Escenario de Cambio Climático para la Argentina

por para Ciencia Hoy el . Publicado en Número 44.

Las posibles consecuencias del calentamiento climático global sobre el clima futuro de la Argentina.

La progresiva acumulación en la atmósfera de los gases que producen el efecto invernadero, dará lugar a un creciente aumento de la temperatura de la superficie de la Tierra. Este fenómeno denominado calentamiento global tendrá consecuencias en el clima y en lo procesos que dependen de él. En este artículo se presentan estimaciones basadas en modelos climáticos globales acerca de la incidencia futura del calentamiento global en el clima de la Argentina.

El dióxido de carbono (C02, el vapor del agua y otros gases que constituyen la atmósfera absorben parte de las radiaciones que emite la Tierra por lo que así disminuyen la transferencia de calor desde el planeta hacia el espacio exterior. Este fenómeno recibe el nombre de efecto invernadero (ver "El Efecto Invernadero"). Por extensión, los gases que intervienen en su generación se denominan gases invernadero. El efecto invernadero es indispensable para el desarrollo de las formas de vida propias del estado actual del planeta. En ausencia de gases invernadero, la temperatura media global de la atmósfera al nivel de la superficie de la Tierra sería de dieciocho grados Celsius bajo cero. Este valor debe compararse con la temperatura actual en la superficie de la Tierra, que es de quince grados Celsius sobre cero.

Mediciones sistemáticas a lo largo de los años señalan que la concentración atmosférica de gases invernadero ha ido aumentando significativamente desde el inicio de la era industrial (fines del siglo XVIII) como consecuencia del creciente uso de combustibles fósiles y de la destrucción de las selvas tropicales húmedas. Los conocimientos actuales de la física del clima señalan que la prolongación de esta tendencia conducirá a la intensificación del efecto invernadero, con el consiguiente ascenso de la temperatura media de la atmósfera próxima a la superficie de la Tierra. Este proceso se designa calentamiento global. El calentamiento global provocaría cambios en aspectos fundamentales del clima, tales como la circulación atmosférica y oceánica, la intensidad y distribución de la precipitación, la altura del nivel del mar y el grado de cobertura por la nieve y los hielos. Estos cambios no serian uniformes en todo el planeta, dado que asumirían características regionales y estacionales muy diversas.

La estimación de los efectos cuantitativos del calentamiento global sobre el clima del futuro implica la utilización de datos que no pueden conocerse actualmente con exactitud. En primer lugar, la tasa de emisión de gases invernadero en el futuro no está totalmente determinada, ya que en alguna medida depende de los comportamientos humanos que definirán las elecciones que la sociedad realice en el futuro con relación a temas tales como la utilización de combustibles fósiles. Teniendo esto en cuenta, en vez de una única estimación acerca de la tasa de emisión de gases invernadero, se ha propuesto un conjunto de hipótesis sobre los factores que afectan la futura composición de la atmósfera que se denominan escenarios de emisión de C02. En segundo lugar, aunque se conociera con precisión la tasa de emisión de gases invernadero, persistiría la incertidumbre, dado que todavía no es posible calcular con certeza cuál será la respuesta del sistema climático a variaciones en la composición de la atmósfera. Las incertidumbres en el grado de emisión y en sus efectos sobre el clima pueden ser expresadas cuantitativamente definiendo rangos de variaciones posibles (esto es, estimando entre qué valores mínimo y máximo se ubicarán las variables climáticas), y niveles de confianza que proporcionan una medida del nivel de incertidumbre en el procedimiento de evaluación de un determinado cambio climático.

Una forma de exponer el conjunto de la información actualmente disponible sobre la posible evolución del clima, para poder aplicarla a las evaluaciones de impacto del cambio climático, son los llamados escenarios climáticos. Un escenario de cambio climático es una descripción espacial y temporal, físicamente consistente, de rangos plausibles de las condiciones climáticas futuras, basada en un cierto número de suposiciones y en la actual comprensión científica de nuestro sistema climático.Una de las herramientas más confiables para investigar la posible respuesta del clima a futuras variaciones en la composición de la atmósfera son los llamados modelos climáticos globales (MCG). Estos son modelos matemáticos que incorporan en sus ecuaciones la descripción de los procesos físicos y de las interacciones fundamentales entre las componentes más importantes del sistema climático -atmósfera, hidrosfera, litosfera y biosfera- (ver "Modelos climáticos globales y experimentos climáticos").

