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5.3: Evidencia de temperaturas crecientes - Geociencias

5.3: Evidencia de temperaturas crecientes - Geociencias


Mediciones de las temperaturas del aire, la superficie terrestre y la superficie del mar

Si uno quiere defender el calentamiento global, ¿por qué no comenzar con lo obvio y averiguar qué tienen que decir las mediciones de temperatura recientes? La siguiente gráfica muestra las mediciones de temperatura de la superficie del océano, la atmósfera inferior y la tierra promediadas juntas. Tenga en cuenta que la tasa de aumento es cada vez más rápida, ya que los ajustes a los puntos de datos para escalas de tiempo más cortas son más pronunciados (compare la pendiente de la línea roja que se ajusta a los datos de los últimos 150 años con la pendiente de la línea amarilla que se ajusta a los datos durante los últimos 25 años).

Crédito: Grupo de trabajo 1 del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático ipcc-wg1.ucar.edu/wg1/FAQ/wg1_faq-3.1.html

Temperaturas observadas medias globales anuales (puntos negros) junto con ajustes simples a los datos. El eje de la izquierda muestra anomalías en relación con el promedio de 1961 a 1990 y el eje de la derecha muestra la temperatura real estimada (° C). Se muestran ajustes de tendencia lineal a los últimos 25 (amarillo), 50 (naranja), 100 (violeta) y 150 años (rojo), y corresponden a 1981 a 2005, 1956 a 2005, 1906 a 2005 y 1856 a 2005, respectivamente. Tenga en cuenta que para períodos recientes más cortos, la pendiente es mayor, lo que indica un calentamiento acelerado. La curva azul es una representación suavizada para capturar las variaciones decenales. Para dar una idea de si hay rangos de error significativos, decenales de 5 a 95% (azul claro), se dan alrededor de esa línea (en consecuencia, los valores anuales exceden esos límites). Los resultados de los modelos climáticos impulsados ​​por forzamientos radiativos estimados para el siglo XX sugieren que hubo pocos cambios antes de aproximadamente 1915 y que una fracción sustancial del cambio de principios del siglo XX se debió a influencias naturales, incluidos cambios de radiación solar, vulcanismo y cambios naturales. variabilidad. Desde aproximadamente 1940 hasta 1970, la creciente industrialización que siguió a la Segunda Guerra Mundial aumentó la contaminación en el hemisferio norte, lo que contribuyó al enfriamiento, y los aumentos en el dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero dominan el calentamiento observado después de mediados de la década de 1970.

Recuerde que la temperatura promedio anual general de algo enorme, como el océano o la superficie terrestre, no es directamente relevante para los patrones climáticos diarios. Por lo tanto, incluso lo que parece un aumento modesto de menos de un grado Celsius completo durante veinte años puede tener un gran impacto en el clima mundial.

Mediciones de pozos

Recuerde de nuestra discusión sobre el flujo de calor en la lección de Nuevo Madrid que la Tierra es un emisor constante de calor, tanto del calor original de formación del planeta como de la desintegración de los elementos radiactivos. El gradiente geotérmico describe la tasa de aumento de temperatura del interior del planeta en función de la profundidad y se puede inferir de cálculos geoquímicos teóricos, así como de la velocidad de la onda sísmica. El gradiente geotérmico promedio de la Tierra es de aproximadamente 15 ° -25 ° C por km. Esto depende del entorno tectónico, como vimos en la lección de Nuevo Madrid.

Los pozos instrumentados se utilizan para medir el flujo de calor en la superficie (algunos kilómetros superiores aproximadamente) y generalmente muestran una desviación negativa del gradiente geotérmico en los cien metros superiores del subsuelo porque la pérdida de calor es mayor donde la diferencia de temperatura es mayor, en la superficie. Esto conduce a una relación entre la temperatura y la profundidad que debería parecerse a las líneas rojas de la figura siguiente. De hecho, las perforaciones muestran cada vez más evidencia de un calentamiento reciente en la superficie de la Tierra. En la siguiente figura, las medidas de temperatura reales son los puntos negros y las líneas rojas son solo un boceto. Los puntos negros muestran una desviación positiva del gradiente geotérmico esperado. Los perfiles observados indican calentamiento y la profundidad de la curva indica calentamiento en los últimos 100 años.

Figura adaptada de Pollack y Huang, 2000, Reconstrucción climática para temperaturas subsuperficiales, Annu. Rev. Plan de la Tierra. Ciencia., 28, 339–65.

Mediciones de temperatura (puntos negros) y un bosquejo del perfil de temperatura geotérmica esperado (curvas rojas) en tres pozos en el este de Canadá. La curvatura en las partes superiores de los perfiles es una respuesta, al menos en parte, a los cambios de temperatura en la superficie. El aumento lineal de temperatura con la profundidad en las secciones más profundas de los pozos es el gradiente geotérmico inalterado.


5.3: Evidencia de temperaturas crecientes - Geociencias

A lo largo de su larga historia, la Tierra se ha calentado y enfriado una y otra vez. El clima ha cambiado cuando el planeta recibió más o menos luz solar debido a cambios sutiles en su órbita, cuando la atmósfera o la superficie cambiaron, o cuando la energía solar y rsquos varió. Pero en el siglo pasado, otra fuerza ha comenzado a influir en el clima de la Tierra y los rsquos: la humanidad.

¿Cómo se compara este calentamiento con los cambios previos en el clima de la Tierra y los rsquos? ¿Cómo podemos estar seguros de que los gases de efecto invernadero liberados por los seres humanos están provocando el calentamiento? ¿Cuánto más se calentará la Tierra? ¿Cómo responderá la Tierra? Responder a estas preguntas es quizás el desafío científico más importante de nuestro tiempo.

¿Que es el calentamiento global?

El calentamiento global es el aumento inusualmente rápido de la temperatura media de la superficie de la Tierra y las rsquos durante el siglo pasado, principalmente debido a los gases de efecto invernadero liberados cuando las personas queman combustibles fósiles. La temperatura media global de la superficie aumentó de 0,6 a 0,9 grados Celsius (1,1 a 1,6 ° F) entre 1906 y 2005, y la Velocidad del aumento de temperatura casi se ha duplicado en los últimos 50 años. Es seguro que las temperaturas subirán aún más.

A pesar de los altibajos de un año a otro, la temperatura media global de la superficie está aumentando. A principios del siglo XXI, la temperatura de la Tierra y las rsquos estaba aproximadamente 0,5 grados centígrados por encima del promedio a largo plazo (1951 y 1980). (Figura de la NASA adaptada del Goddard Institute for Space Studies Surface Temperature Analysis.)

Efecto invernadero natural de la tierra y rsquos

La temperatura de la Tierra y rsquos comienza con el Sol. Aproximadamente el 30 por ciento de la luz solar entrante se refleja en el espacio mediante superficies brillantes como las nubes y el hielo. Del 70 por ciento restante, la mayor parte es absorbida por la tierra y el océano, y el resto es absorbido por la atmósfera. La energía solar absorbida calienta nuestro planeta.

A medida que las rocas, el aire y los mares se calientan, irradian energía de "calor" (radiación infrarroja térmica). Desde la superficie, esta energía viaja a la atmósfera, donde gran parte es absorbida por el vapor de agua y los gases de efecto invernadero de larga duración, como el dióxido de carbono y el metano.

