumento de la temperatura superficial global (TSG) se ha visto resistida especialmente por 1) la inercia térmica de la superficie del planeta, principalmente su océano, [3] [4] y 2) el comportamiento inercial dentro de su retroalimentación del ciclo del carbono . [5] Varias otras retroalimentaciones biogeoquímicas han contribuido a una mayor resiliencia. La energía almacenada en el océano después de las respuestas inerciales determina principalmente el cambio irreversible a corto plazo conocido como compromiso climático . [6]
Las respuestas inerciales de la Tierra son importantes porque proporcionan a la diversidad de vida del planeta y a su civilización humana más tiempo para adaptarse a un grado aceptable de cambio planetario. Sin embargo, un cambio inadaptable como el que acompaña a algunos puntos de inflexión solo puede evitarse si se comprende y mitiga tempranamente el riesgo de resultados tan peligrosos. [7] [8] Esto se debe a que la inercia también retrasa gran parte del calentamiento de la superficie a menos que se tomen medidas para reducir rápidamente las emisiones. [9] [10] Un objetivo de los modelos de evaluación integrados , resumidos por ejemplo como trayectorias socioeconómicas compartidas (SSP), es explorar los riesgos del sistema terrestre que acompañan a una gran inercia e incertidumbre en la trayectoria de los impulsores humanos del cambio. [11]
El registro paleoclimático muestra que el sistema climático de la Tierra ha evolucionado a lo largo de diversas vías y con múltiples escalas temporales. Sus estados relativamente estables, que pueden persistir durante muchos milenios, se han visto interrumpidos por períodos de transición cortos a largos de relativa inestabilidad. [13] : 19–72 Los estudios de sensibilidad e inercia climáticas se ocupan de cuantificar la manera más básica en que una perturbación forzada sostenida hará que el sistema se desvíe dentro o inicialmente lejos de su estado relativamente estable de la época actual del Holoceno . [14] [15]
Las " constantes de tiempo " son métricas útiles para resumir los impactos de primer orden (lineales) de los diversos fenómenos inerciales dentro de sistemas simples y complejos. Cuantifican el tiempo después del cual ocurre el 63% de una respuesta de salida completa luego del cambio escalonado de una entrada. Se observan a partir de datos o se pueden estimar a partir de una simulación numérica o un análisis de sistema global . En la ciencia del clima, estos métodos se pueden aplicar al ciclo energético de la Tierra , al ciclo del agua , al ciclo del carbono y a otros lugares. [12] Por ejemplo, el transporte y almacenamiento de calor en el océano, la criosfera, la tierra y la atmósfera son elementos dentro de un análisis térmico global. [16] [17] : 627 Los tiempos de respuesta al forzamiento radiativo a través de la atmósfera generalmente aumentan con la profundidad debajo de la superficie.
