Este curso introductorio aborda conceptos de energía sustentable y describe tecnologías avanzadas que pueden sustituir progresivamente las actuales dominadas por el carbón, el petróleo y gas natural, cuyas emisiones está perturbando progresivamente el clima, lo que puede afectar el desarrollo y la convivencia internacional. Este curso ilustra los impactos que provoca la transformación de energía para estimular el desarrollo de cambios en las formas y tecnologías de producción y uso de la energía, comprendiendo su origen físico, sus desafíos, compromisos y externalidades. Se estudia la evolución del clima global y los escenarios que se contemplan. En base a ellos, se promueve la adopción de recursos naturales de larga autonomía, cuya transformación emite el mínimo impacto ambiental y climático y cuyas tecnologías son posibles de implementar a costos abordables para la sociedad, considerando que un sexto de la población global aún no accede a la electricidad ni a otros servicios energéticos esenciales para su desarrollo. Se proponen soluciones efectivas para la mitigación del cambio climático y se enuncian opciones aún en estudio.
Proyección climática
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Del curso dictado por Pontificia Universidad Católica de Chile
Explorando la Energía Sustentable
100 calificaciones
De la lección
Cambio climático y externalidades
En este módulo observarás y analizarás las naturaleza y particularidades del clima a lo largo del tiempo, apreciarás las magnitudes de las emisiones globales de gases de efecto invernadero (GEI) y el efecto de éstas en cuanto al cambio climático. También conocerás las iniciativas de la humanidad para afrontar esta problemática.
Conoce a los instructores
Julio VergaraPhD in Nuclear Materials Engineering
Profesor Asociado Adjunto de la Escuela de Ingeniería UC.
César Sáez NavarreteDoctor en Ciencias de la Ingeniería
Departamento de Ingeniería Química y Bioprocesos
Bienvenidos a esta nueva sesión del curso de energía sustentable,
mi nombre es Julio Vergara, profesor de la escuela de ingeniería UC,
en está ocasión
se explorará la evolución futura del clima terrestre
según los modelos y escenarios estudiados,
de manera comprender los principales efectos
en el clima, según la trayectoria que decida la sociedad.
Antes hemos revisado los principales aspectos que cambiarán con el clima,
que son el aumento de temperatura, las precipitaciones
y el nivel del mar,
más otros eventos acoplados incluyendo aquellos de segundo orden.
Una tarea del panel intergubernamental
y de varios investigadores independientes
ha sido estimar los efectos futuros
de las emisiones antropogénicas,
las cuales se suman a las variaciones y ciclos naturales,
que son de naturaleza planetaria.
Para lo anterior ha sido necesario modelar
el clima de largo plazo utilizando
los escenarios desarrollados.
En relación al cambio de temperatura futuro,
los diferentes escenarios
han permitido estimar las emisiones y concentraciones de CO2
si la sociedad es capaz de seguir la trayectoria
RCP 2.6 se habrá controlado
el aumento de la temperatura superficial
entre uno y dos grados Celsius
encima de la temperatura preindustrial.
En cambio, si la sociedad decide seguir la trayectoria
RCP 8.5 esa temperatura sería casi cinco grados
Celsius al año 2100 sobre la temperatura
preindustrial y seguiría además en ascenso
el cambio de temperatura futuro no es simétrico en el mundo.
El hemisferio norte concentra la superficie terrestre, la población.
La actividad industrial y energética.
En caso de seguir la trayectoria RCP 2.6
el cambio de la temperatura superficial sería leve en el hemisferio sur
y hasta seis grados Celsius en algunas áreas polares,
es notable que la temperatura sería similar o inferior
a la actual en el mar de labrador
y en zonas cercanas a la antártica.
Si la sociedad opta por la trayectoria RCP 8.5
la temperatura media superficial
sería de unos cinco grados sobre la temperatura preindustrial
hacía el año 2100,
la temperatura del hemisferio sur seria de unos
tres grados Celsius sobre la actual,
pero en el ártico podríamos estar hasta a 10 grados Celsius,
la antártica tendría un aumento de un par de grados
respecto a la temperatura actual
acelerando deshielos observados en especial en el mar de Múnchen.
En un par de escenarios
la temperatura no estaría estabilizada hacía fines de este siglo,
mediante simulaciones extendidas
los investigadores asociados al IPCC
han proyectado más allá del siglo XXI.
Si la sociedad sigue la trayectoria de RCP 2.6
la temperatura superficial bajará una fracción adicional
que estabiliza la temperatura,
pero no a otros fenómenos que ya estarán en marcha,
si la sociedad sigue la trayectoria de RCP 8.5
la temperatura media superficial
llega a unos nueve grados
sobre la temperatura preindustrial hacia el año 2300.
En cuanto a las precipitaciones
los cambios de temperatura zonales se introducen variaciones
en las precipitaciones de largo plazo,
en el caso de la trayectoria RCP 8.5
se notarían hasta un 50% más de precipitaciones
en el ártico y en la banda oceánica ecuatorial,
mientras que se aprecian menos precipitaciones
en américa central, Europa y Oceanía.
Otro fenómeno que se anticipa
es la reducción del pH oceánico,
la precipitación del CO2 en el mar,
que es casi un cuarto de las emisiones antropogénicas
o unas tres gigatoneladas cada año,
producen reacciones químicas con el agua
y iones carbonatados formando bicarbonatos
que reducen el pH.
El agua del mar
ha sido levemente básica con un pH de 8.2
durante millones de años.
Una simple reducción de 0.1
unidades de pH representa 25% de aumento en la acidez
que afecta principalmente a las especias marinas que calcifican
impidiendo que formen conchas,
lo que se encadena a pérdidas de otras especies marinas vitales
para los suministros de proteínas de peces y mamíferos.