Cuando absorben la energía que irradia la Tierra y la superficie de los rsquos, las moléculas microscópicas de agua o de gas de efecto invernadero se convierten en pequeños calentadores y, como los ladrillos de una chimenea, irradian calor incluso después de que el fuego se apaga. Irradian en todas direcciones. La energía que irradia hacia la Tierra calienta tanto la atmósfera inferior como la superficie, mejorando el calentamiento que obtienen de la luz solar directa.

Esta absorción y radiación de calor por la atmósfera y el efecto invernadero natural es beneficioso para la vida en la Tierra. Si no hubiera efecto invernadero, la temperatura media de la superficie de la Tierra y los rsquos sería muy fría de -18 ° C (0 ° F) en lugar de los cómodos 15 ° C (59 ° F) que es hoy.

Consulte Clima y presupuesto energético de la Tierra y los rsquos para obtener más información sobre cómo la luz solar alimenta el clima de la Tierra y los rsquos.

El efecto invernadero mejorado

Lo que preocupa a los científicos ahora es que durante los últimos 250 años, los seres humanos han aumentado artificialmente la concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera a un ritmo cada vez mayor, principalmente mediante la quema de combustibles fósiles, pero también mediante la tala de bosques que absorben carbono. Desde que comenzó la Revolución Industrial alrededor de 1750, Los niveles de dióxido de carbono han aumentado casi un 38 por ciento a partir de 2009 y los niveles de metano han aumentado un 148 por ciento.

Los aumentos en las concentraciones de dióxido de carbono (arriba) y metano (abajo) coincidieron con el inicio de la Revolución Industrial alrededor de 1750. Las mediciones de los núcleos de hielo de la Antártida (líneas verdes) combinadas con las mediciones atmosféricas directas (líneas azules) muestran el aumento de ambos gases tiempo extraordinario. (Gráficos de la NASA de Robert Simmon, basados ​​en datos del Laboratorio de Investigación del Sistema Terrestre y Paleoclimatología de la NOAA).

La atmósfera actual contiene más moléculas de gases de efecto invernadero, por lo que una mayor parte de la energía infrarroja emitida por la superficie termina siendo absorbida por la atmósfera. Dado que parte de la energía extra de una atmósfera más cálida se irradia hacia la superficie, la temperatura de la superficie de la Tierra y los rsquos aumenta. Al aumentar la concentración de gases de efecto invernadero, estamos haciendo que la atmósfera de la Tierra y los rsquos sea un invernadero más eficiente.


2. Calentamiento global y huracanes del Atlántico

A. Relaciones estadísticas entre las TSM y los huracanes

Los registros observados de la actividad de los huracanes en el Atlántico muestran cierta correlación, en escalas de tiempo de varios años, entre las temperaturas de la superficie del mar del Atlántico tropical local (SST) y el Índice de disipación de energía (PDI); consulte, por ejemplo, la Figura 3 en este sitio de Indicadores climáticos de la EPA. El PDI es una medida agregada de la actividad de los huracanes en el Atlántico, que combina la frecuencia, intensidad y duración de los huracanes en un solo índice. Tanto la TSM del Atlántico como el PDI han aumentado considerablemente desde la década de 1970, y hay alguna evidencia de que los niveles de PDI en los últimos años son más altos que en la era anterior de huracanes activos en el Atlántico en las décadas de 1950 y 1960.

Los estudios de detección / atribución del cambio climático basados ​​en modelos han vinculado el aumento de la TSM del Atlántico tropical con el aumento de los gases de efecto invernadero, pero los vínculos propuestos entre el aumento de los gases de efecto invernadero y el PDI o la frecuencia de los huracanes se han basado en correlaciones estadísticas. El vínculo estadístico del huracán PDI del Atlántico con la TSM del Atlántico sugiere al menos la posibilidad de una gran influencia antropogénica en los huracanes del Atlántico. Si esta relación estadística entre la TSM del Atlántico tropical y la actividad de los huracanes se utiliza para inferir cambios futuros en la actividad de los huracanes en el Atlántico, las implicaciones son serias: los grandes aumentos de la TSM del Atlántico tropical proyectados para finales del siglo XXI implicarían aumentos muy sustanciales en el potencial destructivo de los huracanes. aproximadamente un aumento del 300% en el PDI para 2100 (Figura 1a).

Por otro lado, Swanson (2008) y otros señalaron que la disipación de potencia de los huracanes en el Atlántico también está bien correlacionada con otros índices de TSM además de la TSM del Atlántico tropical sola, y en particular con los índices de TSM del Atlántico en relación con la TSM media tropical (p. Ej., Figura 1b de Vecchi et al.2008). De hecho, esta es una distinción crucial, porque si bien la relación estadística entre los huracanes del Atlántico y la TSM del Atlántico local que se muestra en el panel superior de la Figura 1 implicaría un aumento muy grande en la actividad de los huracanes en el Atlántico (PDI) debido al calentamiento por efecto invernadero del siglo XXI, la alternativa La relación estadística entre el PDI y la medida relativa de SST que se muestra en el panel inferior de la Figura 1 implicaría solo modestas tendencias futuras a largo plazo de la actividad de huracanes en el Atlántico (PDI) con calentamiento por efecto invernadero. En el último caso, la medida alternativa de TSM relativa en el panel inferior no cambia mucho durante el siglo XXI, incluso con proyecciones sustanciales de calentamiento del Atlántico a partir de modelos climáticos, porque, de manera crucial, el calentamiento proyectado para el Atlántico tropical en los modelos no es muy diferente de lo proyectado para los trópicos en su conjunto.

Entonces, una pregunta clave es: ¿Cuál de los dos escenarios futuros de huracanes en el Atlántico inferidos de las relaciones estadísticas en la Figura 1 es más probable? Para tratar de comprender mejor esta cuestión, primero hemos intentado ir más allá de la

Registro histórico de 50 años de huracanes en el Atlántico y SST para examinar registros aún más largos de actividad de tormentas tropicales en el Atlántico y, en segundo lugar, para examinar modelos dinámicos de actividad de huracanes en el Atlántico bajo condiciones de calentamiento global. Estos enfoques separados se analizan a continuación.

B. Análisis de los registros de tormentas tropicales y huracanes del Atlántico a escala de siglo

Para obtener más información sobre este problema, hemos intentado analizar registros mucho más largos (& gt 100 años) de la actividad de los huracanes en el Atlántico. Si el calentamiento por efecto invernadero causa un aumento sustancial en la actividad de los huracanes en el Atlántico, entonces el aumento a escala de un siglo en las TSM del Atlántico tropical desde fines del siglo XIX debería haber producido un aumento a largo plazo en las medidas de la actividad de los huracanes en el Atlántico, similar al observado para la temperatura global, por ejemplo. .

