Atribución del cambio climático reciente

Temperatura observada de la NASA frente al promedio 1850–1900 utilizado por el IPCC como base preindustrial. El principal impulsor para aumentar las temperaturas globales en la era industrial es la actividad humana, con fuerzas naturales agregando variabilidad.

Los esfuerzos para determinar científicamente y atribuir los mecanismos responsables del calentamiento global reciente y los cambios climáticos relacionados en la Tierra han descubierto que el principal impulsor son los niveles elevados de gases de efecto invernadero producidos por las actividades humanas, con fuerzas naturales que agregan variabilidad. El rango probable de calentamiento del aire a nivel de la superficie inducido por el hombre para 2010-2019 en comparación con los niveles de 1850-1900 es de 0,8 °C a 1,3 °C, con una mejor estimación de 1,07 °C. Esto está cerca del calentamiento general observado durante ese tiempo de 0,9 °C a 1,2 °C, mientras que los cambios de temperatura durante ese tiempo probablemente solo fueron de ±0,1 °C debido a forzamientos naturales y ±0,2 °C debido a la variabilidad del clima.

Según el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) en 2021, es "inequívoco que la influencia humana ha calentado la atmósfera, el océano y la tierra desde tiempos preindustriales". Los estudios sobre atribución se han centrado en los cambios observados durante el período de registro de temperatura instrumental, particularmente en los últimos 50 años. Este es el período en el que la actividad humana ha crecido más rápido y las observaciones de la atmósfera sobre la superficie están disponibles. Algunas de las principales actividades humanas que contribuyen al calentamiento global son:

• crecientes concentraciones atmosféricas de gases de efecto invernadero, para un efecto de calentamiento
• cambios globales en la superficie terrestre, como la deforestación, para un efecto de calentamiento
• crecientes concentraciones atmosféricas de aerosoles, principalmente para un efecto de enfriamiento

Función de densidad de probabilidad (PDF) de la fracción de las tendencias de temperatura superficial desde 1950 atribuibles a la actividad humana, basado en el IPCC AR5 10.5

Además de las actividades humanas, algunos mecanismos naturales también pueden provocar el cambio climático, incluidos, por ejemplo, las oscilaciones climáticas, los cambios en la actividad solar y la actividad volcánica.

Múltiples líneas de evidencia respaldan la atribución del cambio climático reciente a las actividades humanas:

• Una comprensión física del sistema climático: las concentraciones de gases de efecto invernadero han aumentado y sus propiedades de calentamiento están bien establecidas.
• Las estimaciones históricas de los cambios climáticos anteriores sugieren que los recientes cambios en la temperatura de la superficie mundial son inusuales.
• Los modelos climáticos basados en ordenadores no pueden reproducir el calentamiento observado a menos que se incluyan las emisiones de gases de efecto invernadero humanos.
• Las fuerzas naturales solas (como la actividad solar y volcánica) no pueden explicar el calentamiento observado.

La atribución del IPCC del calentamiento global reciente a las actividades humanas refleja la opinión de la comunidad científica y también cuenta con el apoyo de otras 196 organizaciones científicas de todo el mundo. (Ver también: Consenso científico sobre el cambio climático.)

Antecedentes

La energía fluye entre el espacio, la atmósfera y la superficie de la Tierra. El aumento de los niveles de gases de efecto invernadero contribuye a un desequilibrio energético de unos +0,9 W/m².

Los factores que afectan el clima de la Tierra se pueden dividir en forzamientos, retroalimentaciones y variaciones internas. Un forzamiento es algo que se impone externamente al sistema climático. Los forzamientos externos incluyen fenómenos naturales como erupciones volcánicas y variaciones en la salida del sol. Las actividades humanas también pueden imponer forzamientos, por ejemplo, al cambiar la composición de la atmósfera de la Tierra.

El forzamiento radiativo es una medida de cómo diversos factores alteran el equilibrio energético del planeta Tierra. Un forzamiento radiativo positivo conducirá a un calentamiento de la superficie y, con el tiempo, del sistema climático. Entre el inicio de la Revolución Industrial en 1750 y el año 2005, el aumento de la concentración atmosférica de dióxido de carbono (fórmula química: CO ₂) condujo a un forzamiento radiativo positivo, promediado sobre el área de la superficie terrestre, de aproximadamente 1,66 vatios por metro cuadrado (abreviado W m⁻²).

Las retroalimentaciones climáticas pueden amplificar o amortiguar la respuesta del clima a un forzamiento dado. Hay muchos mecanismos de retroalimentación en el sistema climático que pueden amplificar (retroalimentación positiva) o disminuir (retroalimentación negativa) los efectos de un cambio en el forzamiento climático.

El sistema climático variará en respuesta a cambios en los forzamientos. El sistema climático mostrará variabilidad interna tanto en presencia como en ausencia de forzamientos impuestos sobre él (ver imágenes al lado). Esta variabilidad interna es el resultado de interacciones complejas entre componentes del sistema climático, como el acoplamiento entre la atmósfera y el océano (ver también la sección posterior sobre Variabilidad climática interna y calentamiento global). Un ejemplo de variabilidad interna es El Niño-Oscilación del Sur.

