Ejercicios: El cambio climático

Observa el esquema del efecto invernadero. Explica qué representa cada flecha numerada (1, 2 y 3), por qué el efecto invernadero natural es imprescindible para la vida en la Tierra y en qué consiste su alteración por causa humana.

Cita tres gases de efecto invernadero, indica la fuente principal de cada uno y señala cuál de ellos contribuye más al calentamiento actual y por qué.

Relaciona el ciclo del carbono con el aumento de $\text{CO}_2$ atmosférico desde la Revolución Industrial, nombrando los dos procesos humanos que más contribuyen a ese aumento.

Diferencia tiempo meteorológico y clima, y explica por qué una semana de frío intenso en invierno no contradice la tendencia al calentamiento global, apoyándote en la diferencia entre un dato puntual y una media a largo plazo.

Explica qué es el albedo de una superficie, qué superficies terrestres tienen albedo alto y cuáles bajo, y por qué la fusión del hielo marino del Ártico reduce el albedo medio del planeta.

Cita dos evidencias del cambio climático observadas en la República Dominicana (blanqueamiento de los arrecifes de coral, alteración de las floraciones, aumento de las olas de calor, subida del nivel del mar en las costas) y explica en qué consiste cada una.

Explica qué es el secuestro de carbono y cita dos sumideros naturales de carbono (bosques, suelos, océanos, turberas), indicando cómo almacenan el carbono y durante cuánto tiempo.

¿Qué es una ola de calor y cómo se define meteorológicamente? Explica por qué, en un clima más cálido, se espera que sean más frecuentes, más largas y más intensas aunque la temperatura media solo suba uno o dos grados.

Describe dos consecuencias del cambio climático ya observables en los ecosistemas de la Península Ibérica y explica el mecanismo físico o biológico que las produce.

Diferencia las estrategias de mitigación y de adaptación frente al cambio climático y pon dos ejemplos concretos de cada una, indicando a qué escala (local, nacional o global) se aplican.

La concentración de $\text{CO}_2$ atmosférico ha pasado de unas $280\ \text{ppm}$ en la época preindustrial a unas $420\ \text{ppm}$ en la actualidad. Calcula el aumento porcentual y discute qué habría ocurrido con los ecosistemas si ese aumento se hubiera producido en siglos en lugar de en menos de dos.

El nivel del mar sube por dos causas principales: la expansión térmica del agua al calentarse y el aporte de agua de los glaciares y mantos de hielo continentales. Explica ambos mecanismos y razona, con el principio de Arquímedes, por qué la fusión del hielo marino flotante apenas contribuye a la subida.

La temperatura media de la Península Ibérica ha subido ya más de $1.5\ \text{°C}$ desde la época preindustrial. Explica qué consecuencias tiene ese calentamiento sobre el manto de nieve de las montañas españolas y cómo cambia el régimen de caudales de los ríos que de ellas nacen (más agua en invierno, menos en verano).

El IPCC trabaja con escenarios de emisiones, del muy ambicioso al muy alto. Explica qué es un escenario climático, por qué la ciencia no puede anunciar una única temperatura futura y qué papel juegan las decisiones humanas (energía, economía, demografía) en la horquilla de resultados.

Muchos países se han comprometido a la «neutralidad de carbono» para 2050. Explica qué significa llegar a emisiones netas cero, qué papel juegan en el balance las absorciones por sumideros y por qué no equivale a dejar de emitir por completo.

Las marismas y las praderas de Posidonia almacenan grandes cantidades de carbono en sus sedimentos («carbono azul»). Explica por qué son sumideros especialmente eficaces y duraderos, y razona qué ocurre con ese carbono cuando una marisma se deseca o una pradera es destruida por fondeos y obras.

En un debate sobre cambio climático, una persona afirma: «El clima siempre ha cambiado por causas naturales. Además, como el agua cálida retiene menos gas disuelto, el aumento contemporáneo del $\text{CO}_2$ atmosférico es una consecuencia del calentamiento natural de los océanos y no de las actividades humanas».\na) Compara la velocidad del calentamiento actual con la de las transiciones climáticas del pasado geológico (como las desglaciaciones cuaternarias) y deduce por qué la rapidez del cambio moderno descarta los ciclos orbitales de Milankovitch como causa principal.\nb) Utiliza el equilibrio del sistema carbonatado marino y los datos de acidificación oceánica (descenso continuado del pH marino) para refutar la idea de que el $\text{CO}_2$ procede de la desgasificación oceánica.\nc) Explica cómo la observación de un calentamiento de la troposfera acoplado a un enfriamiento de la estratosfera permite descartar que el cambio esté causado por un aumento de la actividad solar y confirma el papel del efecto invernadero.