Los registros existentes de tormentas tropicales en el Atlántico pasadas o números de huracanes (1878 hasta el presente) de hecho muestran una pronunciada tendencia al alza, que también se correlaciona con el aumento de la TSM (por ejemplo, ver la curva azul en la Fig.4 o Vecchi y Knutson 2008). Sin embargo, la densidad de los informes sobre el tráfico de barcos sobre el Atlántico fue relativamente escasa durante las primeras décadas de este registro, de modo que si las tormentas de la era moderna (posteriores a 1965) hubieran ocurrido hipotéticamente durante esas décadas anteriores, es probable que una cantidad sustancial de tormentas no ocurriera. han sido observados directamente por la & # 8220 red de observación de oportunidades & # 8221 basada en barcos. & # 8221 Encontramos que, después de ajustar por tal número estimado de tormentas faltantes, solo queda una pequeña tendencia ascendente nominalmente positiva en la ocurrencia de tormentas tropicales desde 1878- 2006. Las pruebas estadísticas indican que esta tendencia es
no significativamente distinguible de cero (Figura 2). Además, Landsea et al. (2010) señalan que la tendencia al alza en los recuentos de tormentas tropicales del Atlántico se debe casi en su totalidad al aumento de las tormentas de corta duración (& lt2 días) solamente. Es muy probable que estas tormentas de corta duración se hayan pasado por alto en las primeras partes del registro, ya que habrían tenido menos oportunidades de encuentros casuales con el tráfico de barcos.

Si, en cambio, consideramos los huracanes de la cuenca del Atlántico, en lugar de todas las tormentas tropicales del Atlántico, el resultado es similar: el número informado de huracanes fue lo suficientemente alto durante las décadas de 1860-1880 que nuevamente no hay una tendencia positiva significativa en los números a partir de esa era (Figura 3 , curva negra, de CCSP 3.3 (2008)). Esto es sin ningún ajuste para & # 8220 huracanes perdidos & # 8221.

La evidencia de una tendencia al alza es aún más débil si nos fijamos en los huracanes que tocan tierra en los EE. UU., Que incluso muestran una leve tendencia negativa a partir de 1900 o desde finales de 1800 (Figura 3, curva azul). La frecuencia de los huracanes que tocan tierra es mucho menos común que la ocurrencia en toda la cuenca, lo que significa que el registro de huracanes que tocan tierra en los EE. UU., Si bien es más confiable que el registro de toda la cuenca, adolece de características degradadas de señal a ruido para evaluar las tendencias.

Si bien los grandes huracanes (Figura 3, curva roja) muestran más evidencia de una tendencia ascendente desde finales del siglo XIX, los datos de los principales huracanes se consideran incluso menos confiables que los otros dos registros en las primeras partes del registro. Los huracanes de categoría 4-5 muestran un aumento pronunciado desde mediados de la década de 1940 (Bender et al., 2010), pero nuevamente, consideramos que estos datos deben evaluarse cuidadosamente para detectar problemas de falta de homogeneidad en los datos antes de que tales tendencias puedan aceptarse como confiables.

La situación de varios registros de huracanes a largo plazo en el Atlántico e índices relacionados se resume en la Figura 4. Si bien la temperatura media global y las TSM del Atlántico tropical muestran tendencias de calentamiento pronunciadas y estadísticamente significativas (curvas verdes), el registro de huracanes que tocaron tierra en los EE. UU. (Curva naranja) no muestra aumento o disminución significativa. El registro de recuento de huracanes no ajustado (curva azul) muestra un aumento significativo de huracanes en el Atlántico desde principios del siglo XX. Sin embargo, cuando se ajusta con una estimación de las tormentas que permanecieron en el mar y que probablemente se “pasaron por alto” en la era anterior a los satélites, ya no hay un aumento significativo de huracanes en el Atlántico desde finales del siglo XIX (curva roja). Si bien ha habido aumentos en los huracanes que tocan tierra en los EE. UU. Y en el recuento de huracanes en toda la cuenca desde principios de la década de 1970, la Figura 4 muestra que estos aumentos recientes no son representativos del comportamiento observado en los registros de un siglo. En resumen, el registro histórico de frecuencia de huracanes en el Atlántico no proporciona evidencia convincente de un aumento sustancial a largo plazo inducido por el calentamiento por efecto invernadero..

C.Análisis de otras métricas de huracanes en el Atlántico

Un estudio reciente encuentra que el aumento observado en una métrica de intensificación rápida de huracanes en el Atlántico durante 1982-2009 es muy inusual en comparación con un modelo climático & # 8217s (GFDL HiFLOR) simulación de variabilidad climática multidecadal interna, y es coherente con ese modelo & # 8217s respuesta esperada a largo plazo al forzamiento antropogénico. Estos resultados de detección del cambio climático son sugerentes pero no definitivos, y dependen de la capacidad del modelo HiFLOR y la capacidad # 8217 para simular la variabilidad natural como la AMO. Además, el vínculo de forzamiento antropogénico se exploró en las simulaciones de HiFLOR solo de una manera muy preliminar. Se deben probar más modelos climáticos y realizar más investigaciones sobre las fuentes de la variabilidad multidecadal del Atlántico para aumentar la confianza en esas conclusiones. Los mecanismos de variabilidad multidecadal atlántica observada y su simulación en modelos climáticos continúa siendo un tema de investigación activo en el campo del cambio climático.

Existe una confianza media para una contribución humana detectable a los aumentos observados en el pasado en las precipitaciones intensas en general en las regiones terrestres globales con cobertura adecuada para el análisis (p. Ej., IPCC AR5) y en los Estados Unidos (Easterling et al.2017), aunque una influencia antropogénica no se ha detectado formalmente solo para la precipitación de huracanes. Varios estudios recientes (por ejemplo, van Oldenborgh et al.2017 Risser y Wehner 2017) han concluido que los totales de precipitaciones extremas del huracán Harvey (2017), aunque principalmente debido al lento movimiento de la tormenta sobre el este de Texas, probablemente fueron mejorados por el calentamiento antropogénico. Físicamente, una atmósfera más cálida contiene más vapor de agua que puede mejorar la convergencia de la humedad y las tasas de lluvia en sistemas de tormentas como los huracanes. Los análisis estadísticos de estos estudios sobre el huracán Harvey se centraron en las precipitaciones extremas en general, a las que contribuyeron los huracanes, pero no fueron análisis de precipitaciones extremas solo de huracanes.

En términos de la velocidad de propagación de las tormentas, existe alguna evidencia de una desaceleración del movimiento de los ciclones tropicales en los Estados Unidos continentales durante el siglo pasado, pero estos cambios observados aún no se han relacionado con seguridad con el cambio climático antropogénico. Si las tormentas se mueven más lentamente, pueden dejar caer mayores cantidades de lluvia en determinados lugares.

D. Simulaciones de modelos de la influencia del calentamiento del invernadero en los huracanes del Atlántico

Las simulaciones de modelos directos de la actividad de los huracanes en escenarios de cambio climático ofrecen otra perspectiva sobre el problema. Hemos desarrollado un modelo regional dinámico de reducción de escala para los huracanes del Atlántico y lo hemos probado comparándolo con la actividad de huracanes observada desde 1980. Este modelo, cuando se fuerza con las temperaturas de la superficie del mar y las condiciones atmosféricas observadas, puede reproducir el aumento observado en el conteo de huracanes entre 1980 y 2012. junto con gran parte de la variabilidad interanual (Figura 5). Las animaciones que muestran el desarrollo y la evolución de la actividad de los huracanes en el modelo están disponibles aquí.

