Para hacer frente a este problema, se iniciaron en los 90 negociaciones internacionales para limitar las emisiones de dióxido de carbono y metano.
El cambio climático es uno de los desafíos globales que a los que se
enfrenta la sociedad hoy en día y al que se enfrentará en el futuro. Del
cambio climático se esperan consecuencias sociales, económicas y
ambientales. Para hacer frente a este problema, se iniciaron en los 90
negociaciones internacionales para limitar las emisiones de dióxido de
carbono y metano. Las Naciones Unidas y la Organización Meteorológica
Mundial establecieron el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el
Cambio Climático (IPCC) con el fin de dar asesoramiento científico sobre
las causas, los impactos y las estrategias de adaptación y mitigación.
Aquí se hace un breve resumen acerca de los enfoques actuales de la
evaluación del impacto del cambio climático, haciendo hincapié en los
eventos extremos naturales, como son las sequías o las olas de calor.
Por último, se exponen las consecuencias potenciales del cambio
climático en el ciclo hidrológico en España.
[Malaak Kallache, IMDEA Agua]
La Existencia del Cambio Climático
Desde hace varias décadas, la humanidad se ha dado cuenta de su
capacidad para cambiar las condiciones ambientales, incluso a escala
global. La aparición y la estabilización del agujero de ozono puede
servir como un ejemplo de la interacción entre la ecosfera y la
antroposfera a escala global. Ya en la decáda de 1860, científicos como
Tyndall [1861] reconocieron el efecto invernadero de la tierra. Luego,
durante las décadas de 1980 y 1990, una conciencia científica comenzó a
surgir exponiendo que la emisión de “gases de efecto invernadero”
(básicamente dióxido de carbono y metano) a la atmósfera estaba dando
lugar a un aumento de la temperatura global. Este efecto se denomina hoy
en día “calentamiento global” o “cambio climático” y se ha demostrado
de muchas maneras por la Ciencia [véase, por ejemplo, el IPCC 2001,
IPCC, 2007]. Desde hace varias décadas la preocupación por el cambio
climático y sus impactos potencialmente críticos ha despertado la
atención internacional. Un hito en las negociaciones internacionales fue
la firma del protocolo de Kyoto en 1997. Sin embargo, tras el fracaso
de la Cumbre del Clima de la ONU en Copenhague 2009 (COP15), parece que
estamos lejos de determinar una estrategia común global para mitigar el
cambio climático. En Copenhague no pudieron ser adoptados compromisos
vinculantes en cuanto a emisiones de CO2, a pesar de que la gran mayoría de los países estaban de acuerdo.
Origen y Impacto del Cambio Climático
Hoy en día la detección y atribución del cambio climático así como su
impacto sobre la sociedad y la naturaleza, forman ya parte de la
investigación científica. Es más, el Grupo Intergubernamental de
Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) fue establecido por las
Naciones Unidas y la Organización Meteorológica Mundial con el fin de
examinar las pruebas de los efectos antropogénicos en el cambio
climático. Esta institución también trabaja en la formulación de
posibles escenarios de emisiones de gases de efecto invernadero, con el
fin de predecir futuros cambios climáticos. Se espera que el próximo
informe de evaluación del IPCC vea la luz en 2013/2014 (véase
www.ipcc.ch). Los informes científicos de evaluación del IPCC [IPCC,
2007] muestran que es muy probable que la mayor parte del aumento
observado en las temperaturas medias mundiales desde mediados del siglo
XX se deba al aumento observado en las concentraciones gases de efecto
invernadero de origen antropogénico, es decir, el aumento de la
temperatura probablemente esté causado por el hombre. Sólo una pequeña
parte de los científicos pone este resultado en duda. Sin embargo, el
debate público es mucho más controvertido, impulsado por grupos con
intereses políticos o económicos [cf. RealClimate, 2011]. Cuando pasamos
de la pregunta “¿Existe el cambio climático provocado por el hombre o
no?” a preguntas como “¿Cómo será el cambio climático en el futuro?” o
“¿Cómo nos podemos enfrentar a este desafío?”, deben ser contempladas
muchas más incertidumbres, decisiones subjetivas e intereses. Así pues,
estas cuestiones tienen también importantes componentes políticos y
sociales, y no solamente científicos.