Detección frente a atribución

En la detección y atribución, los factores naturales incluyen cambios en la producción del Sol y erupciones volcánicas, así como modos naturales de variabilidad como El Niño y La Niña. Los factores humanos incluyen las emisiones de gases y partículas de "greenhouse" que utilizan calor, así como la limpieza de bosques y otros cambios en el uso de la tierra. Fuente de la figura: NOAA NCDC.

La detección y atribución de señales climáticas, así como su significado de sentido común, tiene una definición más precisa dentro de la literatura sobre cambio climático, tal como lo expresa el IPCC. La detección de una señal climática no siempre implica una atribución significativa. El Cuarto Informe de Evaluación del IPCC dice que "es extremadamente probable que las actividades humanas hayan ejercido una influencia sustancial en el calentamiento neto del clima desde 1750," donde "extremadamente probable" indica una probabilidad superior al 95%. La detección de una señal requiere demostrar que un cambio observado es significativamente diferente desde el punto de vista estadístico del que puede explicarse por la variabilidad interna natural.

Atribución requiere demostrar que una señal es:

• improbablemente se debe a la variabilidad interna;
• coherente con las respuestas estimadas a la combinación dada de forzamiento antropogénico y natural
• no consistente con explicaciones alternativas y físicamente plausibles del cambio climático reciente que excluyen elementos importantes de la combinación dada de forzamientos.

Atribuciones clave

Gases de efecto invernadero

The warming influence (called radiative forcing) of different contributeds to climate change in 2011, as reported in the fifth IPCC assessment report.

La influencia de calentamiento de los gases de efecto invernadero atmosférico casi se ha duplicado desde 1979, ya que el dióxido de carbono y el metano son los conductores dominantes.

CO₂ se absorbe y emite naturalmente como parte del ciclo del carbono, a través de la respiración animal y vegetal, erupciones volcánicas y el intercambio océano-atmósfera. Las actividades humanas, como la quema de combustibles fósiles y los cambios en el uso de la tierra (ver más abajo), liberan grandes cantidades de carbono a la atmósfera, causando CO₂ concentraciones en la atmósfera para aumentar.

Las mediciones de alta precisión de la concentración atmosférica de CO₂, iniciadas por Charles David Keeling en 1958, constituyen el maestro Serie temporal que documenta la composición cambiante de la atmósfera. Estos datos tienen un estatus icónico en la ciencia del cambio climático como evidencia del efecto de las actividades humanas en la composición química de la atmósfera global.

En mayo de 2019, la concentración de CO₂ en la atmósfera alcanzó las 415 ppm. La última vez que alcanzó este nivel fue hace entre 2,6 y 5,3 millones de años. Sin intervención humana, serían 280 ppm.

Junto con el CO₂, el metano y, en menor medida, el óxido nitroso también son los principales contribuyentes al efecto invernadero.. El Protocolo de Kioto los enumera junto con los hidrofluorocarbonos (HFC), los perfluorocarbonos (PFC) y el hexafluoruro de azufre (SF₆), que son gases totalmente artificiales, como contribuyentes al forzamiento radiativo. El gráfico de la derecha atribuye las emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero a ocho sectores económicos principales, de los cuales los principales contribuyentes son las centrales eléctricas (muchas de las cuales queman carbón u otros combustibles fósiles), los procesos industriales, los combustibles para el transporte (generalmente combustibles fósiles) y los subproductos agrícolas. (principalmente metano de la fermentación entérica y óxido nitroso del uso de fertilizantes).

Vapor de agua

El vapor de agua es el gas de efecto invernadero más abundante y el que más contribuye al efecto invernadero natural, a pesar de tener una vida atmosférica corta (alrededor de 10 días). Algunas actividades humanas pueden influir en los niveles locales de vapor de agua. Sin embargo, a escala global, la concentración de vapor de agua está controlada por la temperatura, que influye en las tasas generales de evaporación y precipitación. Por lo tanto, la concentración global de vapor de agua no se ve sustancialmente afectada por las emisiones humanas directas.

Uso del suelo

La tasa de pérdida global de cubierta de árboles se ha duplicado aproximadamente desde 2001, a una pérdida anual que se aproxima a una zona del tamaño de Italia.

Cumulative land-use change contributions to emissions, by region.

El cambio climático se atribuye al uso de la tierra por dos razones principales. Entre 1750 y 2007, alrededor de dos tercios de las emisiones antropogénicas de CO2 se produjeron a partir de la quema de combustibles fósiles y alrededor de un tercio de las emisiones a partir de cambios en el uso de la tierra, principalmente la deforestación. La deforestación reduce la cantidad de dióxido de carbono absorbido por las regiones deforestadas y libera gases de efecto invernadero directamente, junto con aerosoles, a través de la quema de biomasa que frecuentemente la acompaña.

Algunas de las causas del cambio climático, por lo general, no están directamente relacionadas con él en la cobertura de los medios. Por ejemplo, el daño causado por los humanos a las poblaciones de elefantes y monos contribuye a la deforestación y, por lo tanto, al cambio climático.

Una segunda razón por la que el cambio climático se ha atribuido al uso de la tierra es que el albedo terrestre suele verse alterado por el uso, lo que conduce a un forzamiento radiativo. Este efecto es más significativo a nivel local que global.

