Atribuição de mudanças climáticas recentes

Temperatura observada da NASA vs a média 1850-1900 utilizada pelo IPCC como base pré-industrial. O principal condutor para o aumento das temperaturas globais na era industrial é a atividade humana, com forças naturais que adicionam variabilidade.

Esforços para determinar cientificamente e atribuir mecanismos responsáveis pelo recente aquecimento global e mudanças climáticas relacionadas na Terra descobriram que o principal fator são os níveis elevados de gases de efeito estufa produzidos por atividades humanas, com forças naturais adicionando variabilidade. A faixa provável de aquecimento do ar no nível da superfície induzido pelo homem até 2010-2019 em comparação com os níveis em 1850-1900 é de 0,8 °C a 1,3 °C, com uma melhor estimativa de 1,07 °C. Isso está próximo do aquecimento geral observado durante esse período de 0,9 °C a 1,2 °C, enquanto as mudanças de temperatura durante esse período provavelmente foram de apenas ±0,1 °C devido a forçantes naturais e ±0,2 °C devido à variabilidade no clima.

De acordo com o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) em 2021, é "inequívoco que a influência humana aqueceu a atmosfera, o oceano e a terra desde os tempos pré-industriais." Os estudos sobre atribuição têm se concentrado nas mudanças observadas durante o período de registro da temperatura instrumental, principalmente nos últimos 50 anos. Este é o período em que a atividade humana cresceu mais rapidamente e as observações da atmosfera acima da superfície se tornaram disponíveis. Algumas das principais atividades humanas que contribuem para o aquecimento global são:

• aumento das concentrações atmosféricas de gases de efeito estufa, para um efeito de aquecimento
• mudanças globais na superfície da terra, como o desmatamento, para um efeito de aquecimento
• aumento das concentrações atmosféricas de aerossóis, principalmente para um efeito de resfriamento

Função de densidade de probabilidade (PDF) de fração de tendências de temperatura de superfície desde 1950 atribuível à atividade humana, com base no IPCC AR5 10.5

Além das atividades humanas, alguns mecanismos naturais também podem causar mudanças climáticas, incluindo, por exemplo, oscilações climáticas, mudanças na atividade solar e atividade vulcânica.

Várias linhas de evidência apóiam a atribuição das mudanças climáticas recentes às atividades humanas:

• Uma compreensão física do sistema climático: as concentrações de gases de efeito estufa aumentaram e suas propriedades de aquecimento são bem estabelecidas.
• Estimativas históricas das mudanças climáticas passadas sugerem que as recentes mudanças na temperatura da superfície global são incomuns.
• Os modelos climáticos baseados em computador não podem replicar o aquecimento observado a menos que as emissões de gases de efeito estufa humanas sejam incluídas.
• Só as forças naturais (como a atividade solar e vulcânica) não podem explicar o aquecimento observado.

A atribuição do IPCC do aquecimento global recente às atividades humanas reflete a visão da comunidade científica e também é apoiada por 196 outras organizações científicas em todo o mundo. (Veja também: Consenso científico sobre mudanças climáticas.)

Fundo

A energia flui entre o espaço, a atmosfera e a superfície da Terra. Aumentar os níveis de gás de efeito estufa estão contribuindo para um desequilíbrio de energia de cerca de +0,9 W / m².

Os fatores que afetam o clima da Terra podem ser divididos em forças, feedbacks e variações internas. Um forçamento é algo que é imposto externamente ao sistema climático. Forçantes externas incluem fenômenos naturais, como erupções vulcânicas e variações na produção do sol. As atividades humanas também podem impor forçantes, por exemplo, por meio da alteração da composição da atmosfera da Terra.

O forçamento radiativo é uma medida de como vários fatores alteram o equilíbrio energético do planeta Terra. Um forçamento radiativo positivo levará a um aquecimento da superfície e, com o tempo, do sistema climático. Entre o início da Revolução Industrial em 1750 e o ano de 2005, o aumento da concentração atmosférica de dióxido de carbono (fórmula química: CO ₂) levou a um forçamento radiativo positivo, calculado sobre a área da superfície da Terra, de cerca de 1,66 watts por metro quadrado (abreviado como W m⁻²).