Estudios actuales sugieren graves consecuencias del cambio político a
nivel social, económico y ambiental [cf. Stern, 2006]. Aunque el cambio
climático va unido con un aumento muy lento de la temperatura, éste
podría causar un cambio en los valores extremos de diferentes variables
climáticas e hidrológicas (como olas de calor, inundaciones o fuertes
precipitaciones). Es una creencia generalizada que el cambio climático
conduce a un aumento de la frecuencia y magnitud de eventos climáticos
severos. Esto es confirmado por un gran número de registros
meteorológicos (por ejemplo, eventos con las temperaturas más altas, con
las precipitaciones más intentas o con las sequías más largas) que han
sido superados en las últimas dos décadas [FOE 1997]. El IPCC afirma que
“pequeñas variaciones en los valores medios del clima o en la
variabilidad climática pueden producir cambios relativamente grandes en
la frecuencia de los eventos extremos”, reconociendo que cambios
sustanciales en el comportamiento extremo no son impensables desde una
perspectiva científica [IPCC 2001]. Así pues, la preocupación no es
tanto por el aumento de la temperatura media de aproximadamente 0,74 ºC
que se ha producido desde 1906, sino sobre todo por la futura evolución
del clima.
Futuro Desarrollo
La cantidad de emisiones de dióxido de carbono (CO2) en el
futuro dependerá del desarrollo de la sociedad, por ejemplo, de sus
hábitos de consumo o su capacidad de innovación de nuevas tecnologías.
Para hacer frente a esta incertidumbre, varios escenarios han sido
diseñados para describir la posible evolución del medio ambiente y de la
sociedad en el futuro. Es el caso del Informe especial sobre escenarios
de emisiones (IE-EE) del IPPCC, que contempla especialmente los cambios
en las emisiones y en las concentraciones de gases de efecto
invernadero y de aerosoles, ver Nakicenovic et al., [2000]). Las cuatro
principales líneas evolutivas que describen los escenarios combinan dos
conjuntos de tendencias divergentes: una conjunto varía entre grandes
valores económicos y grandes valores ambientales, mientras que el otro
conjunto varía entre la creciente globalización y regionalización. Las
líneas evolutivas se resumen del modo siguiente:
A1: Un mundo futuro de rápido crecimiento económico, con la población
mundial alcanzando su máximo a mediados de siglo y disminuyendo
posteriormente, y con la rápida introducción de nuevas tecnologías más
eficientes.
A2: Un mundo muy heterogéneo con un continuo incremento de la
población mundial y con un crecimiento económico orientado
regionalmente y más fragmentado y lento que en las otras líneas
evolutivas.
B1: Un mundo convergente con la misma población global que en la
línea evolutiva A1, pero con cambios rápidos en las estructuras
económicas que lleven hacia una economía de servicios y de la
información, con reducciones en el consumo de materiales, y la
introducción de tecnologías limpias y eficientes en relación con los
recursos.
B2: Un mundo en el que destacan las soluciones locales a la
sostenibilidad económica, social y ambiental, con una población en
continuo crecimiento (pero menor que en A2) y con un desarrollo
económico intermedio.
Las proyecciones realizadas con estos grupos de escenarios
principales, estiman que el calentamiento medio del aire superficial al
final de este siglo iría desde los 1.8ºC en un escenario de bajas
emisiones (B1) hasta los 4.0ºC para el escenario de altas emisiones
(A1FI, sub-escenario de A1) [IPCC, 2007]. Sin embargo, estas cifras
están sujetas a debate científico y es posible que varíen en el próximo
informe del IPCC en 2013.