Ganadería y uso del suelo

A nivel mundial, la producción ganadera ocupa el 70 % de todas las tierras utilizadas para la agricultura, o el 30 % de la superficie terrestre libre de hielo de la Tierra. Más del 18 % de las emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero se atribuyen a la ganadería y las actividades relacionadas con la ganadería, como la deforestación y las prácticas agrícolas cada vez más intensivas en combustible. Las atribuciones específicas al sector ganadero incluyen:

• 9% de las emisiones antropógenas de dióxido de carbono
• 35–40% de las emisiones antropógenas globales de metano (debido principalmente a fermentación y estiércol intónicos)
• 64% de las emisiones antropógenas de óxido nitroso, principalmente debido al uso de fertilizantes.

Aerosoles

Con certeza virtual, el consenso científico ha atribuido varias formas de cambio climático, principalmente efectos de enfriamiento, a los aerosoles, que son pequeñas partículas o gotitas suspendidas en la atmósfera. Las fuentes clave a las que se atribuyen los aerosoles antropogénicos incluyen:

• la quema de biomasa como la deforestación de salpicaduras y quemaduras. Los aerosoles producidos son principalmente carbono negro.
• contaminación del aire industrial, que produce hollín y sulfatos aéreos, nitratos y amonio
• polvo producido por efectos de uso de la tierra como la desertificación

Atribución del cambio climático del siglo XX

La Curva Keeling muestra el aumento a largo plazo del dióxido de carbono atmosférico (CO)₂) concentraciones de 1958 a 2018. CO mensual₂ las mediciones muestran oscilaciones estacionales en una tendencia ascendente. El máximo de cada año ocurre durante la primavera tardía del hemisferio norte.

CO₂ fuentes y sumideros desde 1880. Aunque hay poca discusión de que el exceso de dióxido de carbono en la era industrial ha venido principalmente de combustibles fósiles, la fuerza futura de los sumideros de tierra y carbono oceánico es un área de estudio.

Contribución al cambio climático desglosada por sectores económicos, según el informe del IPCC AR5.

Durante los últimos 150 años, las actividades humanas han liberado cantidades cada vez mayores de gases de efecto invernadero a la atmósfera. Esto ha llevado a aumentos en la temperatura global media, o calentamiento global. Otros efectos humanos son relevantes; por ejemplo, se cree que los aerosoles de sulfato tienen un efecto refrescante. Los factores naturales también contribuyen. Según el registro histórico de temperatura del siglo pasado, la temperatura del aire cerca de la superficie de la Tierra ha aumentado alrededor de 0,74 ± 0,18 °Celsius (1,3 ± 0,32 °Fahrenheit).

Una pregunta históricamente importante en la investigación del cambio climático ha considerado la importancia relativa de la actividad humana y las causas no antropogénicas durante el período de registro instrumental. En el Segundo Informe de Evaluación (SAR) de 1995, el IPCC hizo la declaración ampliamente citada de que "El balance de la evidencia sugiere una influencia humana perceptible en el clima global". La frase "equilibrio de evidencia" sugirió el estándar de prueba del derecho consuetudinario (inglés) requerido en los tribunales civiles en oposición a los tribunales penales: no tan alto como 'más allá de toda duda razonable'. En 2001, el Tercer Informe de Evaluación (TAR, por sus siglas en inglés) perfeccionó esto y dijo: "Existe evidencia nueva y más fuerte de que la mayor parte del calentamiento observado durante los últimos 50 años es atribuible a las actividades humanas". El Cuarto Informe de Evaluación (AR4) de 2007 reforzó este hallazgo:

• "El calentamiento antropogénico del sistema climático es generalizado y se puede detectar en las observaciones de temperatura tomadas en la superficie, en la atmósfera libre y en los océanos. La evidencia del efecto de las influencias externas, tanto antropógenas como naturales, en el sistema climático ha seguido acumulando desde el TAR".

Otros hallazgos del Cuarto Informe de Evaluación del IPCC incluyen:

• "Es extremadamente improbable (§5%) que el patrón global de calentamiento durante el último medio siglo puede explicarse sin forzamiento externo (es decir, es inconsistente con ser el resultado de la variabilidad interna), y muy poco probable que se debe a causas naturales externas conocidas por sí solas. El calentamiento ocurrió tanto en el océano como en la atmósfera y tuvo lugar en un momento en que los factores naturales de forzamiento externo habrían producido enfriamiento".
• "De las nuevas estimaciones del forzamiento antropogénico combinado debido a los gases de efecto invernadero, los aerosoles y los cambios de superficie terrestre, es extremadamente probable (<95%) que las actividades humanas han ejercido una influencia sustancial del calentamiento neto en el clima desde 1750."
• "Es virtualmente cierta que los aerosoles antropogénicos producen un forzamiento radiativo negativo neto (influencia de colonización) con mayor magnitud en el hemisferio norte que en el hemisferio sur."

