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7.6: Consecuencias del Cambio Climático

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    Como parte de su lectura asignada para esta sección, lea el artículo “La tormenta que viene” de Don Belt publicado en National Geographic: http://ngm.nationalgeographic.com/pr...desh/belt-text En esta sección, discutiremos los efectos del cambio climático, tanto los que ya se han observado, como así como predicciones futuras basadas en modelos climáticos científicos (ver sección 7.5 para una discusión de modelos científicos). Aquí se hacen evidentes las diferencias entre los términos calentamiento global y cambio climático. El calentamiento global se refiere al aumento de la temperatura promedio de la atmósfera terrestre debido a las elevadas concentraciones de gases de efecto invernadero, lo que aumenta el efecto invernadero. Ya hemos observado este incremento ocurriendo, como usted vio en la Figura 7.5.2 de la sección 7.5. También hemos visto, y esperamos seguir viendo, otros cambios ocurriendo en el clima de la Tierra. Además, se han observado cambios, y esperamos seguir observando, cambios en otros aspectos químicos, físicos y biológicos del medio ambiente de la Tierra. Solo discutiremos algunas de las consecuencias del cambio climático en esta sección, incluidos los cambios en la temperatura, la precipitación, el nivel del océano y la acidez del océano. Hay muchos más cambios que se han visto, y se proyecta que continúen en el futuro. Estos incluyen: cambios en la cantidad y distribución de hielo y nieve, cambios en la estacionalidad, cambio de ecosistema y cambios de hábitat de las poblaciones de plantas y animales, además de otros. Para obtener más información sobre estas consecuencias del cambio climático, visite este sitio: http://www.epa.gov/climatechange/sci...ors/index.html.

    Temperatura y precipitación

    La temperatura y la precipitación son los dos impactos más directos en el clima de la Tierra debido al cambio climático. A estas alturas, ya deberías entender por qué un aumento en los niveles de gases de efecto invernadero en la atmósfera provoca un aumento de la temperatura. Pero, ¿por qué también impacta los patrones de precipitación? Como ya saben, el vapor de agua es un componente importante de la atmósfera terrestre (ver Capítulo 6). A medida que el aire en la troposfera se calienta y se enfría, la cantidad de vapor de agua que retiene cambia drásticamente. Aquí en Georgia, tenemos veranos muy calurosos y húmedos. La alta humedad del verano en esta región es posible debido a la mayor capacidad que tiene el aire caliente para retener el vapor de agua. En pocas palabras, el aire más cálido puede contener más agua que el aire más frío. A medida que el aire se enfría, su capacidad para retener el vapor de agua disminuye, y cualquier exceso de agua dejará el aire como agua líquida. Un gran ejemplo de ello es la formación de rocío en superficies durante la noche. Durante el día, la temperatura es más cálida que por la noche, y el aire tiene una capacidad de retención relativamente alta para el vapor de agua. Cuando el sol se pone, el aire se enfría, disminuyendo su capacidad de retener vapor de agua. Esa agua extra debe ir a alguna parte, y lo hace acumulándose en superficies. De igual manera, cuando los frentes de aire cálido y frío chocan, aumentan las posibilidades de lluvia y tormentas eléctricas. Además, un aumento en la temperatura aumenta la evaporación que ocurre en la superficie de la Tierra. Este aumento de la evaporación conduce a mayores concentraciones de vapor de agua en la atmósfera lo que puede conducir a un aumento de la precipitación.

    El cambio de temperatura que ya hemos visto en la temperatura atmosférica promedio de la Tierra es relativamente pequeño (alrededor de 0.6 °C, según la Figura 7.5.2 de la sección 7.5). Sin embargo, como ocurre con muchos de los aspectos del cambio climático, el potencial de mayores cambios aumenta dramáticamente a medida que avanza el tiempo en el futuro. Esto se puede observar en la Figura\(\PageIndex{1}\), que muestra un modelo del incremento de temperatura previsto. Observe que estos cambios ocurren con relativa rapidez, y no son uniformes en todo el mundo. ¿Cuáles podrían ser algunas de las razones de esto?