Os feedbacks climáticos podem amplificar ou atenuar a resposta do clima a um determinado forçamento. Existem muitos mecanismos de feedback no sistema climático que podem amplificar (um feedback positivo) ou diminuir (um feedback negativo) os efeitos de uma mudança na forçante climática.

O sistema climático irá variar em resposta a mudanças nas forçantes. O sistema climático apresentará variabilidade interna tanto na presença quanto na ausência de forçantes a ele impostas (ver imagens ao lado). Essa variabilidade interna é resultado de interações complexas entre os componentes do sistema climático, como o acoplamento entre a atmosfera e o oceano (ver também a seção posterior sobre Variabilidade climática interna e aquecimento global). Um exemplo de variabilidade interna é o El Niño–Oscilação Sul.

Detecção e. atribuição

Na detecção e atribuição, fatores naturais incluem mudanças na saída do Sol e erupções vulcânicas, bem como modos naturais de variabilidade, como El Niño e La Niña. Os fatores humanos incluem as emissões de gases e partículas de corte térmico, bem como a limpeza de florestas e outras mudanças de uso terrestre. Fonte da figura: NOAA NCDC.

A detecção e atribuição de sinais climáticos, bem como seu significado de senso comum, tem uma definição mais precisa na literatura sobre mudanças climáticas, expressa pelo IPCC. A detecção de um sinal climático nem sempre implica atribuição significativa. O Quarto Relatório de Avaliação do IPCC diz que "é extremamente provável que as atividades humanas tenham exercido uma influência substancial no aquecimento líquido no clima desde 1750". onde "extremamente provável" indica uma probabilidade maior que 95%. A Detecção de um sinal requer a demonstração de que uma alteração observada é estatisticamente significativamente diferente daquela que pode ser explicada pela variabilidade interna natural.

Atribuição requer a demonstração de que um sinal é:

• improvável de ser devido inteiramente à variabilidade interna;
• consistente com as respostas estimadas à dada combinação de força antropogênica e natural
• não consistente com explicações alternativas, fisicamente plausíveis de mudanças climáticas recentes que excluem elementos importantes da dada combinação de força.

Principais atribuições

Gases de efeito estufa

A influência de aquecimento (chamado força radiativa) de diferentes contribuidores para a mudança climática em 2011, como relatado no quinto relatório de avaliação IPCC.

A influência de aquecimento dos gases de efeito estufa atmosférico quase dobrou desde 1979, com dióxido de carbono e metano sendo os condutores dominantes.

CO₂ é absorvido e emitido naturalmente como parte do ciclo do carbono, através da respiração animal e vegetal, erupções vulcânicas e troca oceano-atmosfera. As atividades humanas, como a queima de combustíveis fósseis e mudanças no uso da terra (veja abaixo), liberam grandes quantidades de carbono na atmosfera, causando CO₂ concentrações na atmosfera a subir.

As medições de alta precisão da concentração ₂ de CO atmosférico, iniciadas por Charles David Keeling em 1958, constituem o mestre séries temporais que documentam a mudança na composição da atmosfera. Esses dados têm status icônico na ciência das mudanças climáticas como evidência do efeito das atividades humanas na composição química da atmosfera global.

Em maio de 2019, a concentração de CO₂ na atmosfera atingiu 415 ppm. A última vez em que atingiu esse nível foi de 2,6 a 5,3 milhões de anos atrás. Sem intervenção humana, seriam 280 ppm.

