Introducci ón al Clima (II)

1. Introducción al Clima (II) Geología General, Semestre Otoño 2010 Roberto Rondanelli Departamento de Geofísica www.dgf.uchile.cl/~ronda/Geologia ronda@dgf.uchile.cl

2. Distribución espacial y temporal de la radiación incidente (Liou,2002)

3. Obliquidad respecto del plano orbital es una variable Williams (1993) Pierrehumbert(2009)

4. Kasting and Catling (2003)

5. Teoría de Milankovitch • Variaciones en los parámetros orbitales y por tanto en la insolación terrestre debieran verse reflejados en cambios en el clima. En particular en el control (extensión y duración) de las glaciaciones terrestres. • El parámetro crítico es la insolación recibida en verano

6. Último máximo glacial

7. Sol joven débil • El sol es una estrella en la secuencia principal y el modelo estándar de evolución estelar indica un aumento en cerca del 40 % de la luminosidad (y por lo tanto de la constante solar) desde el principio de la era geológica (4.5 mil millones de años atrás) • Inicialmente el sol posee una composición química homogénea (H2) • El sol está en equilibrio térmico e hidrostático • La masa del sol permanece constante para efectos prácticos. • Al convertirse el H2 en He al interior del núcleo, la densidad aumenta, la temperatura y por consiguiente la cinética de las reacciones termonucleares.

8. Modelo de dimensión cero a=0 a=0.3 Luminosidad, fracción respecto del presente Temperatura Promedio de la Superficie (K) Ga (Miles de millones de años atrás)

9. Realimentaciones climáticas (no incluídas en el modelo de orden cero) • Por ejemplo, el vapor de agua en la atmósfera actúa como una realimentación positiva al sistema climático. G F DT fDT

10. Evidencia Geológica • En la historia de la tierra, las glaciaciones están prácticamente ausentes del registro. En efecto, la primera glaciación de que se tiene evidencia ocurrió ~ 2.9 Ga. (nótese que la ausencia de evidencia, no es evidencia de “ausencia”) • Múltiple evidencia “positiva” apunta a la existencia de grandes extensiones de agua líquida desde 3.8 Ga (Arcaico) y posiblemente desde 4.4 Ga (Hadeico) Kasting & Ono (2006)

11. Resumen de la paradoja • Génesis • Sagan and Mullen (1972) • Pero ya en 1957 Schwarzschild escribe: • El modelo estándar de evolución solar indica un sol mucho más débil • Modelos climáticos simples indican una reducción de la temperatura suficiente para cubrir al planeta de hielo • Evidencia geológica indica que la tierra no estaba cubierta de hielo.

12. CO2 al rescate Dependen de la temperatura

13. Pero …

14. En una atmósfera anóxica y suponiendo fuentes abióticas, un buen cadidato es CH4 Haqq-Misra et al (2008) Pavlov et al (2000)

15. Nubes también pueden ayudar como solución Rondanelli and Lindzen (2009)

16. Marte y Venus