En cuanto a las proyecciones climáticas futuras, los modelos climáticos actuales sugieren que las TSM del Atlántico tropical se calentarán drásticamente durante el siglo XXI, y que las temperaturas de la troposfera superior se calentarán incluso más que las TSM. Además, la mayoría de los modelos CMIP3 proyectan niveles crecientes de cizalladura vertical del viento sobre partes del Atlántico tropical occidental (ver Vecchi y Soden 2007). Tanto el aumento del calentamiento de la troposfera superior en relación con la superficie como el aumento de la cizalladura vertical del viento son factores perjudiciales para el desarrollo y la intensificación de los huracanes, mientras que las TSM más cálidas favorecen el desarrollo y la intensificación. Para explorar qué efecto de estos efectos podría & # 8220 salir adelante & # 8221, podemos ejecutar experimentos con nuestro modelo regional de reducción de escala.

Nuestro modelo regional proyecta que los huracanes y las tormentas tropicales del Atlántico son sustancialmente reducido en número, para el cambio climático promedio del siglo XXI proyectado por los modelos actuales, pero han mayores tasas de lluvia, particularmente cerca del centro de la tormenta. La intensidad promedio de las tormentas que ocurren aumenta en un pequeño porcentaje (Figura 6), en general de acuerdo con estudios previos que utilizan otros modelos de resolución relativamente alta, así como con la teoría de la intensidad del potencial de huracanes (Emanuel 1987).

Knutson y Tuleya (2004) estimaron que el orden de magnitud aproximado de la sensibilidad de los huracanes al calentamiento climático es de aproximadamente 4% por grado C de calentamiento SST para intensidades máximas y aproximadamente 12% por grado C para lluvias cercanas a tormenta (radio de 100 km). tasas (véase también el resumen de Knutson y Tuleya (2008) aquí). Tales estimaciones de sensibilidad tienen una incertidumbre considerable, ya que una evaluación posterior de múltiples estudios (Knutson et al. 2010) proyectaron aumentos totales para 2100 de aproximadamente el 2 al 11% para la intensidad de los ciclones tropicales y aproximadamente el 20% para las tasas de precipitaciones cercanas a las tormentas. Nuestras proyecciones más recientes de la actividad de los huracanes de fines del siglo XXI continúan respaldando la noción de mayor intensidad (

4%) y tasas de lluvia cercanas a la tormenta (

10 a 15%) para la cuenca del Atlántico (Knutson et al. 2013), así como para la mayoría de las otras cuencas de ciclones tropicales (Knutson et al. 2015). Wright y col. (2015) encontraron aumentos proyectados por el modelo en las tasas de lluvia para ciclones tropicales que tocan tierra en EE. UU. Utilizando este sistema de modelado.

Una revisión de los estudios existentes, incluidos los citados anteriormente, nos lleva a concluir que: Es probable que el calentamiento por efecto invernadero provoque que los huracanes en el próximo siglo sean más intensos a nivel mundial y tengan tasas de lluvia más altas que los huracanes actuales..

Pasando ahora a la cuestión de la frecuencia de huracanes muy intensos, el modelo regional de Knutson et al. (2008) tiene una limitación importante en el sentido de que no simula huracanes tan intensos. Por ejemplo, el viento máximo en la superficie en los huracanes simulados de ese modelo es menos de 50 m / s (que es la intensidad del huracán de categoría 3 en el límite). Además, el estudio idealizado de Knutson y Tuleya (2004) asumió la existencia de huracanes y luego simuló su intensidad. Por lo tanto, ese estudio no pudo abordar la importante cuestión de la frecuencia de huracanes intensos.

En una serie de estudios de reducción de escala dinámicos específicos de la cuenca atlántica (Bender et al. 2010 Knutson et al. 2013), intentamos abordar ambas limitaciones permitiendo que el modelo regional de la cuenca atlántica de Knutson et al. (2008) proporcionan la información general sobre la frecuencia de las tormentas y luego reducen la escala de cada tormenta individual del estudio del modelo regional al sistema de predicción de huracanes GFDL. El modelo de huracanes GFDL (con un espaciado de cuadrícula tan fino como 9 km) es capaz de simular la frecuencia, intensidad y estructura de los huracanes más intensos, como las tormentas de categoría 3-5, mucho más realista que el regional (cuadrícula de 18 km ) modelo.

Usando este paso adicional de reducción de escala, el modelo de huracanes GFDL reproduce algunas características históricas importantes de los huracanes atlánticos muy intensos, incluida la distribución de la velocidad del viento y el cambio de esta distribución entre los períodos decenal activos e inactivos de la actividad de los huracanes (Figura 1 de Bender et al. 2010). El modelo también apoya la noción de una disminución (

25%) en el número total de huracanes y tormentas tropicales del Atlántico con un calentamiento climático proyectado para el siglo XXI. Sin embargo, utilizando las proyecciones climáticas multimodelo CMIP3 y CMIP5, el modelo de huracanes también proyecta que la intensidad máxima de por vida de los huracanes del Atlántico aumentará en aproximadamente un 5% durante el siglo XXI en general de acuerdo con estudios previos.

Bender et al. (2010), el estudio proyectó un aumento significativo (+ 90%) en la frecuencia de huracanes muy intensos (categoría 4 y 5) utilizando la proyección de cambio climático promedio del modelo CMIP3 / A1B 18. Las proyecciones posteriores a escala reducida que utilizan escenarios multimodelo CMIP5 (RCP4.5) como entrada (Knutson et al. 2013) aún mostraron aumentos en la frecuencia de tormentas de categoría 4 y 5 (Fig. 7). Sin embargo, estos aumentos fueron solo marginalmente significativos para los escenarios CMIP5 de principios del siglo XXI (+ 45%) o finales del siglo XXI (+ 39%) (basados ​​en las versiones de modelo GFD1 y GFDN combinadas). Ese estudio también redujo la escala de diez modelos CMIP3 individuales además del conjunto de modelos múltiples, y encontró que tres de diez modelos produjeron un aumento significativo en las tormentas de categoría 4 y 5, y cuatro de los diez modelos produjeron al menos una disminución nominal. Si bien los resultados de conjuntos de múltiples modelos son probablemente más confiables que los resultados de modelos individuales, cada uno de los resultados de modelos individuales se puede considerar al menos plausible en este momento. Basado en Knutson et al. (2013) y una encuesta de los resultados posteriores de otros grupos de modelado, en la actualidad solo tenemos poca confianza para un aumento de tormentas de categoría 4 y 5 en el Atlántico La confianza en un aumento de tormentas de categoría 4 y 5 es mayor a escala global ( vea abajo).

Volviendo al tema de las proyecciones futuras de la actividad agregada (PDI, como en la Figura 1), si bien existe una falta de consenso entre varios estudios sobre cómo cambiará el huracán PDI en el Atlántico, ningún modelo que hemos analizado muestra una sensibilidad del huracán PDI en el Atlántico. al calentamiento por efecto invernadero tan grande como el que implica la relación observada entre el PDI del Atlántico y la TSM local que se muestra en las Figuras 1 (panel superior). En otras palabras,
hay poca evidencia de los modelos dinámicos actuales de que el calentamiento climático del siglo XXI conducirá a grandes (

300%) aumentos en el número de tormentas tropicales, número de huracanes o PDI en el Atlántico. Como se señaló anteriormente, hay algunos indicios de modelos de alta resolución de aumentos sustanciales en el número de los huracanes más intensos, incluso si el número total de tormentas tropicales o huracanes disminuye.