Durante las últimas cinco décadas, ha habido un calentamiento global de aproximadamente 0,65 °C (1,17 °F) en la superficie de la Tierra (consulte el registro histórico de temperatura). Entre los posibles factores que podrían producir cambios en la temperatura media global se encuentran la variabilidad interna del sistema climático, los forzamientos externos, un aumento en la concentración de gases de efecto invernadero o cualquier combinación de estos. Los estudios actuales indican que el aumento de los gases de efecto invernadero, sobre todo el CO₂, es el principal responsable del calentamiento observado. La evidencia para esta conclusión incluye:

• Las estimaciones de la variabilidad interna de los modelos climáticos y las reconstrucciones de las temperaturas pasadas indican que es poco probable que el calentamiento sea totalmente natural.
• Modelos climáticos forzados por factores naturales y El aumento de los gases de efecto invernadero y los aerosoles reproducen los cambios observados de temperatura mundial; los que se ven obligados por factores naturales por sí solos no.
• Los métodos "Fingerprint" (ver más abajo) indican que el patrón de cambio está más cerca de lo esperado por el cambio de gases de efecto invernadero que por el cambio natural.
• La meseta en el calentamiento de la década de 1940 a la década de 1960 se puede atribuir en gran medida al enfriamiento del aerosol sulfato.

Detalles sobre la atribución

Evaluaciones científicas recientes encuentran que la mayor parte del calentamiento de la superficie de la Tierra en los últimos 50 años ha sido causado por actividades humanas (ver también la sección sobre literatura científica y opinión). Esta conclusión se basa en múltiples líneas de evidencia. Como la "señal" de calentamiento que poco a poco ha surgido del "ruido" de la variabilidad climática natural, la evidencia científica de una influencia humana en el clima global se ha acumulado durante las últimas décadas, a partir de muchos cientos de estudios. Ningún estudio individual es una "pistola humeante". Ningún estudio individual o combinación de estudios ha socavado la gran cantidad de evidencia que respalda la conclusión de que la actividad humana es el principal impulsor del calentamiento reciente.

La primera línea de evidencia se basa en una comprensión física de cómo los gases de efecto invernadero atrapan el calor, cómo responde el sistema climático al aumento de los gases de efecto invernadero y cómo otros factores humanos y naturales influyen en el clima. La segunda línea de evidencia proviene de estimaciones indirectas de los cambios climáticos durante los últimos 1000 a 2000 años. Estos registros se obtienen de los seres vivos y sus restos (como los anillos de los árboles y los corales) y de cantidades físicas (como la relación entre los isótopos de oxígeno más ligeros y más pesados en los núcleos de hielo), que cambian de manera mensurable a medida que cambia el clima. La lección de estos datos es que las temperaturas de la superficie global en las últimas décadas son claramente inusuales, ya que fueron más altas que en cualquier otro momento durante al menos los últimos 400 años. Para el Hemisferio Norte, el reciente aumento de temperatura es claramente inusual en al menos los últimos 1000 años (ver gráfico al lado).

La tercera línea de evidencia se basa en la amplia coherencia cualitativa entre los cambios observados en el clima y las simulaciones de modelos informáticos de cómo se esperaría que cambiara el clima en respuesta a las actividades humanas. Por ejemplo, cuando los modelos climáticos se ejecutan con aumentos históricos de los gases de efecto invernadero, muestran un calentamiento gradual de la Tierra y la superficie del océano, aumentos en el contenido de calor del océano y la temperatura de la atmósfera inferior, un aumento en el nivel global del mar, retroceso del hielo marino y la capa de nieve, el enfriamiento de la estratosfera, un aumento en la cantidad de vapor de agua atmosférico y cambios en los patrones de precipitación y presión a gran escala. Estos y otros aspectos del cambio climático modelado están de acuerdo con las observaciones.

"Huella dactilar" estudios

Panel superior: Cambio de temperatura promedio mundial observado (1870—).
Panel inferior: Data from the Fourth National Climate Assessment is merged for display on the same scale to emphasize relative strengths of forces affecting temperature change. Las fuerzas causadas por el hombre han dominado cada vez más.

Finalmente, existe una amplia evidencia estadística de las llamadas "huellas digitales" estudios. Cada factor que afecta el clima produce un patrón único de respuesta climática, al igual que cada persona tiene una huella digital única. Los estudios de huellas dactilares explotan estas firmas únicas y permiten comparaciones detalladas de patrones de cambio climático modelados y observados. Los científicos confían en tales estudios para atribuir los cambios observados en el clima a una causa particular oa un conjunto de causas. En el mundo real, los cambios climáticos que han ocurrido desde el comienzo de la Revolución Industrial se deben a una mezcla compleja de causas humanas y naturales. La importancia de cada influencia individual en esta mezcla cambia con el tiempo. Por supuesto, no hay múltiples Tierras, lo que permitiría a un experimentador cambiar un factor a la vez en cada Tierra, lo que ayudaría a aislar diferentes huellas dactilares. Por lo tanto, los modelos climáticos se utilizan para estudiar cómo los factores individuales afectan el clima. Por ejemplo, se puede variar un solo factor (como los gases de efecto invernadero) o un conjunto de factores, y así se puede estudiar la respuesta del sistema climático modelado a estos cambios individuales o combinados.

Estas proyecciones han sido confirmadas por las observaciones (que se muestran arriba). Por ejemplo, cuando las simulaciones de modelos climáticos del siglo pasado incluyen todas las principales influencias sobre el clima, tanto naturales como inducidas por el hombre, pueden reproducir muchas características importantes de los patrones de cambio climático observados. Cuando se eliminan las influencias humanas de los experimentos modelo, los resultados sugieren que la superficie de la Tierra en realidad se habría enfriado ligeramente durante los últimos 50 años. El mensaje claro de los estudios de huellas dactilares es que el calentamiento observado durante el último medio siglo no puede explicarse por factores naturales y, en cambio, es causado principalmente por factores humanos.

