¿Qué nos dicen los modelos climáticos sobre las precipitaciones futuras?

Si bien los modelos utilizados por los científicos del clima generalmente coinciden en cómo se calentarán las diferentes partes de la Tierra, hay mucho menos acuerdo sobre dónde y cómo cambiarán las precipitaciones.

Carbon Brief explora dónde los modelos están de acuerdo y en desacuerdo sobre los cambios futuros en la precipitación. Este es el quinto y último artículo de nuestra serie de modelos climáticos de una semana. Puedes ver los otros en el link final.

Más evaporación, más vapor de agua disponible

Hay algunos procesos físicos básicos que informan las expectativas de los científicos sobre cómo responderá la precipitación en un mundo que se calienta. Con temperaturas más altas habrá una mayor evaporación y secado de la superficie, lo que puede contribuir a la intensidad y duración de la sequía.

Sin embargo, a medida que el aire se calienta, su capacidad de retención de agua aumenta, particularmente sobre los océanos. De acuerdo con la ecuación de Clausius-Clapeyron , el aire generalmente puede contener alrededor de un 7% más de humedad por cada 1 ºC de aumento de temperatura. Como tal, un mundo que es alrededor de 4 °C más cálido que la era preindustrial tendría alrededor de un 28% más de vapor de agua en la atmósfera.

Pero este aumento de la humedad no caerá de manera uniforme en todo el planeta. Algunas áreas verán un aumento de las precipitaciones, mientras que se espera que otras áreas vean menos debido a los cambios en los patrones climáticos y otros factores.

La siguiente figura muestra el cambio porcentual proyectado en la precipitación entre el clima actual (representado por el promedio de 1981-2000) y el final del siglo (2081-2100) en el promedio de todos los modelos climáticos presentados en el último Panel Intergubernamental sobre Informe de cambio climático (IPCC) ( CMIP5 ), utilizando el escenario de calentamiento de gama alta ( RCP8.5 ).

Nota sobre RCP8.5: Los RCP (Representative Concentration Pathways) son escenarios de futuras concentraciones de gases de efecto invernadero y otros forzamientos. RCP8.5 es un escenario de "emisiones de gases de efecto invernadero comparativamente altas" provocadas por el rápido crecimiento de la población.

Los colores morados muestran áreas donde aumentarán las precipitaciones, mientras que las áreas naranjas indican menos lluvia y nieve en el futuro.

En promedio, se espera que el calentamiento provoque que las áreas secas se vuelvan más secas y las áreas húmedas más húmedas, especialmente en las áreas de latitudes medias y altas. (Sin embargo, esto no siempre es cierto en tierra , donde los efectos del calentamiento son un poco más complejos).

El promedio de los modelos muestra grandes aumentos en la precipitación cerca del ecuador, particularmente en el Océano Pacífico. También muestran más precipitaciones en el Ártico y la Antártida, donde las bajas temperaturas actualmente limitan la cantidad de vapor de agua que puede contener el aire.

Se espera que la región del Mediterráneo tenga alrededor de un 20 % menos de precipitaciones para 2100 en un mundo RCP8.5, y también se encuentran reducciones similares en el sur de África. Australia Occidental, Chile y América Central/México pueden volverse alrededor de un 10 % más secos.

Estos cambios tienden a aumentar proporcionalmente con el calentamiento ; si la Tierra se calentara solo 2 ºC en un escenario de mitigación agresivo como RCP2.6 en lugar de 4 ºC, el cambio porcentual en la precipitación sería aproximadamente la mitad de grande.

Nota sobre RCP2.6: Los RCP (Representative Concentration Pathways) son escenarios de futuras concentraciones de gases de efecto invernadero y otros forzamientos. RCP2.6 (también conocido como "RCP3-PD") es un escenario de "pico y declive" donde la mitigación estricta.

Sin embargo, el cuadro simple que pinta el promedio de todos los modelos mostrados arriba esconde profundas diferencias. En realidad, hay relativamente pocas áreas en las que todos los modelos estén de acuerdo en que se volverán más húmedas o secas. Los modelos climáticos no son perfectos y las proyecciones de los futuros cambios en la precipitación promedio pueden volverse más consistentes a medida que los modelos continúan mejorando.