Finalmente, uno puede preguntarse cuándo un gran aumento en los huracanes de Categoría 4-5, según lo proyectado por nuestro anterior Bender et al. (2010), se esperaría que fuera detectable en los registros de huracanes del Atlántico, si ocurriera en el mundo real. Debido a la gran variabilidad interanual a decenal de la TSM y la actividad de huracanes en la cuenca, Bender et al (2010) estiman que La detección de una influencia antropogénica en huracanes intensos no se esperaría durante varias décadas, incluso suponiendo que se produzca una gran tendencia ascendente subyacente (+ 10% por década).. Si bien existe una gran tendencia al alza desde mediados de la década de 1940 en los números de categoría 4-5 observados en el Atlántico, nuestra opinión es que estos datos no son confiables para los cálculos de tendencias, hasta que se hayan evaluado más a fondo para detectar problemas de homogeneidad de datos, como los debidos a cambiar las prácticas de observación.

E. Otras posibles influencias humanas en el clima de huracanes del Atlántico

Además del calentamiento por efecto invernadero, otras influencias humanas posiblemente podrían haber contribuido a los recientes aumentos observados en los huracanes del Atlántico. Por ejemplo, Mann y Emanuel (2006) plantean la hipótesis de que una reducción en el enfriamiento inducido por aerosoles sobre el Atlántico en las últimas décadas puede haber contribuido a un mayor calentamiento del Atlántico norte tropical, en relación con la temperatura media global. Sin embargo, la causa o causas del reciente aumento del calentamiento del Atlántico, en relación con otras cuencas tropicales, y su efecto sobre los ciclones tropicales del Atlántico, sigue siendo muy incierto (p. Ej., Booth et al. 2012 Zhang et al. 2013 Dunstone et al. 2013 Villarini y Vecchi 2013). Varios factores antropogénicos y naturales (por ejemplo, aerosoles, gases de efecto invernadero, actividad volcánica, variabilidad solar y variabilidad climática interna) deben considerarse como contribuyentes potenciales, y la ciencia sigue siendo muy incierta en estas áreas. El IPCC AR5 concluyó que existe una confianza media en que la reducción del forzamiento de aerosoles contribuyó al aumento observado en la actividad de los ciclones tropicales en el Atlántico desde la década de 1970, pero no establece ninguna estimación de la magnitud de la contribución. También concluyen que sigue siendo incierto si hay cambios detectables en la actividad pasada de ciclones tropicales.

Un nuevo estudio de Murakami et al. (2020) utiliza modelos y técnicas de detección / atribución de huellas dactilares para explorar las causas del patrón espacial observado de cambio en la frecuencia de tormentas tropicales en todo el mundo desde 1980. Para la cuenca del Atlántico, concluyen que los forzamientos externos, como gases de efecto invernadero, aerosoles, y erupciones volcánicas, probablemente jugaron un papel importante en el aumento de la frecuencia de tormentas tropicales desde 1980. Dunstone et al. (2013) utilizando un modelo diferente. Según estos modelos, los forzamientos externos (incluidos los aerosoles antropogénicos) habían tendido a suprimir la frecuencia de las tormentas tropicales en el Atlántico durante el siglo XX antes de la década de 1980, pero la frecuencia de las tormentas aumentó desde la década de 1980 hasta el presente, ya que este efecto de supresión se redujo debido a las emisiones de aerosoles. disminuye. Los modelos también proyectan, en el Atlántico, una disminución en la frecuencia de las tormentas tropicales durante el próximo siglo, ya que las influencias de los gases de efecto invernadero dominan las influencias proyectadas de los aerosoles. Desde otra perspectiva, Yan et al. (2017) infieren que las fluctuaciones naturales en la circulación de vuelco meridional del Océano Atlántico, y no los cambios de aerosoles, pueden haber producido gran parte de la disminución decenal observada en la frecuencia de huracanes importantes del Atlántico durante 2005-2015.

Aumento del nivel del mar también debe considerarse como una forma en que el cambio climático causado por el hombre puede afectar el clima de los huracanes en el Atlántico, o al menos los impactos de los huracanes en la costa. Se espera que la vulnerabilidad de las regiones costeras a las inundaciones causadas por tormentas aumente con el aumento futuro del nivel del mar y el desarrollo costero, aunque esta vulnerabilidad también dependerá de las características de las tormentas futuras, como se discutió anteriormente. En igualdad de condiciones, los niveles de inundación costera asociados con ciclones tropicales deberían aumentar con el aumento del nivel del mar. Hay grandes rangos en las proyecciones del siglo XXI tanto para las características de los huracanes en el Atlántico como para la magnitud del aumento regional del nivel del mar a lo largo de las costas de EE. UU. Sin embargo, según el IPCC AR5, es muy probable que la tasa promedio de aumento del nivel del mar global durante el siglo XXI supere la observada durante 1971-2010 para una variedad de escenarios de emisiones futuros.

F. Summary for Atlantic Hurricanes and Global Warming

In summary, neither our model projections for the 21st century nor our analyses of trends in Atlantic hurricane and tropical storm activity support the notion that greenhouse gas-induced warming leads to large increases in either tropical storm or overall hurricane numbers in the Atlantic. While one of our modeling studies projects a large (

100%) increase in Atlantic category 4-5 hurricanes over the 21st century, we estimate that such an increase would not be detectable until the latter half of the century, and we still have only low confidence that such an increase will occur in the Atlantic basin, based on an updated survey of subsequent modeling studies by our and other groups. A recent study finds that the observed increase in an Atlantic hurricane rapid intensification metric over 1982-2009 is highly unusual compared to one climate model’s simulation of internal multidecadal climate variability, and is consistent in sign with that model’s expected long-term response to anthropogenic forcing. These climate change detection results for rapid intensification metrics are suggestive but not definitive, and more research is needed for more confident conclusions. A slowing of tropical cyclone propagation speeds over the continental U.S. has been found since 1900, but its cause remains uncertain.

Therefore, we conclude that it is premature to conclude with high confidence that increasing atmospheric greenhouse gas concentrations from human activities have had a detectable impact on Atlantic basin hurricane activity, although increasing greenhouse gases are strongly linked to global warming. (“Detectable” here means the change is large enough to be distinguishable from the variability due to natural causes.) However, there is increasing evidence that the increase in tropical storm frequency in the Atlantic basin since the 1970s has been at least partly driven by decreases in aerosols from human activity and volcanic forcing. However, this does not imply that the increase will continue into the future, as a number of models project that greenhouse gas warming will lead to future decreases in Atlantic tropical storm frequency. Anthropogenic forcing may have already caused other changes in Atlantic hurricane activity that are not yet confidently detectable due to the small magnitude of the changes or observation limitations, or due to limitations in modeling and physical understanding (e.g., aerosol effects on regional climate, uncertainties in simulation of Atlantic multidecadal variability).