Se ha identificado otra huella digital de los efectos humanos sobre el clima al observar un corte a través de las capas de la atmósfera y estudiar el patrón de cambios de temperatura desde la superficie hasta la estratosfera (ver la sección sobre actividad solar). El primer trabajo de huellas dactilares se centró en los cambios en la superficie y la temperatura atmosférica. Luego, los científicos aplicaron métodos de huellas dactilares a toda una gama de variables climáticas, identificando señales climáticas causadas por el hombre en el contenido de calor de los océanos, la altura de la tropopausa (el límite entre la troposfera y la estratosfera, que se ha desplazado hacia arriba cientos de pies en décadas recientes), los patrones geográficos de precipitación, sequía, presión superficial y la escorrentía de las principales cuencas fluviales.

Los estudios publicados después de la aparición del Cuarto Informe de Evaluación del IPCC en 2007 también han encontrado huellas dactilares humanas en el aumento de los niveles de humedad atmosférica (tanto cerca de la superficie como en toda la extensión de la atmósfera), en el declive del mar Ártico extensión del hielo y en los patrones de cambios en las temperaturas superficiales del Ártico y la Antártida.

El mensaje de todo este cuerpo de trabajo es que el sistema climático está contando una historia consistente de influencia humana cada vez más dominante: los cambios en la temperatura, la extensión del hielo, la humedad y los patrones de circulación encajan de una manera físicamente consistente, como piezas en un rompecabezas complejo.

Cada vez más, este tipo de trabajo de huellas dactilares está cambiando su énfasis. Como se señaló, la evidencia científica clara y convincente respalda el caso de una influencia humana pronunciada en el clima global. Gran parte de la atención reciente ahora se centra en los cambios climáticos a escala continental y regional, y en las variables que pueden tener grandes impactos en las sociedades. Por ejemplo, los científicos han establecido vínculos causales entre las actividades humanas y los cambios en la capa de nieve, la temperatura máxima y mínima (diurna) y el momento estacional de la escorrentía en las regiones montañosas del oeste de los Estados Unidos. Es probable que la actividad humana haya contribuido sustancialmente a los cambios de temperatura de la superficie del océano en las regiones de formación de huracanes. Los investigadores también están mirando más allá del sistema climático físico y están comenzando a relacionar los cambios en la distribución y el comportamiento estacional de las especies de plantas y animales con los cambios de temperatura y precipitación causados por el hombre.

Durante más de una década, un aspecto de la historia del cambio climático parecía mostrar una diferencia significativa entre los modelos y las observaciones. En los trópicos, todos los modelos predijeron que con un aumento de los gases de efecto invernadero, se esperaría que la troposfera se calentara más rápidamente que la superficie. Las observaciones de globos meteorológicos, satélites y termómetros de superficie parecían mostrar el comportamiento opuesto (un calentamiento de la superficie más rápido que el de la troposfera). Este problema fue un obstáculo para comprender las causas del cambio climático. Ahora está en gran parte resuelto. La investigación mostró que había grandes incertidumbres en los datos del satélite y del globo meteorológico. Cuando las incertidumbres en los modelos y las observaciones se tienen debidamente en cuenta, los conjuntos de datos de observación más nuevos (con un mejor tratamiento de los problemas conocidos) están de acuerdo con los resultados del modelo climático.

Sin embargo, esto no significa que se hayan resuelto todas las diferencias restantes entre los modelos y las observaciones. Los cambios observados en algunas variables climáticas, como el hielo marino del Ártico, algunos aspectos de la precipitación y los patrones de presión superficial, parecen estar avanzando mucho más rápido de lo que han proyectado los modelos. Las razones de estas diferencias no se conocen bien. Sin embargo, la conclusión fundamental de la huella digital del clima es que la mayoría de los cambios observados estudiados hasta la fecha son consistentes entre sí y también son consistentes con nuestra comprensión científica de cómo se esperaría que el sistema climático responda al aumento de calor. atrapar los gases resultantes de las actividades humanas.

Eventos meteorológicos extremos

Frecuencia de ocurrencia (axis verticales) de anomalías de temperatura local entre junio y julio y agosto (en relación con 1951–1980 significa) para la tierra del hemisferio norte en unidades de desviación estándar local (axis horizontal). Según Hansen et al. (2012), la distribución de anomalías ha pasado a la derecha como consecuencia del calentamiento global, lo que significa que los veranos inusualmente calientes se han vuelto más comunes. Esto es análogo al rodaje de los dados: los veranos frescos ahora cubren sólo la mitad de un lado de una muerte de seis caras, blanco cubre un lado, rojo cubre cuatro lados, y una anomalía extremadamente caliente (rojo) cubre la mitad de un lado.

Literatura científica y opinión

Consenso científico sobre la causalidad: Estudios académicos de acuerdo científico sobre el calentamiento global causado por el ser humano entre expertos en clima (2010-2015) reflejan que el nivel de consenso correlaciona con la experiencia en ciencia climática. Un estudio de 2019 encontró el consenso científico al 100%, y un estudio de 2021 concluyó que el consenso superó el 99%. Otro estudio de 2021 encontró que el 98,7% de los expertos en climas indicaron que la Tierra se está calentando mayormente debido a la actividad humana.