Diferencias regionales

Hay 39 modelos climáticos diferentes dentro de CMIP5 que proporcionan estimaciones de los cambios de precipitación en el futuro. A diferencia de la temperatura, donde los modelos muestran un grado general de acuerdo sobre los cambios regionales futuros, diferentes modelos pueden hacer que la misma región se vuelva mucho más húmeda o mucho más seca en un mundo que se calienta.

La siguiente figura muestra el cambio porcentual esperado en la precipitación entre el clima actual y el final del siglo en Australia, con áreas moradas que indican un aumento de la precipitación y naranjas que indican una reducción. Si bien el promedio de todos los modelos, que se muestra a la izquierda, tiene una modesta reducción de precipitación del 5 al 10 % en la mayor parte del país, algunos modelos individuales muestran cambios mucho mayores.

Por ejemplo, el modelo australiano CSIRO (panel central) proyecta una disminución de las precipitaciones de alrededor del 50 % en promedio para fines de siglo. En marcado contraste, el modelo chino FGOALS proyecta un aumento promedio del 30% en la precipitación para 2100, con casi ninguna área experimentando menos lluvia.

Se pueden encontrar resultados similares para muchas otras regiones del mundo. La siguiente figura muestra la proyección más seca y las proyecciones más húmedas para cada parte diferente del mundo en todos los modelos CMIP5, representados por el percentil 10 y 90 de todos los modelos (por ejemplo, el 10% de los modelos que muestran la mayor reducción en la precipitación y el 10% que muestran el mayor aumento de precipitación para cualquier región del mundo).

En al menos un modelo, gran parte del mundo fuera de las áreas de latitudes altas y los océanos tropicales muestra un secado considerable. Del mismo modo, puede encontrar al menos un modelo en el que casi cualquier lugar del mundo se vuelve más húmedo.

Esto significa que las proyecciones de precipitación media anual de los modelos climáticos deben abordarse con cautela. Esto crea un desafío para los tomadores de decisiones que necesitan planificar los cambios que ocurrirán en su país, ya que confiar en el resultado de cualquier modelo puede enmascarar desacuerdos dramáticos .

Sin embargo, los desacuerdos entre los modelos en los cambios futuros de precipitación en algunas regiones no significa que los modelos sean inútiles para este propósito.

¿Dónde están de acuerdo los modelos?

Si bien los modelos no están de acuerdo sobre cómo cambiará la precipitación promedio en muchas partes del mundo, hay algunas áreas donde casi todos los modelos cuentan la misma historia sobre cambios futuros.

La siguiente figura muestra el mismo cambio promedio anual en la precipitación entre hoy y el final del siglo, pero agrega puntos para indicar áreas donde al menos nueve de cada 10 modelos concuerdan en la dirección del cambio.

Aquí existe un acuerdo generalizado entre los modelos de que tanto el Pacífico tropical como las áreas de latitudes altas tendrán más precipitaciones en el futuro. India, Bangladesh y Myanmar se volverán más húmedas, al igual que gran parte del norte de China.

También están de acuerdo en la reducción de las precipitaciones en el suroeste de Australia alrededor de Perth, en el sur de Chile, la costa oeste de México y en gran parte del océano Atlántico tropical y subtropical.

Curiosamente, a pesar de todo el enfoque en la sequía en el estado de California, no hay consenso entre los modelos climáticos de que la región experimentará menos precipitaciones en promedio en un mundo más cálido.

Diferentes cambios en diferentes estaciones

Una limitación de observar los cambios anuales de precipitación es que pueden enmascarar algunos efectos estacionales.

La siguiente figura muestra los cambios proyectados en la precipitación futura desglosados por temporada, junto con puntos en las regiones donde al menos nueve de cada 10 modelos concuerdan en la dirección del cambio para cada temporada.

Algunas cosas se destacan cuando se observan los cambios estacionales proyectados. En invierno se proyectan mayores reducciones en las precipitaciones sobre el norte de África, pero no hay acuerdo sobre aumentos en las precipitaciones sobre la India o gran parte del sur de Asia.