We also conclude that it is likely that climate warming will cause Atlantic hurricanes in the coming century have higher rainfall rates than present-day hurricanes, and medium confidence that they will be more intense (higher peak winds and lower central pressures) on average. In our view, it is uncertain how the annual number of Atlantic tropical storms will change over the 21st century. All else equal, coastal inundation levels associated with tropical cyclones should increase with sea level rise as projected for example by IPCC AR5. These assessment statements are intended to apply to climate warming of the type projected for the 21st century by prototype IPCC mid-range warming scenarios, such as A1B or RCP4.5.

The relatively conservative confidence levels attached to our tropical cyclone projections, and the lack of a claim of detectable anthropogenic influence on tropical cyclones at this time contrasts with the situation for other climate metrics, such as global mean temperature. In the case of global mean surface temperature, the IPCC AR5 presents a strong body of scientific evidence that most of the global warming observed over the past half century is very likely due to human-caused greenhouse gas emissions.


2. How is the climate changing in the Arctic?

Arctic climate is now warming rapidly and much larger changes are projected.

2.1 Evidence of the recent warming of the Arctic is provided by: records of increasing temperatures melting glaciers, sea ice, and permafrost and rising sea levels. More.

2.2 Global temperatures are expected to increase further during the 21 st century. In the Arctic, this warming is expected to be substantially greater than the global average, and the following changes are expected over the current century * :

  • The average annual temperatures are projected to rise by 3 to 7 °C (5 to 13°F), with the greatest warming occurring in the winter months
  • Precipitation is projected to increase by roughly 20%. is expected to continue to decline significantly, reflecting less solar radiation and thereby increasing regional and global warming.
  • The area of Arctic land covered by snow is expected to decrease by 10 to 20%.

These projections assume a gradual warming. However, abrupt and unexpected changes cannot be ruled out. More.


Are the Effects of Global Warming Really that Bad?

Eight degrees Fahrenheit. It may not sound like much—perhaps the difference between wearing a sweater and not wearing one on an early-spring day. But for the world in which we live, which climate experts project will be at least eight degrees warmer by 2100 should global emissions continue on their current path, this small rise will have grave consequences, ones that are already becoming apparent, for every ecosystem and living thing—including us.

According to the National Climate Assessment, human influences are the number one cause of global warming, especially the carbon pollution we cause by burning fossil fuels and the pollution-capturing we prevent by destroying forests. The carbon dioxide, methane, soot, and other pollutants we release into the atmosphere act like a blanket, trapping the sun's heat and causing the planet to warm. Evidence shows that 2000 to 2009 was hotter than any other decade in at least the past 1,300 years. This warming is altering the earth's climate system, including its land, atmosphere, oceans, and ice, in far-reaching ways.

More frequent and severe weather

Higher temperatures are worsening many types of disasters, including storms, heat waves, floods, and droughts. A warmer climate creates an atmosphere that can collect, retain, and drop more water, changing weather patterns in such a way that wet areas become wetter and dry areas drier. "Extreme weather events are costing more and more," says Aliya Haq, deputy director of NRDC's Clean Power Plan initiative. "The number of billion-dollar weather disasters is expected to rise."

According to the National Oceanic and Atmospheric Administration, in 2015 there were 10 weather and climate disaster events in the United States—including severe storms, floods, drought, and wildfires—that caused at least $1 billion in losses. For context, each year from 1980 to 2015 averaged $5.2 billion in disasters (adjusted for inflation). If you zero in on the years between 2011 and 2015, you see an annual average cost of $10.8 billion.

The increasing number of droughts, intense storms, and floods we're seeing as our warming atmosphere holds—and then dumps—more moisture poses risks to public health and safety, too. Prolonged dry spells mean more than just scorched lawns. Drought conditions jeopardize access to clean drinking water, fuel out-of-control wildfires, and result in dust storms, extreme heat events, and flash flooding in the States. Elsewhere around the world, lack of water is a leading cause of death and serious disease. At the opposite end of the spectrum, heavier rains cause streams, rivers, and lakes to overflow, which damages life and property, contaminates drinking water, creates hazardous-material spills, and promotes mold infestation and unhealthy air. A warmer, wetter world is also a boon for food-borne and waterborne illnesses and disease-carrying insects such as mosquitoes, fleas, and ticks.

Higher death rates

Today's scientists point to climate change as "the biggest global health threat of the 21st century." It's a threat that impacts all of us—especially children, the elderly, low-income communities, and minorities—and in a variety of direct and indirect ways. As temperatures spike, so does the incidence of illness, emergency room visits, and death.

"There are more hot days in places where people aren't used to it," Haq says. "They don't have air-conditioning or can't afford it. One or two days isn't a big deal. But four days straight where temperatures don't go down, even at night, leads to severe health consequences." In the United States, hundreds of heat-related deaths occur each year due to direct impacts and the indirect effects of heat-exacerbated, life-threatening illnesses, such as heat exhaustion, heatstroke, and cardiovascular and kidney diseases. Indeed, extreme heat kills more Americans each year, on average, than hurricanes, tornadoes, floods, and lightning combined.

Dirtier air

Rising temperatures also worsen air pollution by increasing ground level ozone, which is created when pollution from cars, factories, and other sources react to sunlight and heat. Ground-level ozone is the main component of smog, and the hotter things get, the more of it we have. Dirtier air is linked to higher hospital admission rates and higher death rates for asthmatics. It worsens the health of people suffering from cardiac or pulmonary disease. And warmer temperatures also significantly increase airborne pollen, which is bad news for those who suffer from hay fever and other allergies.

Higher wildlife extinction rates

As humans, we face a host of challenges, but we're certainly not the only ones catching heat. As land and sea undergo rapid changes, the animals that inhabit them are doomed to disappear if they don't adapt quickly enough. Some will make it, and some won't. According to the Intergovernmental Panel on Climate Change's 2014 assessment, many land, freshwater, and ocean species are shifting their geographic ranges to cooler climes or higher altitudes, in an attempt to escape warming. They're changing seasonal behaviors and traditional migration patterns, too. And yet many still face "increased extinction risk due to climate change." Indeed, a 2015 study showed that vertebrate species—animals with backbones, like fish, birds, mammals, amphibians, and reptiles—are disappearing 114 times faster than they should be, a phenomenon that has been linked to climate change, pollution, and deforestation.

More acidic oceans

The earth's marine ecosystems are under pressure as a result of climate change. Oceans are becoming more acidic, due in large part to their absorption of some of our excess emissions. As this acidification accelerates, it poses a serious threat to underwater life, particularly creatures with calcium carbonate shells or skeletons, including mollusks, crabs, and corals. This can have a huge impact on shellfisheries. Indeed, as of 2015, acidification is believed to have cost the Pacific Northwest oyster industry nearly $110 million. Coastal communities in 15 states that depend on the $1 billion nationwide annual harvest of oysters, clams, and other shelled mollusks face similar long-term economic risks.

Higher sea levels

The polar regions are particularly vulnerable to a warming atmosphere. Average temperatures in the Arctic are rising twice as fast as they are elsewhere on earth, and the world's ice sheets are melting fast. This not only has grave consequences for the region's people, wildlife, and plants its most serious impact may be on rising sea levels. By 2100, it's estimated our oceans will be one to four feet higher, threatening coastal systems and low-lying areas, including entire island nations and the world's largest cities, including New York, Los Angeles, and Miami as well as Mumbai, Sydney, and Rio de Janeiro.