Las emisiones de C02 y de otros gases invernadero están relacionadas con factores tales como el aumento de la población, el crecimiento económico, el costo y la disponibilidad de fuentes de energía, las pautas de producción y consumo, y cambios de prácticas en el uso de la Tierra, entre otros. El Intergovernamental Panel on Climate Change (IPCC) es un organismo internacional creado conjuntamente por la Organización Meteorológica Mundial y el Programa de la Naciones Unidas para el Medio Ambiente, a fin de evaluar la información científica sobre el cambio climático, estimar sus impactos ambientales y socioeconómicos, y trazar estrategias de respuesta al fenómeno. El IPCC ha elaborado seis escenarios alternativos que designó en sus documentos como lS92a, hasta 1S92f, basados en diferentes hipótesis sobre la futura evolución de dichos factores. Las proyecciones hasta el año 2100 de las emisiones antropogénicas de C02 para cada uno de esos seis escenarios son mostradas en la figura 1. Por ejemplo, considerando que la atmósfera retiene un 46% del C02 emitido, un escenario de emisión intermedio como el lS92a estima una duplicación del C02 atmosférico hacia el año 2050. Estas proyecciones han sido tomadas en cuenta en el desarrollo del escenario de cambio climático para la Argentina presentado en este artículo.

FIG 1. Los cinco escenarios de evolución de las emisoras antropogénicas (producción de nergía, fabricación de cemento y deforestación) de C02 de acuerdo con las estimaciones del IPCC. Cada uno de ellos está expresado en una curva grafica de la emisión promedio de C02, calculada para cada año a partir de 1990 en miles de millones de toneladas de carbono por año (Gt C/año). FIG 1. Los cinco escenarios de evolución de las emisoras antropogénicas (producción de nergía, fabricación de cemento y deforestación) de C02 de acuerdo con las estimaciones del IPCC. Cada uno de ellos está expresado en una curva grafica de la emisión promedio de C02, calculada para cada año a partir de 1990 en miles de millones de toneladas de carbono por año (Gt C/año).

El IPCC también ha desarrollado escenarios de calentamiento medio para toda la Tierra para el período 1990-2100. Los más recientes, publicados en 1996, consideran los mencionados escenarios de emisión, así como una estimación del rango de sensibilidad en la respuesta del sistema climático a los cambios en las concentraciones de gases atmosféricos. Los nuevos escenarios de calentamiento global del IPCC, mostrados en las curvas de la figura 2, consideran tres casos básicos:

a) "alto", resultante de la combinación del escenario de emisión más alto (lS92a) y la máxima sensibilidad climática estimada;
b) "intermedio", combinación del escenario de emisión lS92a y una sensibilidad climática intermedia y
c) "bajo", combinación del escenario de emisión más bajo (lS92c) y una baja sensibilidad climática.

Nótese que los valores graficados en las figuras 1 y 2 corresponden a promedios de toda la Tierra, y no tienen en cuenta las incertidumbres mayores que se originan cuando se intenta determinar de qué modo el calentamiento global se expresará en el clima de cada región del planeta y en distintas épocas del año. Para abordar el problema de la caracterización regional del cambio climático en la Argentina hemos utilizado la información provista por cinco MCG (ver recuadro "Modelos climáticos globales y experimentos climáticos") diseñados por equipos de investigación de Alemania, Australia, Estados Unidos, e Inglaterra identificados más adelante. En estos experimentos se reproducen los aspectos fundamentales del clima terrestre actual (experimentos de control), y aquellos cambios que resultarían de un aumento progresivo de la concentración de C02, tal como el previsto por el escenario de emisión lS92a (Figura 1).

FIG 2. Escenarios "alto", "medio" y "bajo" de calentamiento global del IPCC (IPCC, 1996). Los datos están expresados como grados Celsius de aumento de la temperatura media mundial a partin de 1980. FIG 2. Escenarios "alto", "medio" y "bajo" de calentamiento global del IPCC (IPCC, 1996). Los datos están expresados como grados Celsius de aumento de la temperatura media mundial a partin de 1980.