En primavera, los modelos coinciden en que el sur de California experimentará menos precipitaciones. En verano, las reducciones de las precipitaciones en el sur de África son particularmente fuertes, mientras que en otoño se destacan los aumentos de las precipitaciones en la India, Bangladesh y la región del Sahara.

Aumentos en las precipitaciones extremas

Los modelos generalmente también están de acuerdo en que las precipitaciones, cuando ocurren, serán más intensas en casi todas partes. A diferencia de la precipitación anual promedio, se espera que casi todo el mundo vea un aumento en la precipitación extrema a medida que se calienta.

Puedes ver esto en la figura de abajo. Aquí se muestran los cambios porcentuales en los eventos de precipitaciones intensas para fines de siglo por grado de calentamiento que experimentamos, y los puntos representan áreas del mapa donde concuerda el 90 % de los modelos. Las áreas rojas muestran disminuciones en las precipitaciones intensas, mientras que las áreas azules indican aumentos.

Se prevé que los mayores aumentos de precipitaciones intensas en tierra se produzcan en África central y el sur de Asia. Por otro lado, es posible que el norte de África, Australia, el sur de África y América Central no experimenten un aumento notable en las precipitaciones intensas.

La temperatura y la precipitación influyen en la sequía

Si bien los cambios en las precipitaciones y la nieve en un mundo que se calienta son muy inciertos para muchas partes del mundo, los cambios en las precipitaciones futuras son solo una parte de la historia.

Igual de importante es la temperatura, que influye en si la precipitación toma la forma de nieve o lluvia y controla la cantidad de “ capa de nieve” que se acumula.

La capa de nieve es la nieve que se acumula en las montañas durante el invierno y proporciona agua dulce a los valles de abajo a medida que se derrite en primavera y verano. Es un contribuyente importante para muchos ríos e impacta el flujo de los ríos y la disponibilidad de agua para la agricultura, particularmente en regiones, como California, donde las precipitaciones se concentran en invierno.

Las temperaturas también afectan la tasa de evaporación, con temperaturas más altas que conducen a una pérdida de humedad del suelo más rápida y una mayor necesidad de riego en la agricultura.

Esto significa que, incluso para las regiones que probablemente se humedezcan, esto se verá compensado en gran medida por el secado impulsado por la temperatura.

Como el Dr. Benjamin Cook del Instituto Goddard de Estudios Espaciales de la NASA le dice a Carbon Brief, si bien los cambios en las precipitaciones futuras son inciertos, el secado asociado con temperaturas más cálidas está mucho más extendido:

“La historia de la sequía y el cambio climático es bastante complicada. Si bien el impacto del cambio climático en la precipitación es bastante incierto, esperamos que con el calentamiento muchas áreas experimenten más sequías de humedad del suelo y una disminución de la escorrentía y el flujo de agua, lo que resultará en un aumento general del riesgo y la gravedad de la sequía.

“El consenso general es que las precipitaciones disminuirán en las regiones subtropicales, lugares como el suroeste [de EE. UU.] y el Mediterráneo. Pero el efecto de calentamiento y el impacto del calentamiento en la evapotranspiración y el secado asociado ocurren en una región mucho, mucho más grande”.

Conclusión

Los cambios en la precipitación promedio son mucho más difíciles de predecir para los modelos climáticos que la temperatura. Hay muchas partes del mundo donde los modelos no están de acuerdo sobre si habrá más o menos lluvia y nieve en el futuro. Sin embargo, hay algunas regiones, particularmente el Mediterráneo y el sur de África, donde casi todos los modelos sugieren que las precipitaciones disminuirán. De manera similar, se esperan aumentos en las precipitaciones en áreas de latitudes altas, así como en gran parte del sur de Asia.

Los modelos están mucho más de acuerdo en que un clima cálido aumentará la severidad de las lluvias y nevadas extremas en casi todas partes. Proyectan que un mundo más cálido también aumentará la evaporación del suelo y reducirá la capa de nieve, lo que exacerbará las sequías incluso en ausencia de precipitaciones reducidas.

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Zeke Hausfather

Carbon Brief