Junto com o CO₂, o metano e, em menor grau, o óxido nitroso também são os principais contribuintes para o efeito estufa. O Protocolo de Quioto os lista junto com hidrofluorcarbonos (HFCs), perfluorcarbonos (PFCs) e hexafluoreto de enxofre (SF₆), que são gases inteiramente artificiais, como contribuintes para o forçamento radiativo. O gráfico à direita atribui as emissões antrópicas de gases de efeito estufa a oito setores econômicos principais, dos quais os maiores contribuintes são usinas elétricas (muitas das quais queimam carvão ou outros combustíveis fósseis), processos industriais, combustíveis para transporte (geralmente combustíveis fósseis) e subprodutos agrícolas. (principalmente metano da fermentação entérica e óxido nitroso do uso de fertilizantes).

Vapor de água

O vapor de água é o gás de efeito estufa mais abundante e o que mais contribui para o efeito estufa natural, apesar de ter um tempo de vida atmosférico curto (cerca de 10 dias). Algumas atividades humanas podem influenciar os níveis de vapor de água locais. No entanto, em escala global, a concentração de vapor d'água é controlada pela temperatura, que influencia as taxas gerais de evaporação e precipitação. Portanto, a concentração global de vapor d'água não é substancialmente afetada por emissões humanas diretas.

Uso do solo

A taxa de perda de cobertura de árvores global tem aproximadamente dobrado desde 2001, a uma perda anual que aproxima uma área do tamanho da Itália.

Contribuições cumulativas de mudança de uso da terra para as emissões, por região.

A mudança climática é atribuída ao uso da terra por duas razões principais. Entre 1750 e 2007, cerca de dois terços das emissões antropogênicas de CO2 foram produzidas pela queima de combustíveis fósseis e cerca de um terço das emissões por mudanças no uso da terra, principalmente o desmatamento. O desmatamento reduz a quantidade de dióxido de carbono absorvido pelas regiões desmatadas e libera gases de efeito estufa diretamente, juntamente com aerossóis, por meio da queima de biomassa que frequentemente o acompanha.

Os impulsionadores do uso da terra nas mudanças climáticas são, às vezes, efeitos indiretos da atividade humana. Por exemplo, os elefantes na África geralmente protegem as árvores de crescimento lento que são boas para o sequestro de dióxido de carbono. O declínio acentuado da população de elefantes, devido à predação humana, leva indiretamente a uma população de árvores que absorve menos dióxido de carbono.

Uma segunda razão pela qual a mudança climática foi atribuída ao uso da terra é que o albedo terrestre é frequentemente alterado pelo uso, o que leva ao forçamento radiativo. Este efeito é mais significativo localmente do que globalmente.

Pecuária e uso da terra

Em todo o mundo, a produção de gado ocupa 70% de todas as terras usadas para agricultura, ou 30% da superfície terrestre livre de gelo da Terra. Mais de 18% das emissões antrópicas de gases de efeito estufa são atribuídas à pecuária e atividades relacionadas à pecuária, como desmatamento e práticas agrícolas cada vez mais intensivas em combustível. Atribuições específicas para o setor pecuário incluem:

• 9% das emissões globais de dióxido de carbono antropogênico
• 35–40% das emissões globais de metano antropogênico (principalmente devido à fermentação e estrume enterísticos)
• 64% das emissões globais de óxido nitroso antropogênico, principalmente devido ao uso de fertilizantes.

Aerossóis

Com quase certeza, o consenso científico atribui várias formas de mudança climática, principalmente efeitos de resfriamento, aos aerossóis, que são pequenas partículas ou gotículas suspensas na atmosfera. As principais fontes às quais os aerossóis antropogênicos são atribuídos incluem:

• queima de biomassa, como desmatamento de escória e queima. Os aerossóis produzidos são principalmente de carbono preto.
• poluição do ar industrial, que produz sulfatos de fuligem e aerotransportados, nitratos e amónio
• poeira produzida por efeitos de uso da terra, como a desertificação

Atribuição da mudança climática do século 20

A curva de Keeling mostra o aumento a longo prazo do dióxido de carbono atmosférico (CO₂) concentrações de 1958–2018. Mês CO₂ medições exibem oscilações sazonais em uma tendência ascendente. O máximo de cada ano ocorre durante a primavera tardia do Hemisfério Norte.