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    Figura\(\PageIndex{1}\): Cambios proyectados en las temperaturas medias globales bajo tres escenarios de emisiones (filas) para tres periodos de tiempo diferentes (columnas). Los cambios en las temperaturas son relativos a los promedios de 1961- 1990. Los escenarios provienen del Informe Especial del IPCC sobre Escenarios de Emisiones: B1 es un escenario de bajas emisiones, A1B es un escenario de emisiones media-altas y A2 es un escenario de emisiones altas. Fuente: Grupo de Trabajo I del IPCC: La base de la ciencia física, 2007.

    Los cambios en la precipitación ocurren debido a una variedad de factores, incluyendo cambios en el contenido de vapor de agua atmosférico debido al cambio de temperatura, como se discutió anteriormente. También está en juego la mayor tasa de evaporación del agua en la superficie de la Tierra a temperaturas más cálidas. Más evaporación conduce a más precipitación. Finalmente, los cambios en los patrones de viento impactan en la distribución de eventos de precipitación. Como se puede ver en la Figura\(\PageIndex{2}\), hay algunas zonas del globo que se espera que tengan un incremento en la precipitación, mientras que otras se espera que tengan una disminución dramática. Algunos de los principales centros de población proyectados para tener un incremento de las precipitaciones de moderado a severo incluyen (estimaciones de población del área metropolitana dadas entre paréntesis): Nueva York, Estados Unidos (20.1 millones); Bogotá, Colombia (12.1 m.); y Manila, Filipinas (11.9 m.). ¿Qué tipo de desafíos podrían enfrentar estas ciudades en el futuro al enfrentar este cambio en su clima?

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    Figura 7.6.1). Las diferencias de precipitación trazadas se calcularon como la diferencia entre los promedios de 2081 a 2100 a 20 años menos el promedio de 50 años de 1951 a 2000. Las áreas azules proyectan aumentos en la precipitación; las áreas marrones proyectan disminuciones.

    En contraste, se proyecta que muchas más áreas metropolitanas importantes tengan una disminución moderada a severa de las precipitaciones (sequías) a fines del siglo XXI. Estos incluyen Delhi, India (21.8 m.); Lagos, Nigeria (21 m.); São Paulo, Brasil (20.9 m.); Kolkata, India (14.6 m.); Estambul, Turquía (14.4 m.); Los Ángeles, Estados Unidos (13.3 m.); Río de Janeiro, Brasil (12 m.); París, Francia (12 m.); y Lahore, Pakistán (11.3 m.).). El mayor desafío que probablemente enfrentarán estas áreas es la disminución del suministro de agua para el consumo y la agricultura. Consulte el Capítulo 8 para obtener más detalles sobre los desafíos que enfrentan las sociedades para abastecer de agua limpia y confiable a sus poblaciones y granjas.

    Todas las áreas del mundo pueden sentir desafíos adicionales con respecto a los cambios en la estacionalidad o el momento de la precipitación, así como la forma en que cae la precipitación (por ejemplo, niebla o aguacero; lluvia, hielo o nieve). Todos estos factores afectan la disponibilidad de agua del suelo para las plantas, el flujo de ríos y arroyos, y la accesibilidad general del agua en todo el mundo. Además, los científicos predicen un aumento en el número y la gravedad de las tormentas a medida que avanza el cambio climático. Para una discusión completa de los impactos potenciales de esto, consulte el artículo asignado.

    Elevación del nivel del mar Si bien sabemos que el agua gira continuamente alrededor del mundo (ver Capítulo 8 para obtener información sobre el ciclo del agua), y que la cantidad global de agua en la Tierra no cambiará debido al cambio climático global, la distribución de esta agua está cambiando. En particular, los océanos están aumentando en volumen mientras que las reservas de hielo terrestre (como los glaciares) están disminuyendo. Esto contribuye a un incremento en el nivel del mar a nivel mundial (Figura\(\PageIndex{3}\)).