Cada modelo climático es capaz de reproducir las características conocidas de nuestro clima actual con diferente grado de exactitud, debido a diferencias metodológicas y a su estado de desarrollo. Esto también se refleja en las respectivas simulaciones de un clima modificado por una nueva composición gaseosa de la atmósfera, cuyos resultados no son completamente coincidentes. En particular, la magnitud del calentamiento medio global de la atmósfera en superficie que simulan los modelos, luego de alcanzar un equilibrio climático con el doble de la concentración actual de C02, difiere ligeramente entre ellos (1,5 a 4,5 grados Celsius) y constituye una medida de la sensibilidad climática propia de cada modelo.

En la metodología que hemos empleado para investigar los posibles cambios a nivel regional, las variaciones climáticas son expresadas por grado de calentamiento global del modelo (normalización>. De esta manera se obtienen mapas de variaciones climáticas de temperatura, lluvia y otras variables que resultan comparables entre sí, ya que no son influidos por la diferente sensibilidad climática de los modelos. De este modo se evidencian las semejanzas y diferencias entre patrones de cambio.

Luego, para obtener un patrón único y consensuado del cambio climático regional, se calcula el promedio ponderado de las variaciones climáticas simuladas por cada uno de los MCG. (Un promedio ponderado, además de tener en cuenta los valores que se promedian, asigna a cada uno de ellos un peso distinto para calcular el promedio. Ello se logra multiplicando cada valor por un factor de ponderación.) El factor de ponderación se calcula teniendo en cuenta la eficiencia con que cada modelo climático simula el clima contemporáneo de toda la región en los experimentos de control. En las figuras 3 y 4, que se analizan más adelante, se presentan campos medios ponderados de variación de temperatura y lluvia en nuestro país, por cada grado de aumento de la temperatura en el promedio global.

FIGS 3a y 3b Cada una de las curvas representadas sobre el mapa pasa por zonas en las que se produciría el mismo cambio (indicado en el valor de cada curva) en el promedio ponderado de la temperatura local, expresado por grado de aumento de la temperatura media global, para el caso de que la concentración de CO2 atmosférico sea el doble del valor actual. Se representan los valores en el verano (a) y en el invierno (b). FIGS 3a y 3b
Cada una de las curvas representadas sobre el mapa pasa por zonas en las que se produciría el mismo cambio (indicado en el valor de cada curva) en el promedio ponderado de la temperatura local, expresado por grado de aumento de la temperatura media global, para el caso de que la concentración de CO2 atmosférico sea el doble del valor actual.
Se representan los valores en el verano (a) y en el invierno (b).

Cada modelo climático es capaz de reproducir las características conocidas de nuestro clima actual con diferente grado de exactitud, debido a diferencias metodológicas y a su estado de desarrollo. Esto también se refleja en las respectivas simulaciones de un clima modificado por una nueva composición gaseosa de la atmósfera, cuyos resultados no son completamente coincidentes. En particular, la magnitud del calentamiento medio global de la atmósfera en superficie que simulan los modelos, luego de alcanzar un equilibrio climático con el doble de la concentración actual de C02, difiere ligeramente entre ellos (1,5 a 4,5 grados Celsius) y constituye una medida de la sensibilidad climática propia de cada modelo.

Figs.4a y 4b cada una de las curvas representadas sobre el mapa pasa por zonas en las que se produciría el mismo cambio indicado en el valor de cada curva en el promedio ponderado de la precipitación, expresado como variación porcentual por grado de aumento de la temperatura media global, para un caso similar al de las Figs. 3a y 3b; esto es concentración de CO2 atmosférico el doble del valor actual Se representan los valores en el verano (a) y en el invierno (b) Figs.4a y 4b
cada una de las curvas representadas sobre el mapa pasa por zonas en las que se produciría el mismo cambio indicado en el valor de cada curva en el promedio ponderado de la precipitación, expresado como variación porcentual por grado de aumento de la temperatura media global, para un caso similar al de las Figs. 3a y 3b; esto es concentración de CO2 atmosférico el doble del valor actual Se representan los valores en el verano (a) y en el invierno (b)

En la metodología que hemos empleado para investigar los posibles cambios a nivel regional, las variaciones climáticas son expresadas por grado de calentamiento global del modelo (normalización). De esta manera se obtienen mapas de variaciones climáticas de temperatura, lluvia y otras variables que resultan comparables entre sí, ya que no son influidos por la diferente sensibilidad climática de los modelos. De este modo se evidencian las semejanzas y diferencias entre patrones de cambio.