Las constantes de tiempo inerciales indican una tasa base para los cambios forzados, pero los valores largos no ofrecen garantía de una evolución del sistema a largo plazo a lo largo de una trayectoria uniforme. Se han identificado numerosos elementos de inflexión de orden superior que tienen diversos umbrales de activación y escalas temporales de transición dentro del estado actual de la Tierra. [18] [19] Dichos eventos podrían precipitar una reorganización no lineal de los flujos de energía internos junto con cambios más rápidos en el clima y/o en otros sistemas a escala regional o global. [13] : 10–15, 73–76
La respuesta de la temperatura superficial global (TSG) a una duplicación gradual de la concentración de CO 2 atmosférico , y su forzamiento resultante, se define como la Sensibilidad Climática de Equilibrio (ECS). La respuesta de ECS se extiende a escalas de tiempo cortas y largas, sin embargo, la constante de tiempo principal asociada con ECS ha sido identificada por Jule Charney , James Hansen y otros como una métrica útil para ayudar a guiar la formulación de políticas. [10] [20] Los investigadores también han utilizado RCP , SSP y otros escenarios similares para simular la tasa de cambios climáticos forzados. Por definición, ECS presupone que las emisiones en curso compensarán los sumideros de carbono oceánicos y terrestres después de la perturbación gradual del CO 2 atmosférico . [10] [21]
El tiempo de respuesta de la ECS es proporcional a la ECS y está regulado principalmente por la inercia térmica de la capa mixta superior y las capas oceánicas inferiores adyacentes. [16] Las constantes de tiempo principales ajustadas a los resultados de los modelos climáticos han variado desde unas pocas décadas cuando la ECS es baja, hasta un siglo cuando la ECS es alta. Una parte de la variación entre las estimaciones surge de diferentes tratamientos del transporte de calor hacia el océano profundo . [4] [10]
La inercia térmica es un término que se refiere a los retrasos observados en la respuesta de temperatura de un cuerpo durante las transferencias de calor. Un cuerpo con una gran inercia térmica puede almacenar una gran cantidad de energía debido a su capacidad calorífica volumétrica y puede transmitir energía de manera efectiva de acuerdo con su coeficiente de transferencia de calor . Las consecuencias de la inercia térmica se expresan inherentemente a través de muchas retroalimentaciones del cambio climático debido a sus dependencias de la temperatura; incluso a través de la fuerte retroalimentación estabilizadora de la respuesta de Planck .
El océano global es el mayor reservorio térmico de la Tierra que funciona para regular el clima del planeta , actuando como sumidero y fuente de energía. [3] La inercia térmica del océano retrasa parte del calentamiento global durante décadas o siglos. Se tiene en cuenta en los modelos climáticos globales y se ha confirmado mediante mediciones del contenido de calor del océano . [7] [23] La sensibilidad climática transitoria observada es proporcional a la escala de tiempo de inercia térmica del océano menos profundo. [24]
Incluso después de que se reduzcan las emisiones de CO2, el derretimiento de las capas de hielo persistirá y aumentará aún más el nivel del mar durante siglos. El transporte más lento de calor hacia las profundidades oceánicas extremas, los sedimentos terrestres subterráneos y las gruesas capas de hielo continuará hasta que se haya alcanzado el nuevo equilibrio del sistema terrestre . [25]
El permafrost también tarda más en responder al calentamiento del planeta debido a la inercia térmica, debido a los materiales ricos en hielo y al espesor del permafrost. [26]
La retroalimentación del ciclo del carbono de la Tierra incluye una retroalimentación positiva desestabilizadora (identificada como la retroalimentación clima-carbono) que prolonga el calentamiento durante siglos, y una retroalimentación negativa estabilizadora (identificada como la retroalimentación concentración-carbono) que limita la respuesta final del calentamiento a las emisiones de carbono fósil. El efecto a corto plazo posterior a las emisiones es asimétrico, siendo este último mecanismo aproximadamente cuatro veces mayor [5] [28] y da como resultado una contribución significativa de desaceleración neta a la inercia del sistema climático durante las primeras décadas posteriores a las emisiones. [9]
Dependiendo del ecosistema, los efectos del cambio climático pueden manifestarse rápidamente, mientras que otros tardan más en reaccionar. Por ejemplo, el blanqueamiento de los corales puede ocurrir en una sola estación cálida, mientras que los árboles pueden sobrevivir durante décadas en un clima cambiante, pero no pueden regenerarse. Los cambios en la frecuencia de los fenómenos meteorológicos extremos pueden alterar los ecosistemas como consecuencia de ello, dependiendo de los tiempos de respuesta individuales de las especies. [25]
El IPCC concluyó que la inercia y la incertidumbre del sistema climático, los ecosistemas y los sistemas socioeconómicos implican que se deben considerar márgenes de seguridad. Por lo tanto, se deben establecer estrategias, objetivos y calendarios para evitar interferencias peligrosas a través del cambio climático. Además, el IPCC concluyó en su informe de 2001 que la estabilización de la concentración atmosférica de CO 2 , la temperatura o el nivel del mar se ven afectados por: [25]
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