Para períodos futuros no hay observaciones disponibles. Por lo tanto,
el impacto del cambio climático en futuros períodos de tiempo
comúnmente se explora por medio de proyecciones de modelos de
circulación general (MCG) [véase, por ejemplo, Baettig et al., 2007].
Estos modelos dinámicos tienen la finalidadad de simular el cambio del
clima debido a las cambio en condiciones de las zonas límite (por
ejemplo, la temperatura de la superficie del mar). Típicamente combinan
un componente atmosférico y un componente marino. La superficie del mar
es la interfaz: Aquí se producen las transferencias del agua
(evaporación/ precipitación) y de momentum. Un acoplamiento exacto de la
rápida atmósfera en el lento océano (con larga memoria) es esencial
para simular los sistemas atmosféricos a gran escala, por ejemplo, el
Niño – Oscilación Sur (ENOS). Varios grupos de científicos han
desarrollado diferentes modelos MCG, que pueden dar resultados
divergentes, pero entre los que no puede identificarse hasta ahora un
mejor modelo. Los resultados de las distintas simulaciones son evaluados
y presentados en grandes proyectos de intercomparación de modelos
[véase, por ejemplo CMIP5, 2008]. Para los estudios de análisis del
cambio climático, estos modelos se ejecutan bajo condiciones actuales
(aquí se utiliza comúnmente el control 20C3M, lo que se traduce en un
aumento de los gases de efecto invernadero y de los aerosoles de
sulfato, tal y como ha ocurrido en el siglo XX) y bajo escenarios que
representan supuestos acerca de la posible evolución del medio ambiente y
de la sociedad. Por lo general, un estudio ejecutará el mismo modelo
varias veces, trabajará con diferentes modelos MCG y bajo diferentes
escenarios, con la finalidad de obtener una estimación de la
variabilidad de los resultados debido a la incertidumbre sobre los
parámetros iniciales, sobre el modelo y sobre las condiciones futuras.
La variables climáticas a una escala regional más detallada, son
generadas por modelos climáticos regionales (MCR) [cf., por ejemplo,
Rummukainen, 2010], y por modelos hidrológicos cuando las variables
hidrológicas son examinadas [cf., Por ejemplo, Jones et al., 2006]. Los
productos de los modelos son cuadriculados. Proporcionan, por ejemplo,
la precipitación total de una región con la forma de un rectángulo. Los
MCR pueden proporcionar información con resoluciones tan buenas como
pueden ser los 50 o 25 km. Sin embargo, este tipo de información
normalmente no se puede utilizar directamente para estudios de impacto
local. Para comparar los resultados de los modelos, que representan
celdas de una cuadrícula, y las observaciones, derivadas de las
estaciones (localizaciones de puntos), tienen que ser llevados a un
mismo nivel. Esto se realiza bien mediante la regionalización de las
observaciones, o bien mediante la reducción de escala de los resultados
de los modelos. Se han propuesto distintas maneras para reducir la
escala, tanto para valores valores medios [Fowler et al., 2007] como
para valores extremos [cf. Friederichs and Hense, 2007; Benestad, 2009;
Cannon, 2010].
Análisis de los Valores Extremos
El análisis de los valores extremos desempeña un papel importante en
los estudios del cambio climático y de la gestión de los recursos
hídricos, como por ejemplo, en el diseño de construcciones destinadas a
la protección frente a inundaciones, como presas y diques. Este análisis
se puede hacer con observaciones o con resultados a partir de modelos
(con reducción de escala). Los índices son un instrumento frecuentemente
utilizado para describir las características de los fenómenos
climáticos extremos y su cambio [Beniston et al, 2004; Baettig et al,
2007]. Comúnmente los índices resumen los datos que están por encima de
un cierto umbral, como por ejemplo el número de días al año en el que la
temperatura en un lugar determinado supera los 30°C, o “el año más
caloroso en 20 años”. Sin embargo, en muchas aplicaciones los eventos
extremos son poco frecuentes, como ocurre con las inundaciones o las
tormentas. En estos casos, la evaluación de eventos muy extremos ya no
puede basarse en el recuento de evento, y hay que basarse en estudios
estadísticos de los valores extremos (EVT) [cf. Embrechts et al., 1997].