Hay una serie de ejemplos de apoyo publicado e informal para la opinión de consenso. Como se mencionó anteriormente, el IPCC concluyó que la mayor parte del aumento observado en las temperaturas promedio globales desde mediados del siglo XX es 'muy probable'. debido a las actividades humanas. Las conclusiones del IPCC son consistentes con las de varios informes producidos por el Consejo Nacional de Investigación de EE. UU. Un informe publicado en 2009 por el Programa de Investigación de Cambio Global de EE. UU. concluyó que "el calentamiento [global] es inequívoco y principalmente inducido por el hombre". Varias organizaciones científicas han emitido declaraciones que respaldan la opinión de consenso:

• Un ensayo de 2004 en Ciencia encuestado 928 resúmenes relacionados con el cambio climático, y concluyó que la mayoría de los informes diarios aceptaron el consenso.
• a joint statement made in 2005 by the national science academies of the G8, and Brazil, China and India;
• a joint statement made in 2008 by the Network of African Science Academies.
• Un documento de 2010 en las Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias encontró que entre un grupo de aproximadamente 1.000 investigadores que trabajan directamente en cuestiones climáticas y publican lo más frecuente sobre el tema, el 97% coincide en que el cambio climático antropogénico está ocurriendo.
• Un periódico de la Universidad George Mason publicado en 2011 International Journal of Public Opinion Research, "La estructura de la opinión científica sobre el cambio climático", recogió las opiniones de científicos en la tierra, el espacio, las ciencias atmosféricas, oceánicas o hidrológicas. Los encuestados 489, que representan casi la mitad de los que reúnen los requisitos según las normas específicas de la encuesta, trabajan en el mundo académico, el gobierno y la industria, y son miembros de organizaciones profesionales prominentes. El estudio encontró que el 97% de los 489 científicos encuestados convinieron en que las temperaturas globales han aumentado durante el siglo pasado. Además, el 84% convino en que ahora se está produciendo "calentamiento de invernadero inducido por humanos". Sólo el 5% estaba en desacuerdo con la idea de que la actividad humana es una causa significativa del calentamiento global.

Estudios de detección y atribución

Esta imagen muestra tres ejemplos de variabilidad interna del clima medida entre 1950 y 2012: la oscilación El Niño-Sur, la oscilación ártica y la oscilación del Atlántico Norte.

El Cuarto Informe de Evaluación del IPCC (2007) concluyó que era posible atribuir una serie de cambios observados en el clima (ver efectos del calentamiento global). Sin embargo, se encontró que la atribución es más difícil cuando se evalúan los cambios en regiones más pequeñas (menos de una escala continental) y en períodos de tiempo cortos (menos de 50 años). En regiones más grandes, el promedio reduce la variabilidad natural del clima, lo que facilita la detección y la atribución.

• En 1996, en un documento Naturaleza titulado "Una búsqueda de influencias humanas en la estructura térmica de la atmósfera", Benjamin D. Santer et al. escribió: "Los patrones espaciales observados de cambio de temperatura en la atmósfera libre de 1963 a 1987 son similares a los predichos por los modelos climáticos de última generación que incorporan varias combinaciones de cambios en el dióxido de carbono, aerosole antropogénico y concentraciones estratosféricas de ozono. El grado de similitud entre modelos y observaciones aumenta a lo largo de este período. Es probable que esta tendencia se deba en parte a las actividades humanas, aunque quedan muchas incertidumbres, particularmente en relación con estimaciones de variabilidad natural".
• Un documento de 2002 en el Journal of Geophysical Research dice: "Nuestro análisis sugiere que el calentamiento a principios del siglo XX puede explicarse mejor por una combinación de calentamiento debido a aumentos de gases de efecto invernadero y forzamiento natural, algunos enfriamientos debido a otros forzamientos antropogénicos, y una contribución sustancial, pero no imposible, de variabilidad interna. En la segunda mitad del siglo encontramos que el calentamiento es causado en gran medida por cambios en los gases de efecto invernadero, con cambios en los sulfatos y, tal vez, aerosol volcánico compensa aproximadamente un tercio del calentamiento".
• Un examen de 2005 de los estudios de detección y atribución por el Grupo Internacional de Detección y Atribución Ad hoc encontró que "los conductores naturales como la variabilidad solar y la actividad volcánica son en la mayoría de los parcialmente responsables de los cambios de temperatura a gran escala observados en el siglo pasado, y que una gran parte del calentamiento en los últimos 50 años se puede atribuir a los aumentos de gases de efecto invernadero. Así, la investigación reciente apoya y fortalece la conclusión del Tercer Informe de Evaluación del IPCC de que "la mayor parte del calentamiento global durante los últimos 50 años es probable debido al aumento de los gases de efecto invernadero".
• Barnett y colegas (2005) dicen que el calentamiento observado de los océanos "no puede ser explicado por la variabilidad natural del clima interno o el forzamiento solar y volcánico, pero está bien simulado por dos modelos climáticos antropogénicos", concluyendo que "es de origen humano, una conclusión robusta al muestreo observacional y diferencias modelo".
• Dos papeles en el diario Ciencia en agosto de 2005 resolver el problema, evidente en el momento del TIE, de las tendencias de temperatura troposférica (ver también la sección sobre estudios de "impresión digital"). La versión UAH del registro contenía errores, y hay evidencia de tendencias de enfriamiento espuriosas en el registro de radiosonda, particularmente en los trópicos. Consulte las mediciones de temperatura por satélite para obtener detalles; y el informe de 2006 del CCSP de los Estados Unidos.
• Múltiples reconstrucciones independientes del registro de temperatura de los últimos 1000 años confirman que a finales del siglo XX es probablemente el período más cálido en ese tiempo (ver la sección anterior -detalles sobre la atribución).

