El clima como sistema complejo

Información

Antes de comenzar... ¿Qué es el tiempo atmosférico y el clima? ¿cuáles son los elementos y factores del clima?

Es frecuente escuchar a través de los medios de comunicación o incluso en el lenguaje común, el empleo de los términos tiempo y clima sin hacer ninguna distinción, como si fueran sinónimos. Sin embargo, no son sinónimos y es preciso clarificar el significado de ambos.

El tiempo atmosférico, es el estado de la atmósfera en un momento y lugar dado. Mientras que el clima se refiere a los diferentes estados de tiempo en un periodo de 30 años. Por ello podemos decir que el clima es una película de la cual el tiempo no es más que una instantánea de la misma.

Mapa mental que muestra en la izquierda, los elementos del clima (humedad, precipitación, presión atmosférica, temperatura y vientos) y en la derecha, los factores del clima (Altitud, corrientes marinas, distancia al mar, latitud y relieve) — Álvarez, Jonás (CC BY-SA)

Apoyo visual

SMN. ¿El pronóstico del día, es del tiempo o del clima?

Tarjetas de memoria

Pulsa sobre las tarjetas para descubrir qué esconden y encuentra las parejas correspondientes.

Al terminar el juego, anota el código secreto. Lo necesitarás más adelante.

{"typeGame":"FlipCards","author":"Alvarez, Jonás","randomCards":true,"instructions":"

Pulsa sobre las tarjetas para descubrir qué esconden y encuentra las parejas correspondientes.

Al terminar el juego, anota el código secreto. Lo necesitarás más adelante.

","showMinimize":true,"itinerary":{"showClue":false,"clueGame":"Felicidades, el código es SISTEMA","percentageClue":100,"showCodeAccess":false,"codeAccess":"Cambio","messageCodeAccess":"¿?"},"cardsGame":[{"url":"","x":0,"y":0,"author":"","alt":"","audio":"","color":"#000000","backcolor":"#ffffff","eText":"PRECIPITACI%C3%93N","urlBk":"resources/Weather_Flat-22.png","xBk":0,"yBk":0,"authorBk":"","altBk":"","audioBk":"","colorBk":"#000000","backcolorBk":"#ffffff","eTextBk":""},{"url":"","x":0,"y":0,"author":"","alt":"","audio":"","color":"#000000","backcolor":"#ffffff","eText":"TEMPERATURA","urlBk":"resources/Weather_Flat-13.png","xBk":0,"yBk":0,"authorBk":"","altBk":"","audioBk":"","colorBk":"#000000","backcolorBk":"#ffffff","eTextBk":""},{"url":"","x":0,"y":0,"author":"","alt":"","audio":"","color":"#000000","backcolor":"#ffffff","eText":"VIENTOS","urlBk":"resources/Weather_Flat-31.png","xBk":0,"yBk":0,"authorBk":"","altBk":"","audioBk":"","colorBk":"#000000","backcolorBk":"#ffffff","eTextBk":""},{"url":"","x":0,"y":0,"author":"","alt":"","audio":"","color":"#000000","backcolor":"#ffffff","eText":"CORRIENTES%20MARINAS","urlBk":"resources/flat-42.png","xBk":0,"yBk":0,"authorBk":"","altBk":"","audioBk":"","colorBk":"#000000","backcolorBk":"#ffffff","eTextBk":""},{"url":"","x":0,"y":0,"author":"","alt":"","audio":"","color":"#000000","backcolor":"#ffffff","eText":"RELIEVE","urlBk":"resources/flat-43.png","xBk":0,"yBk":0,"authorBk":"","altBk":"","audioBk":"","colorBk":"#000000","backcolorBk":"#ffffff","eTextBk":""},{"url":"","x":0,"y":0,"author":"","alt":"","audio":"","color":"#000000","backcolor":"#ffffff","eText":"TIEMPO%20ATMOSF%C3%89RICO","urlBk":"resources/flat-33.png","xBk":0,"yBk":0,"authorBk":"","altBk":"","audioBk":"","colorBk":"#000000","backcolorBk":"#ffffff","eTextBk":""}],"isScorm":0,"textButtonScorm":"Guardar la puntuación","repeatActivity":false,"textAfter":"","version":1.3,"percentajeCards":100,"type":3,"showSolution":true,"timeShowSolution":3,"time":5,"msgs":{"msgSubmit":"Enviar","msgClue":"¡Genial! La pista es:","msgCodeAccess":"Código de acceso","msgPlayAgain":"Jugar otra vez","msgPlayStart":"Pulse aquí para jugar","msgScore":"Puntuación","msgErrors":"Errores","msgHits":"Aciertos","msgMinimize":"Minimizar","msgMaximize":"Maximizar","msgCool":"¡Bien!","msgFullScreen":"Pantalla Completa","msgExitFullScreen":"Salir del modo pantalla completa","msgSuccesses":"¡Correcto! | ¡Excelente! | ¡Genial! | ¡Muy bien! | ¡Perfecto!","msgFailures":"¡No era eso! | ¡Incorrecto! | ¡No es correcto! | ¡Lo sentimos! | ¡Error!","msgNoImage":"Pregunta sin imágenes","msgEndGameScore":"Antes de guardar la puntuación comience la partida.","msgScoreScorm":"La puntuación no se puede guardar porque esta página no forma parte de un paquete SCORM.","msgOnlySaveScore":"¡Sólo puede guardar la puntuación una vez!","msgOnlySave":"Sólo puede guardar una vez","msgInformation":"Información","msgYouScore":"Su puntuación","msgAuthor":"Autoría","msgOnlySaveAuto":"Su puntuación se guardará después de cada pregunta. Sólo puede jugar una vez.","msgSaveAuto":"Su puntuación se guardará automáticamente después de cada pregunta.","msgSeveralScore":"Puede guardar la puntuación tantas veces como quiera","msgYouLastScore":"La última puntuación guardada es","msgActityComply":"Ya ha realizado esta actividad.","msgPlaySeveralTimes":"Puede realizar esta actividad cuantas veces quiera","msgClose":"Cerrar","msgAudio":"Audio","msgPreviousCard":"Anterior","msgNextCard":"Siguiente","msgNumQuestions":"Número de tarjetas","msgTrue":"Verdadero","msgFalse":"Falso","msgTryAgain":"Necesita al menos un %s% de respuestas correctas para conseguir la información. Vuelva a intentarlo.","mgsAllQuestions":"¡Completadas las preguntas!","msgTrue1":"Has acertado. Es la cara correcta.","msgTrue2":"Has fallado. No es la cara correcta.","msgFalse1":"Has acertado. No es la cara correcta.","msgFalse2":"Has fallado. Es la cara correcta.","mgsClickCard":"Pulsa en la tarjeta","msgEndTime":"Acabó el tiempo de juego. Tu puntuación es %s.","msgEnd":"Finalizar","msgEndGameM":"Has completado el juego. Tu puntuación es %s."}}