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    Figura\(\PageIndex{3}\): Esta gráfica muestra los cambios acumulados absolutos promedio en el nivel del mar para los océanos del mundo desde 1880, con base en una combinación de mediciones de mareométricas y mediciones recientes de satélites. La banda sombreada muestra el rango probable de valores, con base en el número de mediciones recolectadas y la precisión de los métodos utilizados.

    A partir de los datos de la Figura\(\PageIndex{3}\), vemos que el nivel del mar ha aumentado en un promedio de 0.06 pulgadas (0.15 cm) anuales durante el periodo de tiempo mostrado anteriormente. La mayor parte de este aumento, sin embargo, se ha dado en las últimas décadas. La tasa de incremento ha subido entre 0.11 y 0.14 pulgadas (0.28 a 0.36 cm) anuales desde 1993. Hay dos fuerzas que hacen que el nivel del mar suba, ambas causadas por el cambio climático. Primero, el aumento de la temperatura global ha provocado un aumento del derretimiento del hielo en muchas regiones del globo. El derretimiento del hielo terrestre (como el glaciar que se muestra en la Figura\(\PageIndex{4}\)) contribuye al aumento del nivel del mar porque el agua que solía almacenarse en el hielo sentado encima de la tierra se convierte en agua corriente que llega al océano a través de la escorrentía. También observamos el derretimiento del hielo marino (ver http://www.epa.gov/climatechange/sci ence/indicators/index.html para datos y cifras). El hielo marino, como el hielo que cubre las regiones árticas del hemisferio norte, no tiene tierra debajo de él. Cuando se derrite, el agua permanece en los mismos lugares, y el nivel general del mar no cambia.

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    Figura\(\PageIndex{4}\): Retiro Glaciar

    El segundo factor que influye en el aumento del nivel del mar es un fenómeno llamado expansión térmica. Debido a las propiedades físicas del agua, a medida que el agua se calienta, su densidad disminuye. Una sustancia menos densa tendrá menos moléculas en un área determinada que una sustancia más densa (véase el capítulo 1 material suplementario). Esto significa que a medida que la temperatura general de los océanos aumente debido al cambio climático global, la misma cantidad de moléculas de agua ocupará ahora un volumen ligeramente mayor. Esto puede no parecer significativo, pero considerando los 1.3 mil millones de billones de litros (264 mil millones de galones) de agua en el océano, incluso un pequeño cambio en la densidad puede tener grandes efectos sobre el nivel del mar en su conjunto.

    Los científicos ya han documentado el aumento del nivel del mar en algunas zonas del mundo, incluida una familiar para la mayoría de nosotros: el sureste de Estados Unidos. La figura\(\PageIndex{5}\) muestra la superficie terrestre medida perdida debido al aumento del nivel del mar desde 1996. Tenga en cuenta que el sureste (definido aquí como la costa atlántica de Carolina del Norte al sur de Florida) es particularmente susceptible a la pérdida de superficie terrestre debido a la naturaleza suavemente inclinada de nuestra costa. Moviéndose hacia el norte hacia los Estados del Atlántico Medio (definidos aquí como Virginia al norte hasta Long Island, Nueva York), los hábitats costeros tienden a tener una geografía más pronunciada, lo que protege contra algunas pérdidas.

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    Figura 7.6.5: Esta gráfica muestra la cantidad neta de tierras convertidas a aguas abiertas a lo largo de la costa atlántica durante tres periodos de tiempo: 1996—2001, 1996—2006 y 1996—2011. Los resultados se dividen en dos regiones: el Sureste y el Atlántico Medio. Los números negativos muestran dónde la pérdida de tierras es superada por la acumulación de nuevas tierras.

    Si bien los efectos ecológicos del aumento del nivel del mar permanecen en Estados Unidos, no proyectamos ninguna pérdida catastrófica de vidas, propiedades o medios de vida durante algún tiempo. Esto se debe, en parte, a las grandes inversiones que hemos realizado en infraestructura para proteger nuestras ciudades y tierras de cultivo. Este no es el caso en muchas zonas del mundo. Para una discusión sobre los impactos del aumento del nivel del mar en las naciones menos industrializadas de Bangladesh, Maldivas, Kiribati y Fiji, revise la lectura requerida del artículo.