There's no question: Climate change promises a frightening future, and it's too late to turn back the clock. We've already taken care of that by pumping a century's worth of pollution into the air nearly unchecked. "Even if we stopped all carbon dioxide emissions tomorrow, we'd still see some effects," Haq says. That, of course, is the bad news. But there's also good news. By aggressively reducing our global emissions now, "we can avoid a lot of the severe consequences that climate change would otherwise bring," says Haq.


5.3: Evidence for Increasing Temperatures - Geosciences

Global warming y climate change are terms for the observed century-scale rise in the average temperature of the Earth’s climate system and its related effects. [2] Multiple lines of scientific evidence show that the climate system is warming. [3] [4] [5] Although the increase of near-surface atmospheric temperature is the measure of global warming often reported in the popular press, most of the additional energy stored in the climate system since 1970 has gone into ocean warming. The remainder has melted ice and warmed the continents and atmosphere. [6] [a] Many of the observed changes since the 1950s are unprecedented over tens to thousands of years. [7] On 12 November 2015, NASA scientists reported that human-made carbon dioxide (CO2) continues to increase above levels not seen in hundreds of thousands of years: currently, about half of the carbon dioxide released from the burning of fossil fuels is not absorbed by vegetation and the oceans and remains in the atmosphere. [8] [9] [10] [11]

Global mean surface temperature change from 1880 to 2015, relative to the 1951–1980 mean. The black line is the annual mean and the red line is the 5-year running mean. Source: NASA GISS.

World map showing surface temperature trends (°C per decade) between 1950 and 2014. Source: NASA GISS.[1]

Scientific understanding of global warming is increasing. The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) reported in 2014 that scientists were more than 95% certain that global warming is mostly being caused by increasing concentrations of greenhouse gases (GHG) and other human (anthropogenic) activities. [12] [13] [14] Climate model projections summarized in the report indicated that during the 21st century the global surface temperature is likely to rise a further 0.3 to 1.7 °C (0.5 to 3.1 °F) for their lowest emissions scenario using stringent mitigation and 2.6 to 4.8 °C (4.7 to 8.6 °F) for their highest. [15] These findings have been recognized by the national science academies of the major industrialized nations [16] [b] and are not disputed by any scientific body of national or international standing. [18]

Fossil fuel related carbon dioxide (CO2) emissions compared to five of the IPCC’s “SRES” emissions scenarios, published in 2000. The dips are related to global recessions. Image source: Skeptical Science.

Fossil fuel related carbon dioxide emissions over the 20th century. Image source: EPA.

Future climate change and associated impacts will differ from region to region around the globe. [19] [20] Anticipated effects include warming global temperature, rising sea levels, changing precipitation, and expansion of deserts in the subtropics. [21] Warming is expected to be greater over land than over the oceans and greatest in the Arctic, with the continuing retreat of glaciers, permafrost and sea ice. Other likely changes include more frequent extreme weather events including heat waves, droughts, heavy rainfall with floods and heavy snowfall [22] ocean acidification and species extinctions due to shifting temperature regimes. Effects significant to humans include the threat to food security from decreasing crop yields and the abandonment of populated areas due to rising sea levels. [23] [24] Because the climate system has a large inertia and CO2 will stay in the athmosphere for a long time, many of these effects will not only exist for decades or centuries, but will persist for tens of thousands of years. [25]

Possible societal responses to global warming include mitigation by emissions reduction, adaptation to its effects, building systems resilient to its effects, and possible future climate engineering. Most countries are parties to the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC), [26] whose ultimate objective is to prevent dangerous anthropogenic climate change. [27] The UNFCCC have adopted a range of policies designed to reduce greenhouse gas emissions [28] [29] [30] [31] and to assist in adaptation to global warming. [28] [31] [32] [33] Parties to the UNFCCC have agreed that deep cuts in emissions are required, [34] and that future global warming should be limited to below 2.0 °C (3.6 °F) relative to the pre-industrial level. [34] [c]

Public reactions to global warming and general fears of its effects are also steadily on the rise, with a global 2015 Pew Research Center report showing a median of 54% who consider it “a very serious problem”. There are, however, significant regional differences. Notably, Americans and Chinese, whose economies are responsible for the greatest annual CO2 emissions, are among the least concerned. [36]


5.2 Flood depth response to temporal patterns and total rainfall variability

The H–H model was run for the 18 different combinations of rainfall volumes and temporal patterns. Results are presented for the five reference locations throughout the watershed representing different land use types that are typical in a developed area as described in Table 2. The selection of the reference points essentially provides results at different sub-catchments, or different sub-models. These sub-models show the variation in catchment response to runoff generated by a variety of land use types as well as changes in how the flows move through the different storm water infrastructure.

Figure 6(a) Depth over time at Wilmes Lake (location A), which is the downstream regional reference point in Fig. 1. Depth vs. time curves are plotted for 160 mm of total rainfall over 24 h with the six temporal patterns. Panel (b) presents the variation of peak flood depth (m) at reference locations throughout the watershed (refer to Table 1) with variation of temporal patterns for a total of 160 mm of rainfall over 24 h.

Figure 6a shows the depth/time curve at Wilmes Lake (location A), which is the main regional collection point and the downstream end of the model. Each curve represents change in depth vs. time for the six temporal patterns distributing the same total rainfall volume of 160 mm. The differences in shape, peak flood depth and the time to peak illustrate the variability in catchment response that can result purely due to variation in rainfall pattern during a storm event. A striking result is the approximately 1.3 m variation in flood depth at Wilmes Lake purely due to variation in how the rain falls within the duration of the storm. The highest flood depth curve is a result of the most intense storm event pattern, which is the Q1–10 distribution. The depth at Wilmes Lake rises quickly during the Q1–10 event but the peak flood depth still occurs within the 40–60 h band, similar to the other rainfall patterns. The high intensity of the Q1–10 pattern can overwhelm local conveyance and storage structures, resulting in overflows that flush down to the low-lying areas rapidly, causing the water level at the lake to rise. Note that the next highest peak flood level results from the Q3 pattern, which has the majority of the precipitation loaded in the latter half of the storm event. Comparison of the total runoff volume generated during each model run for the catchment between Q1–50 and Q3–50 temporal patterns shows a 9.5 % increase (refer to Table S4) for the same 50-year (160 mm in 24 h) storm event. A third quartile rainfall pattern can result in higher runoff volume as the soil saturates and infiltration rates are reduced and can cause worse flooding as local storage structures and ponds fill up by the time the bulk of the storm occurs. The results for the Q-3 patterns suggest that regional storage facilities such as Wilmes Lake within the SWWD are more sensitive to the runoff volume than the instantaneous peak flow rate, and thereby more sensitive to end-loaded temporal patterns during storms.