El aumento de temperatura acarrea una reducción
de la extensión de hielo terrestre, entre 5%
en el caso de la RCP 2.6 hasta una pérdida de 25%
hacía el año 2100 en el caso de seguir
la trayectoria RCP 8.5.
La disminución del hielo terrestre implica la reducción
del albedo o la capacidad de reflexión
de la radiación solar incidente en
superficies claras, el actual albedo es de 38%
y tanto el agua como la tierra tienen
superficies opacas, por ende,
la perdida de hielo trae efectos de segundo orden
al permitir mayor absorción marina o terrestre
de la energía radiante. El aumento de temperatura
también significa una reducción de la extensión
de la tundra o permafrost, este problema reduce
la absorción de CO2 y además expone materia
orgánica congelada emitiendo metano,
que tiene un poder radiante en la atmósfera 20 veces
mayor que el CO2. En el caso de seguir
la RCP 2.6 puede haber una pérdida de
40% hacía el año 2100, hasta más del 80% en el
caso de seguir el escenario RCP 8.5.
Está es una escena típica en la tundra siberiana
que tendría efecto en la producción y emisión de metal
tal vez el efecto más importante
es la elevación del nivel del mar
como consecuencia del aumento de temperatura,
esta deriva del retroceso de glaciares y deshielo
de masas de hielo antártico y de Groenlandia,
no obstante, es la causa más importante en la expansión volumétrica
del mar. En el pasado reciente el nivel
del mar ha aumentado más de 20 centímetros, en
caso de seguir la RCP 2.6 el nivel del mar habría llegado
60 centímetros por encima del nivel
preindustrial, hasta cerca de un metro en
el caso de seguir el escenario RCP 8.5
no obstante ninguno de esos escenarios logra
una estabilización hacía el año 2100.
En efecto la inercia térmica y el continúo derretimiento
de los hielos, no permite una estabilización a fines de siglo,
aunque se tomen medidas,
si la sociedad sigue la trayectoria de RCP 8.5
el nivel del mar pasaría los cuatro metros
sobre el nivel actual hacía el año 2300,
de igual forma si sigue la trayectoria 2.6
tampoco se estabiliza el nivel del mar
alcanzando los dos metros sobre el actual
hacía el año 2300 y seguiría el ascenso.
Los cambios del nivel del mar son lentos, pero persistentes,
en este ideograma se puede apreciar que junto con los cambios
de concentración del CO2
y los cambios de temperatura del pasado,
el nivel del mar a variado en decenas de metros,
en plena era glacial, el nivel del mar era 80 metros
por debajo del actual nivel interglaciar.
Cabe notar que en la última era glacial
cuando la concentración del CO2 era parecida
a la de nuestra era preindustrial el nivel del mar
superaba en un par de metros el nivel actual,
por eso el aumento de 40% que ha experimentado
el CO2 en la atmósfera es una mala noticia
para las ciudades y actividades costeras en el futuro
No obstante, podría haber
un efecto compensador asociado a las corrientes
termohalinas como pudo haber sucedido
en ciclos planetarios anteriores,
estás corrientes representan el regulador de temperatura terrestre
terrestre, toman calor de la zona ecuatorial
y la disipan en las latitudes altas
mientras van enfriando al avanzar hacía los polos.
Por ejemplo,
cerca al ártico las corrientes habrían entregado calor
mientras se comienza a formar hielo
por el frío superficial, el resultado es agua más fría
y más salina, de mayor peso
que se devuelve por el fondo,
el continúo derretimiento de Groenlandia
está reducción de la salinidad local.
Lo que junto con el aumento de temperatura ártica
hará perder momento a tales corrientes,
afectando la evaporación del mar en las latitudes altas,
esto puede hacer que las corrientes temohalinas
se desvíen antes, evitando la disipación
del calor ecuatorial, entonces la eventual
pérdida de momentum de las corrientes termohalinas
por mayor temperatura y derretimiento,
puede facilitar el inicio de un ciclo glacial,
sumado al efecto planetario. En el pasado después de
cada era interglaciar,
llegaba rápidamente una nueva era glacial
con niveles cercanos a 280 partes por millón de CO2
hoy con 400 partes por millón y a futuro con más CO2.
Se puede precipitar un proceso de enfriamiento,
de este modo el estado actual puede dar paso
a un mundo mucho más frío, que forma hielo
al no poder temperar las latitudes altas,
como en otras épocas de la cual existe
evidencia científica, el hielo ártico puede hacerse
permanente más hacia el sur
hasta latitudes medias. Lo cual puede afectar
particularmente al norte y centro de Europa,
así como a Canadá y Rusia. Los escenarios RCP plantan
un amplio rango de resultados futuros,
que dependen solo de decisiones energéticas
y ambientales globales, la modelación realizada
muestra un aumento de la temperatura,
cambios geográficos en precipitaciones y una
elevación del nivel del mar, en múltiples rangos sumado a
efectos de segundo orden que afectarán la convivencia
de la sociedad y el desarrollo. Es posible resumir y concluir
que las emisiones de CO2 y otros gases de invernadero
afectarán la temperatura con efectos de segundo
orden en amplio rango según las decisiones que se
tomen o se dejen de tomar en materia energética.
Si se sigue la RCP 8.5 la temperatura podría subir
en ocho grados Celsius y el mar superar los
cuatro metros de altura en tres siglos e incluso
forzar la era glacial.
Con la RCP 2.6 la temperatura superficial podría estabilizarse
si los acuerdos climáticos se cumplen.
Pero el mar aumentaría en unos dos metros
en tres siglos. Hasta la próxima sesión.
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