Diseña un plan de mitigación para tu localidad: elige tres sectores (por ejemplo energía, transporte y sumideros de carbono) y justifica, para cada actuación propuesta, cómo reduce emisiones o aumenta absorciones y qué co-beneficios aporta.

Imagina que el calentamiento global sobrepasa el umbral de $+1.5\ \text{°C}$, desencadenando procesos acelerados en las altas latitudes boreales.\na) Modela mediante un diagrama de flujo de causas y efectos la interacción entre la fusión estival del hielo marino ártico y el balance radiativo oceánico. Predice el impacto de este bucle sobre la absorción de calor del agua y la formación de hielo en los inviernos sucesivos.\nb) En las turberas y suelos de permafrost en descongelación se forman lagunas termokársticas. Razona en qué condiciones biogeoquímicas la descomposición de la materia orgánica liberará predominantemente $\text{CH}_4$ en vez de $\text{CO}_2$, y justifica, en función de la capacidad de forzamiento radiativo relativo de ambos gases, por qué esto agrava el forzamiento a corto plazo.\nc) A partir de ambos mecanismos, justifica qué es un «punto de no retorno» (tipping point) y argumenta por qué, una vez rebasado, el cese total de las emisiones antrópicas podría no bastar para detener el calentamiento.

Para determinar las causas del calentamiento global reciente, un equipo de investigación analiza las siguientes observaciones empíricas:\n1. La irradiancia solar total oscila en ciclos de 11 años pero muestra una ligera tendencia descendente desde 1980, mientras que la temperatura media global asciende de forma continuada.\n2. Las grandes erupciones volcánicas provocan caídas térmicas globales de $0.2$ a $0.5\ \text{°C}$ que duran entre 1 y 3 años, tras las cuales el calentamiento se reanuda.\n3. Los modelos climáticos solo logran reproducir el calentamiento observado a partir de 1970 cuando incorporan las emisiones antrópicas de gases de efecto invernadero y aerosoles.\n4. El cociente isotópico $^{13}\text{C}/^{12}\text{C}$ ($\delta^{13}\text{C}$) en el $\text{CO}_2$ atmosférico desciende a la vez que se diluye la concentración del isótopo radiactivo $^{14}\text{C}$ (efecto Suess).\na) Define forzamiento radiativo (en $\text{W/m}^2$) y, basándote en los datos 1 y 2, deduce el signo neto del forzamiento solar y volcánico durante las últimas cuatro décadas.\nb) A partir del dato 3, justifica por qué las simulaciones climáticas demuestran que el forzamiento antrópico es el factor causal determinante y no una correlación espuria.\nc) Con el dato 4, deduce qué tipo de fuente de carbono (emisiones volcánicas, biomasa vegetal viva o combustibles fósiles) carece de $^{14}\text{C}$ y está empobrecida en $^{13}\text{C}$, demostrando el origen del exceso de $\text{CO}_2$.

Analiza las disparidades geográficas del calentamiento a partir de esta situación:\nEn los últimos veranos, la Península Ibérica ha registrado olas de calor históricas vinculadas a dorsales anticiclónicas estancadas, mientras que el Ártico se calentaba a un ritmo casi tres veces superior a la media global (amplificación ártica).\na) Explica la secuencia de retroalimentaciones físicas (balance radiativo, albedo del hielo/nieve y absorción oceánica) responsable de que el Ártico experimente un calentamiento mucho más intenso que el resto del planeta.\nb) La corriente en chorro polar (jet stream) depende del gradiente térmico entre el polo y las latitudes templadas. Predice cómo afecta la amplificación ártica a la velocidad y a la ondulación del chorro, y deduce por qué esto propicia situaciones meteorológicas extremas y persistentes (bloqueos anticiclónicos, DANAs) sobre latitudes medias.\nc) En una cuenca semiárida mediterránea, analiza el bucle suelo-atmósfera: predice qué ocurre con la partición entre calor sensible y calor latente cuando el suelo agota su humedad en primavera y justifica cómo amplifica este fenómeno las temperaturas extremas estivales.