VERANO RANGO DE CALENTAMIENTO (°C)

REGION Año 2030 Año 2070

Al norte de 30° s 0,4-1,2 0,7-2,9
Entre 30° y 40° S 0,4-1,3 0,8-3,2
Al Sur de 40° S 0,2-0,8 0,4-1,9

INVIERNO RANGO DE CALENTAMIENTO (°C)

REGION Año 2030 Año 2070

Al norte de 30° s 0,4-1,3 0,8-3,2
Entre 30° y 40° S 0,4-1,1 0,6-2,7
Al Sur de 40° S 0,2-0,8 0,4-2,0

Tabla 1
Escenarios de cambio de temperatura en grados Celsius para distintas regiones de la Argentina y para los años señalados. Los rangos de aumento efectivo (no normalizado) de la temperatura en cada región están expresados en grados Celsius.

Luego, para obtener un patrón único y consensuado del cambio climático regional, se calcula el promedio ponderado de las variaciones climáticas simuladas por cada uno de los MCG. (Un promedio ponderado, además de tener en cuenta los valores que se promedian, asigna a cada uno de ellos un peso distinto para calcular el promedio. Ello se logra multiplicando cada valor por un factor de ponderación.) El factor de ponderación se calcula teniendo en cuenta la eficiencia con que cada modelo climático simula el clima contemporáneo de toda la región en los experimentos de control. En las figuras 3 y 4, que se analizan más adelante, se presentan campos medios ponderados de variación de temperatura y lluvia en nuestro país, por cada grado de aumento de la temperatura en el promedio global.

El siguiente paso consiste en estimar rangos de variaciones climáticas totales (no normalizadas) para algunas fechas de referencia en el futuro (años 2030 y 2070). La utilización de rangos de variaciones permite señalar la incertidumbre sobre el grado de calentamiento global emergentes de los escenarios de emisión bajo, medio y alto, y la incertidumbre debida a las diferencias entre los resultados de los MCG ante el mismo incremento del C02. Una medida de esta última incertidumbre es el desvío estándar respecto de la media ponderada.

Cada uno de los denominados modelos globales es en realidad un conjunto de modelos físico-matemáticos de la atmósfera, los océanos, los hielos, el suelo, y aun la biosfera en forma simplificada. Todas estos componentes del sistema climático interactúan en forma dinámica, lo cual en el modelo se expresa como intercambios de energía y materia entre las partes, por lo que se los designa genéricamente como modelos acoplados océano-atmósfera.

Los MCG acoplados constituyen sin duda un avance significativo. En modelos anteriores, el océano era representado por una simple capa superficial de agua. Además, ni los transportes de materia y energía por las corrientes oceánicas ni el proceso de mezcla en el océano profundo eran explícitamente representados como en los actuales modelos. Esto imponía limitaciones en la validez de las simulaciones de climas futuros, ya que la dinámica oceánica ejerce un importante control sobre el sistema climático en su conjunto.

Los efectos sobre la temperatura que anticipa el escenario de cambio climático para la Argentina se muestran en las figuras 3a y 3b. Puede verse que los modelos considerados estiman que el aumento de la temperatura será mayor en el interior del continente que en los océanos circundantes. Además, indican que el nivel de calentamiento será menor en la zona austral que en el centro y norte del país, lo que evidencia la influencia moderadora del océano.

En el verano, el calentamiento local simulado por los MCG es máximo en el centro de la Argentina, donde sería un 25% superior al promedio de calentamiento global. En el invierno, el máximo calentamiento ocurriría en el norte del país.