Figure 6b illustrates the same type of variation of peak flood depth due purely to the different temporal patterns at all of the reference points. Locations A, C, D and G average about 1 m in peak flood depth variation. When considering that the typical freeboard (the added elevation above the base flood elevation) used in the United States when setting the lowest open elevations for structures is 0.65 m, a 1 m variation in peak flood elevation is significant. As described in Table 1, the land use within the subcatchment that drains to location B is rural with local natural storage, whereas locations C and D have commercial land use with higher impervious land cover. This difference in land cover can explain why the variability in peak flood depth relative to changes in temporal patterns is lower at approximately 0.5 m and suggests that catchments with higher impervious surfaces have a higher sensitivity to rainfall patterns. Additionally, location F is within the storm sewer system, which suggests that variation in flow rates, or peak runoff from a catchment, does not always translate to higher variation in flood depths.

The depth vs. time curves in Fig. 6a also illustrate the value of including detailed hydraulic routing in the modeling analysis. As an example, the curves for Q1–10 and Q3–90 patterns show the difference of catchment response due to a high-intensity rainfall event that results in an initial peak flood depth resulting from overflows followed by the lagged response of the volume accumulation compared to the scenario of higher volume of runoff due to saturated soils. The variability in how the catchment responds to different temporal patterns is consistent with studies by Ball (1994) and Lambourne and Stephenson (1987). Though these studies focused primarily on the hydrologic aspect of the modeling and peak flow rates and volumes, the variation in catchment response to changes in “how it rains” is similar. The current study has the added benefit of detailed hydraulic routing and it is reasonable to assume that using only hydrologic routing, which is more common in current literature, would not have captured some of the detailed environmental hydraulics that can lead to better flood estimates in developed environments.

Figure 7Comparison of total volume of rainfall and temporal patterns' variability impact on peak flood depth. Flood depth variation due to the six different temporal patterns with 160 mm of rain compared to 110, 160 and 210 mm of total rainfall over 24 h distributed over Q1–50 and Q3–50 temporal patterns. Flood depths were standardized by subtracting the mean at each location for ease of comparison.

One of the primary questions that we set out to answer was the comparison of how it rains vs. how much it rains. For clarification, how it rains refers to the variation of temporal patterns during a storm event with the total rainfall volume within the 24 h held constant. The term “how much it rains” refers to different volumes of total rainfall within 24 h for each storm event with the temporal pattern held constant. Figure 7 makes the direct comparison between the variations of peak flood depth between how it rains and how much it rains. The range in peak depths at the reference locations indicates how the different catchments respond to variability in storm volume and pattern.

Comparison of the range of peak flood depths at locations C and D indicates a higher sensitivity to variation in how it rains as opposed to changes in how much it rains. Conversely, locations A, B and G indicate a higher range in flood depths due to changes in total rainfall volume, or how much it rains compared to changes in temporal patterns, or how it rains. Even though one can note that locations C and D receive runoff from catchments that have a majority of higher impervious land use relative to other locations, the number of data points does not allow for a statistically significant comparison of the sensitivity of impervious percentages in land use to the difference in how it rains vs. how much it rains. But it is important to note the consistency in the range of results across all the locations and the fact that how it rains has as much of an impact in the peak flood depths as how much it rains. The results in Fig. 7 clearly answer the first question presented in the introduction that temporal patterns of storms are as important as the total volume of rainfall during a storm in watershed response and flood estimation.

The results presented in Figs. 6 and 7 show that temporal patterns, or how it rains, add a degree of variability and have a significant contribution to the overall uncertainty in H–H modeling results. This is especially a concern given the evidence to date that systematic change is occurring in rainfall patterns across climate zones, making them more intense and impactful in derived flood estimations (Wasko and Sharma, 2015). The added variability has implications on the already complex nature of properly accounting for uncertainty in flood forecasts or the impacts of climate change in future flooding conditions, which can in turn have implications on how society will accept the socio-economic impacts of adaption as previously mentioned. Hence, careful consideration of how it rains and changes in how it rains have to be included in any H–H modeling framework along with the current typical practice of modeling how much it rains.


Thermal acclimation of leaf respiration of tropical trees and lianas: response to experimental canopy warming, and consequences for tropical forest carbon balance

Climate warming is expected to increase respiration rates of tropical forest trees and lianas, which may negatively affect the carbon balance of tropical forests. Thermal acclimation could mitigate the expected respiration increase, but the thermal acclimation potential of tropical forests remains largely unknown. In a tropical forest in Panama, we experimentally increased nighttime temperatures of upper canopy leaves of three tree and two liana species by on average 3 °C for 1 week, and quantified temperature responses of leaf dark respiration. Respiration at 25 °C (R25 ) decreased with increasing leaf temperature, but acclimation did not result in perfect homeostasis of respiration across temperatures. In contrast, Q10 of treatment and control leaves exhibited similarly high values (range 2.5-3.0) without evidence of acclimation. The decrease in R25 was not caused by respiratory substrate depletion, as warming did not reduce leaf carbohydrate concentration. To evaluate the wider implications of our experimental results, we simulated the carbon cycle of tropical latitudes (24°S-24°N) from 2000 to 2100 using a dynamic global vegetation model (LM3VN) modified to account for acclimation. Acclimation reduced the degree to which respiration increases with climate warming in the model relative to a no-acclimation scenario, leading to 21% greater increase in net primary productivity and 18% greater increase in biomass carbon storage over the 21st century. We conclude that leaf respiration of tropical forest plants can acclimate to nighttime warming, thereby reducing the magnitude of the positive feedback between climate change and the carbon cycle.

Keywords: DGVM NPP Panama carbon flux climate change experimental leaf warming global warming respiration tropical forest.


The global warming of the past 50 years is primarily due to human activities, predominantly the burning of fossil fuels.

Climate has changed naturally throughout Earth’s history. However, natural factors cannot explain the recent observed warming.

In the past, climate change was driven exclusively by natural factors: explosive volcanic eruptions that injected reflective particles into the upper atmosphere, changes in energy from the sun, periodic variations in the Earth’s orbit, natural cycles that transfer heat between the ocean and the atmosphere, and slowly changing natural variations in heat-trapping gases in the atmosphere.

All of these natural factors, and their interactions with each other, have altered global average temperature over periods ranging from months to thousands of years. For example, past glacial periods were initiated by shifts in the Earth’s orbit, and then amplified by resulting decreases in atmospheric levels of carbon dioxide and subsequently by greater reflection of the sun’s energy by ice and snow as the Earth’s climate system responded to a cooler climate.

Natural factors are still affecting the planet’s climate today. The difference is that, since the beginning of the Industrial Revolution, humans have been increasingly affecting global climate, to the point where we are now the primary cause of recent and projected future change.

The majority of the warming at the global scale over the past 50 years can only be explained by the effects of human influences, especially the emissions from burning fossil fuels (coal, oil, and natural gas) and from deforestation.

Carbon Emissions in the Industrial Age


Search Strategy

Several electronic databases were searched (MEDLINE ® , CINAHL ® , PubMed ® ) using terms of evidence-based practice research, implementation research, and patient safety. (The terms “quality improvement” or “quality improvement intervention research” were not used.) The Cochrane Collaboration𠄼ochrane Reviews was also searched to look for systematic reviews of specific implementation strategies, and the Journal of Implementation Science was also reviewed. I also requested the final reports of the TRIP I and TRIP II studies funded by AHRQ. Classic articles known to the author were also included in this chapter (e.g.,Locock et al. 123 ).


Ver el vídeo: Geomorfología regiones áridas y semiáridas