0 1 2 3 4 5

Su navegador no es compatible con esta herramienta.

Lee

El balance energético terrestre

El Sol provee de la energía que calienta e ilumina a la Tierra. Regula la vida animal, vegetal y humana. Gracias a la luz, los vegetales puede realizar la fotosíntesis. También influye sobre los mecanismos climáticos como la evaporación o la condensación que alimentan a las precipitaciones; entre otros muchos sistemas de los cuales el la energía del Sol es su motor. Por lo tanto, sólo una parte de la energía solar es la responsable de procesos complejos que tienen lugar en la atmósfera. Ésta atmósfera es clave en el mantenimiento del equilibrio entre la recepción de la radiación solar y la emisión de radiación infrarroja. La atmósfera devuelve al espacio la misma energía que recibe del Sol. Esta acción de equilibrio se llama balance energético terrestre y permite mantener la temperatura posibilitando la vida en el planeta.

En el sistema climático existe un balance entre las entradas y salidas de energía del sistema. Si el balance es positivo, o sea es mayor la energía que ingresa que la que egresa, se produce un calentamiento; si ocurre lo contrario el balance es negativo, y ocurre un enfriamiento. A escala planetaria y considerando largos períodos de tiempo el balance de energía debe ser cero.

Energía de entrada = Energía de salida
Energía del sol = Energía reflejada + Radiación infrarroja emitida
Energía entrante – Energía saliente = 0 (cero)

Lo más interesante de este sistema complejo es que a su vez, el clima responde directa e indirectamente a estas perturbaciones mediante una serie de mecanismos de retroalimentación (feedback) en una tendencia a lograr nuevamente el equilibrio radiativo.
Observando la ecuación con color verde (2), es evidente que existen tres formas fundamentales para modificar el balance radiativo de la Tierra:

Variación de la radiación solar incidente (por ejemplo: mediante cambios en la órbita terrestre o en el propio Sol). Se trata de forzantes externas astronómicas, que no pueden ser influidas por el Sistema Climático.
Variación en la fracción de la radiación solar reflejada, por ejemplo, mediante cambios en la envoltura de las nubes, las partículas de la atmósfera o la vegetación, es decir el albedo.
Variación en la radiación infrarroja (de onda larga) emitida hacia el espacio, por ejemplo: mediante cambios en las concentraciones de gases de efecto invernadero, que modifican el espectro de emisión (ventanas de radiación).