CO₂ fontes e pias desde 1880. Embora haja pouco debate que o excesso de dióxido de carbono na era industrial vem principalmente da queima de combustíveis fósseis, a força futura dos lavabos de terra e de carbono do oceano é uma área de estudo.

Contribuição às alterações climáticas quebradas por setores econômicos, de acordo com o relatório IPCC AR5.

Ao longo dos últimos 150 anos, as atividades humanas liberaram quantidades crescentes de gases de efeito estufa na atmosfera. Isso levou a aumentos na temperatura média global, ou aquecimento global. Outros efeitos humanos são relevantes - por exemplo, acredita-se que os aerossóis de sulfato tenham um efeito de resfriamento. Fatores naturais também contribuem. De acordo com o registro histórico de temperatura do século passado, a temperatura do ar perto da superfície da Terra aumentou cerca de 0,74 ± 0,18 °Celsius (1,3 ± 0,32 °Fahrenheit).

Uma questão historicamente importante na pesquisa sobre mudanças climáticas diz respeito à importância relativa da atividade humana e das causas não antropogênicas durante o período de registro instrumental. No Segundo Relatório de Avaliação (SAR) de 1995, o IPCC fez a declaração amplamente citada de que "o equilíbrio das evidências sugere uma influência humana perceptível no clima global". A frase "equilíbrio de evidências" sugeriu o padrão de prova do direito consuetudinário (inglês) exigido nos tribunais civis em oposição aos criminais: não tão alto quanto "além da dúvida razoável". Em 2001, o Terceiro Relatório de Avaliação (TAR) refinou isso, dizendo "Há evidências novas e mais fortes de que a maior parte do aquecimento observado nos últimos 50 anos é atribuível às atividades humanas". O Quarto Relatório de Avaliação de 2007 (AR4) reforçou esta constatação:

• "O aquecimento antropogênico do sistema climático é generalizado e pode ser detectado em observações de temperatura tomadas na superfície, na atmosfera livre e nos oceanos. Evidências do efeito das influências externas, tanto antropogênicas como naturais, no sistema climático continua a acumular-se desde o TAR."

Outras descobertas do Quarto Relatório de Avaliação do IPCC incluem:

• "É extremamente improvável (<5%) que o padrão global de aquecimento durante o último meio século pode ser explicado sem força externa (isto é, é inconsistente com ser o resultado da variabilidade interna), e muito improvável que é devido a causas externas naturais conhecidas sozinho. O aquecimento ocorreu tanto no oceano como na atmosfera e ocorreu em um momento em que os fatores de força externa natural provavelmente teriam produzido resfriamento."
• "De novas estimativas da força antropogênica combinada devido a gases de efeito estufa, aerossóis e alterações de superfície de terra, é extremamente provável (>95%) que as atividades humanas têm exercido uma influência substancial do aquecimento líquido no clima desde 1750."
• "É virtualmente certos que aerossóis antropogênicos produzem um forcing radiativo líquido (influência de resfriamento) com maior magnitude no hemisfério norte do que no hemisfério sul."

Nas últimas cinco décadas, houve um aquecimento global de aproximadamente 0,65 °C (1,17 °F) na superfície da Terra (consulte o registro histórico de temperatura). Entre os possíveis fatores que podem produzir mudanças na temperatura média global estão a variabilidade interna do sistema climático, o forçamento externo, o aumento da concentração de gases de efeito estufa ou qualquer combinação destes. Estudos atuais indicam que o aumento dos gases de efeito estufa, principalmente CO ₂, é o principal responsável pelo aquecimento observado. As evidências para esta conclusão incluem:

• Estimativas de variabilidade interna de modelos climáticos e reconstruções de temperaturas passadas, indicam que o aquecimento é improvável de ser inteiramente natural.
• Modelos climáticos forçados por fatores naturais e aumento dos gases de efeito estufa e aerossóis reproduzem as mudanças de temperatura globais observadas; os forçados por fatores naturais sozinhos não.
• Os métodos "Fingerprint" (veja abaixo) indicam que o padrão de mudança é mais próximo do esperado da mudança forçada a gás do que da mudança natural.
• O planalto no aquecimento da década de 1940 a 1960 pode ser atribuído em grande parte ao resfriamento de aerossol sulfato.