FIG 5a y 5b En las regiones coloreadas verdeo oscuro los cinco modelos ensayados predicen aumento de precipitación, mientras que en aquellas coloreadas verde claro, cuatro de los cinco modelos predicen aumento de la precipitación. Los cinco modelos predicen disminución de la precipitación en las zonas rojo oscuro; mientras que cuatro de los cinco lo hacen en las zonas rojo claro. Se señalan datos para el verano (a) y el invierno (b). FIG 5a y 5b. En las regiones coloreadas verdeo oscuro los cinco modelos ensayados predicen aumento de precipitación, mientras que en aquellas coloreadas verde claro, cuatro de los cinco modelos predicen aumento de la precipitación. Los cinco modelos predicen disminución de la precipitación en las zonas rojo oscuro; mientras que cuatro de los cinco lo hacen en las zonas rojo claro. Se señalan datos para el verano (a) y el invierno (b).

VERANO RANGO DE VARIACIÓN DE LA PRECIPITACIÓN

REGION Año 2030 Año 2070

NOROESTE (Al oeste a 65ºO y al norte de 35° S) 0 a -21% 0 a -53%
CENTRO-OESTE (Al oeste de 65ºO y de 35° a 45° S) -1 a -17% -2 a -42%

INVIERNO RANGO DE VARIACIÓN DE LA PRECIPITACIÓN

REGION Año 2030 Año 2070

SUR (Al sur de 45°S) 0 a +8% 0 a +21%

Tabla 2
Escenarios de variación de la precipitación para distintas regiones de la Argentina y para los años señalados. Los rangos de variación efectiva (no normalizados) de la precipitación están expresados como porcentual de su valor actual. Las áreas seleccionadas son aquellas que registran mayor grado, de acuerdo con los resultados de distintos modelos climáticos.

Como se mencionó anteriormente, una medida estadística de la incertidumbre de estos resultados es el desvío estándar respecto del promedio ponderado. En el caso de la temperatura, esta es aproximadamente un 20% del calentamiento global, tanto en verano como en invierno. Multiplicando la tasa de calentamiento local normalizado (Figura 3) con su error o incertidumbre por el rango de calentamiento global (Figura 2), se puede obtener una proyección del rango de aumento de la temperatura efectiva (no normalizada). Así se obtuvieron los datos que figuran en la Tabla l para verano e invierno, en tres zonas del país, y en dos épocas futuras.

Siguiendo el mismo método de promedios ponderados aplicado con la temperatura, se obtuvieron estimaciones de los cambios en las precipitaciones que se muestran en las figuras 4a y 4b. Puede apreciarse que la zona semiárida ubicada al oeste de la Argentina, en verano, experimentaría una disminución de la precipitación del 10% por cada grado de aumento de la temperatura media global. En invierno, los modelos indican incrementos del 5% en la zona austral, y entre 5 y 10% en el nordeste argentino, siempre expresados por grado de calentamiento global.

En algunas regiones, la dispersión entre los resultados de los diferentes modelos (calculada como desvío estándar relativo al promedio ponderado) tiene valores del mismo orden que el de las variaciones de precipitación calculadas por los modelos. Esto genera dudas acerca de la validez de los resultados en esas zonas, e indica cuál es el grado actual de incertidumbre en el modelado de esta importante variable climática. Sin embargo, en otras regiones del país los cambios de precipitación proyectados son muy consistentes. Por eso se han señalado en particular aquellas áreas en las que los distintos modelos simulan variaciones del mismo signo, es decir, que todos o la mayoría de ellos predicen aumento o disminución de la precipitación concurrentemente. Las áreas donde hay consenso entre los modelos están señaladas con distintos colores en las figuras 5a y 5b.

Los rangos de variación de la precipitación efectiva (no normalizados) en las áreas de mayor consenso entre los distintos modelos, proyectados en dos épocas futuras con el mismo procedimiento descrito para la temperatura, son mostrados en la Tabla II.

Las posibles repercusiones de los cambios climáticos regionales, aun las sugeridas por los escenarios más moderados, pueden afectar entre otros, aspectos como la biodiversidad, las características del hábitat costero, el régimen de incendios forestales, y las actividades productivas como la agricultura, la ganadería, la generación hidroeléctrica y el turismo.