Una estación de esquí a $1800\ \text{m}$ de altitud en los Pirineos ha visto reducida su temporada media de nieve natural de 120 a 75 días en las últimas tres décadas. Para mantener la actividad económica, la empresa gestora proyecta construir una balsa de $200\,000\ \text{m}^3$ de agua e instalar cañones de nieve artificial para cubrir el $80\ \%$ del dominio esquiable.\na) Justifica por qué esta solución técnica puede considerarse un ejemplo de «maladaptación», analizando su balance energético, su huella de carbono y el impacto sobre la disponibilidad hídrica de los ecosistemas fluviales aguas abajo.\nb) Si la isoterma de $0\ \text{°C}$ en invierno asciende $150\ \text{m}$ adicionales durante las próximas décadas, evalúa los límites termodinámicos de la producción de nieve técnica (temperatura de bulbo húmedo) y predice la viabilidad de la estación a medio plazo.\nc) Diseña una propuesta alternativa de adaptación socioeconómica y ecológica para el valle que sustituya el monocultivo de la nieve, justificando cómo diversifica el empleo y protege la biodiversidad alpina.

Para tener un $50\ \%$ de probabilidades de limitar el calentamiento a $1.5\ \text{°C}$, el presupuesto de carbono remanente mundial se estima en unas $250\ \text{Gt}$ de $\text{CO}_2$. Actualmente, la humanidad emite aproximadamente $40\ \text{Gt}$ anuales.\na) Demuestra matemáticamente que, si las emisiones mundiales se redujeran de forma lineal a partir de hoy hasta alcanzar el cero neto, el tiempo disponible para llegar a la neutralidad sin agotar el presupuesto de $250\ \text{Gt}$ sería de solo $12.5$ años (frente a los $6.25$ años si se mantuvieran constantes). Deduce la implicación de este desfase temporal para las políticas de mitigación inmediata.\nb) Explica por qué el calentamiento acumulado depende de las emisiones históricas acumuladas y no del flujo de emisión anual, deduciendo por qué estabilizar las emisiones en un valor constante no frena la subida de las temperaturas.\nc) Muchos escenarios de mitigación contemplan un «sobreimpulso» (overshoot), asumiendo que superaremos el presupuesto y luego enfriaremos el planeta mediante tecnologías de absorción de $\text{CO}_2$. Evalúa críticamente dos riesgos biofísicos o ecológicos de fiar la estabilidad climática a estas tecnologías.

Analiza los siguientes datos de dos países ante una cumbre internacional del clima:\n• País A (país desarrollado): Población: 40 millones; emisiones históricas acumuladas (1850-2020): $18\ \%$ del total mundial; emisiones actuales per cápita: $12\ \text{t}$ de $\text{CO}_2$/año; PIB per cápita: $\text{RD\$}\ 42\,000$.\n• País B (pequeño estado insular en desarrollo): Población: 1 millón; emisiones históricas acumuladas: $<0.05\ \%$; emisiones actuales per cápita: $1.2\ \text{t}$ de $\text{CO}_2$/año; PIB per cápita: $\text{RD\$}\ 3\,000$; su territorio sufre la salinización de acuíferos y la erosión costera irreversible por el ascenso del nivel del mar.\na) Aplica el principio de «responsabilidades comunes pero diferenciadas y capacidades respectivas» para justificar qué obligaciones concretas de financiación y mitigación debe asumir el País A respecto al Fondo de Pérdidas y Daños en beneficio del País B.\nb) El País A propone fijar un recorte idéntico del $40\ \%$ en las emisiones de todos los países respecto a sus niveles actuales para 2035. Evalúa con criterios de justicia climática y desarrollo socioeconómico el impacto asimétrico de esta propuesta sobre el País B.\nc) Diseña un criterio equitativo de reparto del esfuerzo de mitigación que pondere las emisiones acumuladas históricas, las emisiones per cápita y el índice de desarrollo humano, justificando por qué la equidad es un requisito indispensable para la eficacia de los acuerdos climáticos.