    Acidificación oceánica

    El CO 2 disuelto es esencial para muchos organismos, incluidos los animales de construcción de conchas y otros organismos que forman una capa dura en su exterior (por ejemplo, mariscos, corales, algas haptofitas). Este recubrimiento duro está construido a partir de aragonita, una forma mineral de la molécula carbonato de calcio, CaCo 3. Estos organismos se basan en la formación de iones carbonato (ver Capítulo 1 material suplementario para información sobre iones), CO 3 2-, a partir de CO 2 disuelto, a través de una reacción natural, química que se produce. Esto se lleva a cabo a través de una ecuación de reacción en cadena, donde se forma bicarbonato (HCO 3 -) como intermedio, y se generan iones hidrógeno (H +) (ecuaciones\(\PageIndex{1}\) y\(\PageIndex{2}\)).

    \[CO_{2} + H_{2}O \leftrightarrow H^{+} + HCO_{3}^{-}\]

    \[HCO_{3}^{-} \leftrightarrow H^{+} + CO_{3}^{2-} \]

    Para tener una mejor visualización de este proceso, siga junto con el gráfico interactivo en: http://www.whoi.edu/home/oceanus_ima...ification.html.

    Como puede ver, ambas ecuaciones\(\PageIndex{1}\) y\(\PageIndex{2}\) cada una producen un H +. Esto es significativo para la química del agua porque un aumento en la concentración de H+ significa una disminución en el pH del agua. Se puede ver en la Figura\(\PageIndex{6}\) que un pH más bajo significa que el líquido es más ácido. Como se muestra en el gráfico interactivo, un aumento del CO 2 en la atmósfera provoca que se disuelva CO 2 adicional en el océano. Esto significa que más CO 2 en la atmósfera conduce a ambientes oceánicos más ácidos.

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    Figura 7.6.6: Escala de pH y acidez relativa. Ilustración desde Anatomía y Fisiología, sitio web de Connexions. http://cnx.org/content/col11496/1.6/, 19 de jun de 2013.

    Desafortunadamente para los animales de construcción de conchas, la acumulación de H + en el ambiente oceánico más ácido bloquea la absorción de calcio y CO 3 2-, y dificulta la formación de aragonita. Ya se está documentando un déficit de aragonita en muchos de los océanos del mundo, como se muestra en la Figura\(\PageIndex{7}\).

    La creciente acidez de los océanos del mundo está dando como resultado cambios de hábitat en todo el mundo. Esto solo se espera que empeore a medida que los niveles atmosféricos de CO 2 continúen aumentando. Muchos organismos, incluyendo los corales que son la especie fundacional de los hermosos arrecifes de coral, son muy sensibles a los cambios en el pH del océano. Los científicos han documentado casos de destrucción de ecosistemas a través del blanqueamiento de los corales, causados por los efectos del cambio climático, incluyendo la acidificación de los océanos y Para obtener más información, visite el sitio web del Programa de Conservación de Arrecifes de Coral de la NOAA: coralreef.noaa.gov/threats/climate/.

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    Figura\(\PageIndex{7}\): Este mapa muestra los cambios en el nivel de saturación aragonita de las aguas superficiales oceánicas entre la década de 1880 y la década más reciente (2004-2013). La aragonita es una forma de carbonato de calcio que muchos animales marinos utilizan para construir sus esqueletos y conchas. Un cambio negativo representa una disminución en la saturación.

    This page titled 7.6: Consecuencias del Cambio Climático is shared under a CC BY-NC-SA 4.0 license and was authored, remixed, and/or curated by Caralyn Zehnder, Kalina Manoylov, Samuel Mutiti, Christine Mutiti, Allison VandeVoort, & Donna Bennett (GALILEO Open Learning Materials) via source content that was edited to the style and standards of the LibreTexts platform; a detailed edit history is available upon request.