Es necesario mencionar que un importante factor climático como el efecto de enfriamiento, debido al aumento observado en la concentración de sulfatos en el aerosol atmosférico, si bien fue tomado en cuenta en los últimos escenarios de calentamiento global del IPCC, no ha sido incluido en los experimentos climáticos considerados en este trabajo. Tampoco debe omitirse el hecho de que cualquier modelo es una representación limitada y simplificada del fenómeno que pretende describir. Es así como, por ejemplo, fenómenos como El Niño (ver en CIENCIA HOY "Los volcanes afectan el clima del planeta", N° 38, p. 31) -al que se le atribuye una parte importante de la variabilidad del clima año tras año- no pueden ser aún modelados satisfactoriamente. Por ello, no es posible todavía inferir cuál será el comportamiento futuro de El Niño ante una intensificación del efecto invernadero.

En la medida en que aumente nuestro conocimiento de los procesos climáticos, y se perfeccionen los métodos para modelarlos, será posible brindar actualizaciones de los escenarios del clima futuro con un menor nivel de incertidumbre. Asimismo, se espera obtener información temporal y espacial más detallada, adecuada a los requerimientos de estudios del impacto ambiental del cambio global. Con frecuencia, estos estudios demandan el conocimiento de la posible evolución de otras variables, además de la temperatura y la precipitación, como humedad del suelo, nieve acumulada y frecuencia de heladas. Asimismo, resulta indispensable evaluar otras estadísticas, como temperaturas y lluvias extremas, rachas de años secos o lluviosos, etc. Actualmente se encuentran en elaboración escenarios climáticos más detallados para la región que abarcan algunos de los aspectos mencionados.

INFORMACIÓN ADICIONAL
Este trabajo reseña el proceso de elaboración de un escenario de cambio climático. Más detalles sobre este y otros métodos pueden encontrarse en Pittock (1993), Timothy C. et al. (1995). Información adicional sobre evaluaciones de la capacidad de los MCG de simulación del clima actual en el Hemisferio Sur, puede obtenerse en Whetton et al. (1995). Otros aspectos del cambio climático en Sudamérica pueden encontrarse en Labraga (1997), y Labraga y López (1997).
Los resultados de experimentos climáticos con MCG fueron provistos por los siguientes grupos de investigación: Division of Atmospheric Research-CSIRO, Australia; Geophysical Fluid Dynamics Laboratory, Estados Unidos; Max Planck Institute, Hamburgo, Alemania; United Kingdom Meteorological Office, UK. La metodología empleada para el análisis regional de los cambios climáticos globales y el procesamiento de los datos corresponde al Área de Física Ambiental del Centro Nacional Patagónico (CONICET), y también se contó con el apoyo del Centro de Investigaciones Biometeorológicas (CONlCET)..

Lecturas Sugeridas

IPCC, 1992, Climate change 1992: the supplementary report to the IPCC scientific assessment, J.T. Houghton, Callander, B.A., and Varney, S.K. (Eds.), Working Group 1. Cambridge University Press, Cambridge.

IPCC, 1996, Climate Change 1995: The Science of Climate Change. Houghton, J.T., Meira Filho, L.G., Callander, B.A., Harris, N., Kattenberg, A., y Maskell, K. (Eds.), Contribution of Working Group 1 to the second assessment report of the IPCC, Cambridge University Press, Cambridge.

Labraga, J.C., 1997, "The climate change in South America due to a doubling in the C02 concentration: Intercomparison of general circulation model equilibrium experiments". International Journal of Climatology, 17, 377-398.

Labraga, J.C., y M. López, 1997, "General circulation model simulated climate trends in South America due to an increment in the atmospheric C02 concentration". Remitido a International Journal of Climatology.

Pittock, A.B., 1993, "Climate Scenario Development", Capítulo 20, Modelling Change in Environmental Systems, Edt. A.B. Jakeman, M.B. Beck, y M.J. McAleer, Wiley & Sons Ltd.

Timothy, C., E. Holopainen, y M. Kanninen, (Eds.) 1995, Techniques for developing regional climatic scenarios for Finland. Academy of Finland, 2/93, 63 PP.

Whetton, RH., A.B. Pittock, J.C. Labraga, A.B. Mullan, y A. Joubert, 1995, "Southern Hemisphere climate: comparing models with relity". Climate Change: Developing Southern Hemisphere Perspectives. A. Henderson-Sellers, y T.W. Giambelluca, Eds., John Wiley & Sons, 89-130.

Juan Carlos Labraga

Juan Carlos Labraga

Área de Investigación de Física Ambiental, Centro Nacional Patagónico, CONICET