Actividad solar

Radiancia solar (amarillo) trazada con temperatura (rojo) desde 1880.

Simulación modelada del efecto de varios factores (incluyendo GHGs, irradiancia solar) en forma de canto y en combinación, mostrando en particular que la actividad solar produce un calentamiento pequeño y casi uniforme, a diferencia de lo que se observa.

El máximo de manchas solares ocurre cuando el campo magnético del Sol colapsa y se invierte como parte de su ciclo solar promedio de 11 años (22 años para la restauración completa de norte a norte).

Los climatólogos han analizado el papel del Sol en el cambio climático reciente. Desde 1978, la salida del Sol ha sido medida por satélites con mucha más precisión que antes desde la superficie. Estas mediciones indican que la radiación solar total del Sol no ha aumentado desde 1978, por lo que el calentamiento durante los últimos 30 años no puede atribuirse directamente a un aumento en la energía solar total que llega a la Tierra (ver gráfico arriba, a la izquierda). En las tres décadas desde 1978, la combinación de actividad solar y volcánica probablemente tuvo una ligera influencia refrescante en el clima.

Se han utilizado modelos climáticos para examinar el papel del Sol en el cambio climático reciente. Los modelos no pueden reproducir el rápido calentamiento observado en las últimas décadas cuando solo tienen en cuenta las variaciones en la radiación solar total y la actividad volcánica. Sin embargo, los modelos pueden simular los cambios de temperatura observados en el siglo XX cuando incluyen todos los forzamientos externos más importantes, incluidas las influencias humanas y los forzamientos naturales. Como ya se ha dicho, Hegerl et al. (2007) concluyó que el forzamiento de los gases de efecto invernadero "muy probablemente" causó la mayor parte del calentamiento global observado desde mediados del siglo XX. Al llegar a esta conclusión, Hegerl et al. (2007) permitió la posibilidad de que los modelos climáticos hayan subestimado el efecto del forzamiento solar.

El papel de la actividad solar en el cambio climático también se calculó durante períodos de tiempo más largos utilizando "proxy" conjuntos de datos, como los anillos de los árboles. Los modelos indican que los forzamientos solares y volcánicos pueden explicar los períodos de calor y frío relativos entre 1000 y 1900 d. C., pero se necesitan forzamientos inducidos por el hombre para reproducir el calentamiento de finales del siglo XX.

Otra línea de evidencia en contra de que el sol haya causado el cambio climático reciente proviene de observar cómo han cambiado las temperaturas en diferentes niveles en la atmósfera de la Tierra.

Los modelos y las observaciones (consulte la figura anterior, en el medio) muestran que los gases de efecto invernadero provocan el calentamiento de la atmósfera inferior en la superficie (llamada troposfera) pero el enfriamiento de la atmósfera superior (llamada estratosfera). El agotamiento de la capa de ozono por los refrigerantes químicos también ha resultado en un efecto de enfriamiento en la estratosfera. Si el Sol fuera responsable del calentamiento observado, se esperaría un calentamiento de la troposfera en la superficie y un calentamiento en la parte superior de la estratosfera, ya que el aumento de la actividad solar repondría el ozono y los óxidos de nitrógeno. La estratosfera tiene un gradiente de temperatura inverso al de la troposfera, por lo que la temperatura de la troposfera se enfría con la altitud, la estratosfera se eleva con la altitud. Las células de Hadley son el mecanismo por el cual el ozono ecuatorial generado en los trópicos (área más alta de radiación ultravioleta en la estratosfera) se mueve hacia los polos. Los modelos climáticos globales sugieren que el cambio climático puede ampliar las celdas de Hadley y empujar la corriente en chorro hacia el norte, expandiendo así la región tropical y dando como resultado condiciones más cálidas y secas en esas áreas en general.

Opiniones sin consenso

Habibullo Abdussamatov (2004), jefe de investigación espacial en el Observatorio Astronómico Pulkovo de San Petersburgo en Rusia, ha argumentado que el Sol es responsable del cambio climático observado recientemente. Los periodistas de las fuentes de noticias canada.com (Solomon, 2007b), National Geographic News (Ravilious, 2007) y LiveScience (Than, 2007) informaron sobre la historia del calentamiento en Marte. En estos artículos, se citaba a Abdussamatov. Afirmó que el calentamiento en Marte era evidencia de que el calentamiento global en la Tierra estaba siendo causado por cambios en el Sol.

Ravilious (2007) citó a dos científicos que no estaban de acuerdo con Abdussamatov: Amato Evan, climatólogo de la Universidad de Wisconsin-Madison, en los EE. UU., y Colin Wilson, físico planetario de la Universidad de Oxford en el Reino Unido. Según Wilson, "Las oscilaciones en la órbita de Marte son la causa principal de su cambio climático en la era actual" (ver también forzamiento orbital). Than (2007) citó a Charles Long, un físico climático de los Laboratorios Nacionales del Noroeste del Pacífico en los EE. UU., quien no estuvo de acuerdo con Abdussamatov.