Los EVT se ocupan de eventos poco frecuentes, y por eso una
distribución teórica (la distribución generalizada del valor extremo
[GEV] o la distribución de Pareto generalizada) es la que se ajusta a
estos eventos. Los resultados se obtienen a partir de este modelo
estadístico. Mediante el adecuado uso de técnicas de estimación de
parámetros es posible conseguir una evaluación de la incertidumbre de
los indicadores estadísticos derivados, como los cuantiles y la tasa de
incidencia. La estimación de periodos de retorno para inundaciones que
se repiten cada 100 años es un importante ejemplo y es útil en la
gestión del agua. Los EVT han evolucionado constantemente desde el
fundamental trabajo de Gumbel [1958] [cf. Coles, 2001;. Katz et al,
2005], jugando un papel importante en los estudios de evaluación de
riesgos.
Impactos del Cambio Climático en los Valores Extremos
Es probable que los cambios en los valores climáticos e hidrológicos
extremos debidos al cambio climático tendrán el mayor impacto en la
sociedad en el futuro [Tebaldi et al, 2006; Alexander et al, 2009]. Los
cambios en los patrones de circulación atmosférica pueden aumentar el
riesgo de precipitaciones e inundaciones extremas [Frei et al., 2000;
IPCC, 2001]. Esto se debe a que la capacidad de la atmósfera para
retener el agua crece con el aumento de temperatura. Se han observado
mayores y más intensas precipitaciones [cf. Osborn y col., 2000;
Kundzewicz y Schellnhuber, 2004]. Se espera que esta tendencia continúe.
Muchos estudios han hecho notar, por ejemplo, tendencias al alza tanto
en las precipitaciones medias como en los altos cuantiles de
precipitación en el hemisferio norte, y los modelos climáticos sugieren
que estas tendencias continuarán con el aumento del efecto invernadero
[Fowler et al., 2010]. Al mismo tiempo, se prevé (probablemente) un
aumento en la proporción de la superficie de la tierra con sequía
extrema, además de una tendencia a la sequía en el interior de los
continentes durante el verano, especialmente en las zonas subtropicales y
en latitudes bajas y medias [cf. Bates et al., 2008]. También hay gran
confianza en que la frecuencia y magnitud de muchos de los eventos
extremos relacionados con el clima (por ejemplo, las olas de calor o la
intensidad de los ciclones tropicales) se incrementarán con un aumento
de la temperatura de menos de 2°C por encima de los niveles de 1990, y
que este aumento y los daños relacionados serán mayores a temperaturas
más altas [Schär et al, 2004;. del IPCC, 2007].
Consecuencias en el Ciclo Hidrológico en España
Los impactos sobre el ciclo hidrológico no sólo dependen de la
temperatura, sino también del tipo de suelo y del uso de la tierra. La
evaluación de estos impactos es, pues, un tema de investigación actual y
plantea incertidumbres. En el sur de Europa se prevé un creciente
estrés hídrico, es decir, precipitacion y escorrentía anual decreciente
[IPCC, 2007]. Sin embargo, los cambios varían considerablemente de una
temporada a otra y entre regiones, dependiendo de diferencias en los
patrones de circulación atmosférica y en la carga de vapor de agua. El
Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente (MIMAM) prevé
en su evaluación de las consecuencias del cambio climático en España
[cf. Iglesias et al., 2005] una reducción de la escorrentía de 5% a 14%
para el año 2030, teniendo en cuenta dos escenarios (uno con 1ºC de
incremento de la temperatura media anual, y otro en el que además haya
una disminución de la precipitación del 5%). Las cuencas más afectadas
son las de Guadiana, Canarias, Segura, Júcar, Guadalquivir, y Sur y
Baleares.
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