El balance energético de la Tierra describe el equilibrio entre la energía radiante que llega a la Tierra procedente del Sol y la energía que fluye desde la Tierra de vuelta al espacio. — NASA. *Earth energy budget* (Dominio público)

Forzamiento climático y radiativo

Forzamiento radiativo es la medida de la influencia que un factor climático ejerce en el cambio del balance de la energía entrante y saliente en el sistema atmosférico terrestre y es un índice de la importancia del factor como mecanismo potencial del cambio climático. El término es muy similar al forzamiento climático que hace referencia a factores que afectan el clima en general, y si bien se relaciona con el balance radiativo que afecta específicamente a la temperatura, su alcance es más amplio. Según el IPCC el equilibrio radiativo controla la temperatura de la superficie terrestre.

En el siguiente cuadro se comparan los valores de forzamiento radiativo del año 2005 en relación a las condiciones del periodo preindustrial definidas en 1750 y se expresan en watts por metro cuadrado (W/ m2) para procesos naturales y antropogénicos, conjuntamente con la extensión geográfica típica (escala espacial) del forzamiento y del nivel de conocimiento científico (NCC - LOSU en el gráfico) evaluado. Dentro de los procesos antropogénicos se incluyen gases de efecto invernadero de larga permanencia dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O) y otros gases, el albedo de superficie (uso de la tierra y relación nieve/suelo). Entre los factores naturales se incluyen los aerosoles (nubes, polvo y otros aerosoles atmosféricos). Los aerosoles de origen volcánico aportan un forzamiento natural adicional pero no se incluyen en el cuadro debido a su naturaleza episódica. Se muestra también el forzamiento radiativo neto antropogénico y su margen de variación.

Forzamiento radiativo (FR) medio mundial y su intervalo de probabilidad de un 90% en 2005 para varios agentes y mecanismos. Las columnas de la derecha especifican los mejores cálculos de intervalos de probabilidad (valores FR); la extensión geográfica típica del forzamiento (escala espacial); y el nivel de conocimiento científico (LOSU, en sus siglas en inglés) que indica el nivel de confianza científica. Los errores del CH4, N2O y halocarbonos aparecen juntos. Se muestra, además, el forzamiento radiativo antropogénico y sus valores. Los mejores cálculos y los niveles de incertidumbre se pueden obtener sumando directamente periodos concretos para obtener valores mostrados, debido a los niveles de incertidumbre asimétrica de algunos factores. Se ha utilizado la técnica Monte Carlo. Los otros factores de forzamiento que no se incluyen en este gráfico se consideran con muy bajo LOSU. Los aerosoles volcánicos constituyen otra forma de forzamiento natural pero no se incluyen por su naturaleza episódica. La escala de las estelas lineales no incluye otros efectos posibles derivados de la aviación sobre la nubosidad. (b) Distribución de probabilidad del forzamiento radiativo medio mundial combinado de todos los agentes antropogénicos mostrados en (a). La distribución se calcula al unir los mejores cálculos y las incertidumbres de cada componente. Los periodos negativos del forzamiento aumentan significativamente la amplitud de la distribución, ya que su incertidumbre es mayor que en los periodos positivos. — IPCC. *Forzamiento Radiativo Promedio Mundial* (Todos los derechos reservados)

Apoyo visual

INTEF. Balance energético de la Tierra (CC BY)

Actividad 1

Revisa la imagen del forzamiento radiativo mundial y responde las siguientes preguntas:

¿Cuál es el valor total del forzamiento radiativo (en Watts por metro cuadrado) de las actividades naturales? ¿y de las actividades antropogénicas (humanas)?
De las actividades antropogénicas, ¿cuál factor tiene el mayor valor? ¿A qué categoría pertenece esto?
¿Cuál de los factores tiene un efecto tanto de enfriamiento como de calentamiento en el clima?
¿Por qué se selecciona el año 1750 como línea base?

Obra publicada con Licencia Creative Commons Reconocimiento No comercial 4.0