Than (2007) señaló el punto de vista de Benny Peiser, antropólogo social de la Universidad John Moores de Liverpool en el Reino Unido. En su boletín, Peiser había citado un blog que comentaba sobre el calentamiento observado en varios cuerpos planetarios del Sistema Solar. Estos incluyen la luna de Neptuno, Tritón, Júpiter, Plutón y Marte. En una entrevista por correo electrónico con Than (2007), Peiser afirmó que:

"Creo que es una coincidencia intrigante que se han observado tendencias de calentamiento en varios cuerpos planetarios muy diversos en nuestro sistema solar, (...) Tal vez esto es sólo una flauta."

Than (2007) proporcionó explicaciones alternativas de por qué se produjo el calentamiento en Tritón, Plutón, Júpiter y Marte.

La Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (US EPA, 2009) respondió a los comentarios públicos sobre la atribución del cambio climático. Varios comentaristas habían argumentado que el cambio climático reciente podría atribuirse a cambios en la radiación solar. Según la EPA de EE. UU. (2009), esta atribución no fue respaldada por la mayor parte de la literatura científica. Citando el trabajo del IPCC (2007), la EPA de EE. UU. señaló la baja contribución de la radiación solar al forzamiento radiativo desde el comienzo de la Revolución Industrial en 1750. Durante este período (1750 a 2005), la contribución estimada de la radiación solar al forzamiento radiativo fue del 5% el valor del forzamiento radiativo combinado debido a los aumentos en las concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono, metano y óxido nitroso (ver gráfico al lado).

Efecto de los rayos cósmicos

Henrik Svensmark ha sugerido que la actividad magnética del sol desvía los rayos cósmicos y que esto puede influir en la generación de núcleos de condensación de nubes y, por lo tanto, tener un efecto sobre el clima. El sitio web ScienceDaily informó sobre un estudio de 2009 que analizó cómo el campo magnético de la Tierra ha afectado los cambios climáticos en el pasado. El geofísico Mads Faurschou Knudsen, coautor del estudio, afirmó que los resultados del estudio respaldaban la teoría de Svensmark. Los autores del estudio también reconocieron que el CO₂ juega un papel importante en el cambio climático.

Opinión de consenso sobre los rayos cósmicos

La opinión de que los rayos cósmicos podrían proporcionar el mecanismo por el cual los cambios en la actividad solar afectan el clima no está respaldada por la literatura. Solomon et al. (2007) afirman:

[..] la serie de tiempo de rayos cósmicos no parece corresponder a la cubierta global de nubes después de 1991 o a la cubierta mundial de nubes de bajo nivel después de 1994. Junto con la falta de un mecanismo físico probado y la plausibilidad de otros factores causales que afectan a los cambios en la cubierta de la nube, esto hace que la asociación entre los cambios de rayos cósmicos galácticos inducidos en la formación de aerosol y nubes controvertidos

Los estudios de Lockwood y Fröhlich (2007) y Sloan y Wolfendale (2008) no encontraron relación entre el calentamiento de las últimas décadas y los rayos cósmicos. Pierce y Adams (2009) utilizaron un modelo para simular el efecto de los rayos cósmicos en las propiedades de las nubes. Llegaron a la conclusión de que el efecto hipotético de los rayos cósmicos era demasiado pequeño para explicar el cambio climático reciente. Pierce y Adams (2009) señalaron que sus hallazgos no descartaron una posible conexión entre los rayos cósmicos y el cambio climático y recomendaron más investigación.

Erlykin et al. (2009) encontró que la evidencia mostraba que era más probable que las conexiones entre la variación solar y el clima estuvieran mediadas por la variación directa de la insolación en lugar de los rayos cósmicos, y concluyó: "Por lo tanto dentro de nuestras suposiciones, el efecto de la variación de la actividad solar, ya sea por la radiación solar directa o por la variación de las tasas de rayos cósmicos, debe ser inferior a 0,07 °C desde 1956, es decir, menos del 14 % del calentamiento global observado." Carslaw (2009) y Pittock (2009) revisan la literatura reciente e histórica en este campo y continúan encontrando que el vínculo entre los rayos cósmicos y el clima es tenue, aunque alientan la investigación continua. La EPA de EE. UU. (2009) comentó sobre la investigación de Duplissy et al. (2009):

Los experimentos CLOUD en CERN son investigaciones interesantes pero no proporcionan evidencia concluyente de que los rayos cósmicos pueden servir como una fuente importante de visualización de nubes. Los resultados preliminares del experimento (Duplissy et al., 2009) sugieren que aunque hubo alguna evidencia de nucleación mediada de iones, para la mayoría de los eventos de nucleación observó que la contribución de los procesos de ion parecía ser menor. Estos experimentos también mostraron la dificultad de mantener condiciones suficientemente limpias y temperaturas estables para evitar brotes espuriosos de aerosol. No hay indicios de que los experimentos anteriores de Svensmark podrían incluso haber emparejado las condiciones controladas del experimento del CERN. Encontramos que los resultados de Svensmark en la siembra de nubes aún no han demostrado ser robustos o suficientes para alterar materialmente las conclusiones de la literatura de evaluación, especialmente dada la abundancia de literatura reciente que es escéptica de la vinculación cósmica de rayos-clima