Restricciones en la sensibilidad climática emergiendo del análisis de fluctuaciones de la temperatura global

Abstract

La sensibilidad climática en equilibrio (ECS) es uno de los principales parámetros de caracterización del cambio climático. Su obtención se realiza proyectando modelos numéricos del clima, ya que este parámetro se define como el incremento en la temperatura media global, observado en la relajación al equilibrio, cuando se duplica la concentración de CO2 atmosférico. Sin embargo, existen métodos que producen valores aproximados de la ECS sin necesidad de utilizar modelos, por ejemplo, mediante el uso de series temporales climáticas. Uno de estos métodos es el uso de restricciones emergentes (emergent constraints).

En este trabajo analizaremos una reciente propuesta de restricción emergente basada en el teorema de fluctuacion-disipación. Esta restricción, obtenida considerando un modelo de Hasselmann con espectro 1/f 2, relaciona la variabiliad observada en el clima con su sensibilidad frente a forzamientos externos (ECS). Se va a realizar un análisis espectral de series temporales de la temperatura global promedio mensual, obtenidas de un ensemble de simulaciones climáticas del CMIP5. Tras estudiar el ruido presente en las mismas, se obtendrá la restricción emergente para una de las simulaciones. Además, se ampliará el análisis utilizando un método composicional, considerando un ruido 1/f . Por último, se va realizar el análisis espectral considerando una mezcla entre un modelo de Hasselmann y uno composicional.

Abstract

The equilibrium climate sensitivity (ECS) is one of the main parameters used in climate change charac- terisation. It is usually obtained projecting climatic numerical models, as it is defined as the global mean temperature rise, observed when relaxed to equilibrium, whenever the CO2 atmospheric concentration is doubled. Nevertheless, there exist other methods that generate ECS approximation values without the need of using climate models, for example, using climatic temporal series. One of these methods is the use of emergent constraints.

In this work, we will analize a recent proposal of an emergent constraint, based in the fluctuation- dissipation theorem. The constraint, obtained when considering a Hasselman model with 1/f 2 espectral density, relates the observed climate variability with its sensitivity towrds external forcings (ECS). An spectral analysis will be made using mensual global mean temperature time series, obtained from a CMIP5 ensemble of climatic simulations. Moreover, the analysis will be extended using a compositional method, in which a 1/f noise will be considered. Finally, the spectral analysis will be made considering a Hasselmann and compositional mixture model.