Los Guardianes del Clima 🐸
Somos Los Guardianes del Clima y venimos a hablarte sobre el cambio climático...
🌎 El cambio climático
El cambio climático es la variación del clima durante periodos de tiempo comparables que altera la composición de la atmósfera y como consecuencia afecta los ecosistemas. Tristemente, la actividad humana ha producido de forma directa o indirecta el rápido cambio climático [1].
Sabías que, gran parte de estas alteraciones climáticas se deben a las pequeñas variaciones en la órbita de la Tierra, dichas variaciones aumentan la cantidad de energía solar que recibe nuestro planeta [2].
El cambio climático se puede explicar mediante una fábula llamada “síndrome de la rana hervida”, del libro “la quinta diciplina” de Peter Senge. Esta fábula consiste en un experimento mental donde nos preguntamos ¿qué pasa si una rana se lanza dentro de una olla con agua tibia y vas aumentando la temperatura gradualmente hasta que ésta comience a hervir?. En este caso el cuerpo de la rana se irá adaptando al cambio a medida que se aumente la temperatura sutilmente, hasta que finalmente sin darse cuenta la rana muere. Debido a que la rana no notó que se estuvo cocinando. La rana somos nosotros y el agua hirviendo es el calentamiento global, que es una consecuencia del cambio climático!
Fuente: los propios autores.
Una manera de visualizar el cambio climático es a través del estudio de imágenes proporcionadas por satélites, variaciones en el tiempo pueden ser determinadas de esta forma. Debido a esto, nuestro objetivo es usar datos atmosféricos para mostrar cualitativamente el calentamiento global.
Primero, veremos una discusión amplia y pedagógica sobre el cambio climático y después nuestro tratamiento técnico.
🌎 ¿Cómo sabemos si el cambio climático es real?
El cambio climático es un problema que nos afecta constantemente, debido a la alteración de los ecosistemas. En este último siglo, hemos presenciado fuertes evidencias que confirman el rápido cambio climático. Tales como:
♨️ Aumento de la temperatura global:
Las emisiones de dióxido de carbono en la atmósfera han producido en gran medida el aumento de la temperatura promedio de la Tierra aproximadamente 1.18 grados centígrados desde finales del siglo XIX. En la gráfica se puede observar como la temperatura promedio del planeta se ha elevado de manera brusca en los últimos 50 años; este aumento fue de 1 grado centígrado.
Fuente: [4]
🌡️ Océanos que se calientan:
Debido a que los océanos almacenan el 90% de la energía sobrante en el planeta, la absorción del calor ha aumentado.
Fuente: los propios autores.
🧊 Retroceso glaciar:
Los glaciares se están retrayendo en casi todas partes del mundo. Por ejemplo, Venezuela será el primer país del mundo en perder todos sus glaciares.
Fuente: [5]
❄️ Cubierta de nieve reducida:
Durante las últimas cinco décadas la cubierta del hemisferio norte ha disminuido.
🧊 Capas de hielo que se encogen:
Según la medición de la masa de hielo por los satélites GRACE de la NASA, sabemos que las capas de hielo de Groenlandia han disminuido un promedio de 279000 millones de toneladas de hielo por año, mientras que la Antartida perdió aproximadamente 14800 millones de toneladas por año en un periodo de 1993-2019.
Fuente: [2]
🌊 Aumento del nivel del mar:
En el último siglo, el nivel de los mares aumentó 20 centímetros (según observaciones satelitales del nivel del mar realizadas por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA ).
Fuente: [2]
🌊 Acidificación de los océanos:
La cantidad de dioxido de carbono que absorbe la capa superior de los oceanos está aumentando aproximadamente 2000 millones de toneladas por año.
Fuente: [2]
⛈️ Eventos extremos:
Como los huracanes, inundaciones y cambios bruscos de temperatura. Un evento catastrófico que sucedió en el 2017 fue un conjunto de huracanes, los cuales son el huracán Harvey que sucedió en agosto, el huracán Irma fue del 30 de agosto al 12 de septiembre y el huracán María que fue desde el 16 de septiembre al 2 de octubre.
Huracán Harvey
Huracán Irma
Huracán María
Fuente: los propios autores a partir de los datos de [6].
🦾 No todo esta perdido!
Que podemos hacer:
Fuente: los propios autores.
Ahora, sigue una discusión técnica de nuestra trabajo sobre lo hecho con los datos atmosféricos del hackathon.
🤓 Discusión técnica
El vapor de agua es un parámetro relevante en el estudio del cambio climático. El nivel de vapor de agua en la tierra es controlado por la temperatura [7], es decir, mayor temperatura implica mayor vapor de agua. Por ejemplo, sí un volumen de aire contiene su cantidad máxima de vapor de agua y la temperatura disminuye, parte de este vapor va a condensar a su forma líquida.
Datos del vapor de agua en América están disponibles a partir de patrones atmósfericos ofrecidos por los retadores en GIBBS [6]. En nuestro desafio, estudiamos estos datos siguiendo los siguientes pasos:
- Extrajimos todas las imagenes del satélite GOES-13 desde el 2003 hasta el 2013. Desarrollamos un pequeño código para obtener las imagenes
- Los datos atmosféricos fueron transformados en histogramas computacionalmente.
- La intensidad del color de la imagen representa el vapor de agua normalizado
🥵 Calentamiento global: aumento del vapor de agua
Nuestra principal contribución en el desafio fue el estudio de la evolución temporal del vapor de agua. Mediante el siguiente grafico, observamos el aumento de la temperatura (por el aumento del vapor de agua) entre 2003 hasta el 2013.
Una tendencia de aumento en el vapor de agua (o sea en la temperatura) es evidente. Por ejemplo, el vapor de agua para el dia 8 de agosto de 2003 y 5 años después:
🚱 Vapor de agua: perfil gaussiano.
Otro punto interesante de nuestra solución fue la realización de un estudio sobre la distribución del vapor de agua durante el tiempo observado. Este gráfico necesariamente no tiene una contribución a la explicación del cambio climático; pero demuestra dos perfiles gaussianos bien definidos de la distribución del vapor de agua, lo cual quiere decir que durante todo el periodo de tiempo el vapor de agua tiene dos valores picos característicos.
Un posible estudio en futuro seria hacer un mapa de colores en función del tiempo de esa distribución y documentar si la segunda gaussiana tiene mayores contribuciones con el pasar del tiempo.
Referencias
[1] Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático
[2] NASA. Global Climate Change
[3] National Geographic en español
[4] NASA’s Goddard Institute for Space Studies (GISS)
[6] National Center for Environmental Information. GIBBS: Global ISCCP B1 Browse System