Detalhes sobre atribuição

Avaliações científicas recentes concluem que a maior parte do aquecimento da superfície da Terra nos últimos 50 anos foi causada por atividades humanas (consulte também a seção sobre literatura e opinião científica). Esta conclusão baseia-se em múltiplas linhas de evidência. Como o "sinal" que gradualmente emergiu do "ruído" da variabilidade climática natural, as evidências científicas de uma influência humana no clima global se acumularam nas últimas décadas, a partir de muitas centenas de estudos. Nenhum estudo é uma "arma fumegante." Nenhum estudo isolado ou combinação de estudos minou o grande corpo de evidências que sustentam a conclusão de que a atividade humana é o principal fator do aquecimento recente.

A primeira linha de evidência é baseada em uma compreensão física de como os gases do efeito estufa retêm o calor, como o sistema climático responde ao aumento dos gases do efeito estufa e como outros fatores humanos e naturais influenciam o clima. A segunda linha de evidência é de estimativas indiretas de mudanças climáticas nos últimos 1.000 a 2.000 anos. Esses registros são obtidos de seres vivos e seus restos (como anéis de árvores e corais) e de quantidades físicas (como a proporção entre isótopos de oxigênio mais leves e mais pesados em núcleos de gelo), que mudam de maneira mensurável conforme as mudanças climáticas. A lição desses dados é que as temperaturas da superfície global nas últimas décadas são claramente incomuns, pois foram mais altas do que em qualquer momento durante pelo menos os últimos 400 anos. Para o Hemisfério Norte, o recente aumento de temperatura é claramente incomum nos últimos 1.000 anos (ver gráfico ao lado).

A terceira linha de evidência é baseada na consistência ampla e qualitativa entre as mudanças observadas no clima e as simulações de modelos de computador de como seria esperado que o clima mudasse em resposta às atividades humanas. Por exemplo, quando os modelos climáticos são executados com aumentos históricos de gases de efeito estufa, eles mostram aquecimento gradual da superfície da Terra e do oceano, aumento do conteúdo de calor do oceano e da temperatura da baixa atmosfera, aumento do nível global do mar, recuo do gelo marinho e cobertura de neve, resfriamento da estratosfera, aumento na quantidade de vapor d'água atmosférico e mudanças nos padrões de precipitação e pressão em grande escala. Esses e outros aspectos da mudança climática modelada estão de acordo com as observações.

"Impressão digital" estudos

Painel superior: Observada mudança de temperatura média global (1870—).
Painel inferior: Os dados da Quarta Avaliação Nacional do Clima são mesclados para exibição na mesma escala para enfatizar forças relativas de forças que afetam a mudança de temperatura. As forças da causa humana dominam cada vez mais.

Finalmente, há extensa evidência estatística da chamada "impressão digital" estudos. Cada fator que afeta o clima produz um padrão único de resposta climática, assim como cada pessoa tem uma impressão digital única. Os estudos de impressão digital exploram essas assinaturas únicas e permitem comparações detalhadas de padrões de mudança climática modelados e observados. Os cientistas confiam em tais estudos para atribuir as mudanças observadas no clima a uma causa específica ou a um conjunto de causas. No mundo real, as mudanças climáticas ocorridas desde o início da Revolução Industrial devem-se a uma complexa mistura de causas humanas e naturais. A importância de cada influência individual nesta mistura muda com o tempo. Claro, não existem várias Terras, o que permitiria a um experimentador mudar um fator de cada vez em cada Terra, ajudando assim a isolar diferentes impressões digitais. Portanto, os modelos climáticos são usados para estudar como os fatores individuais afetam o clima. Por exemplo, um único fator (como gases de efeito estufa) ou um conjunto de fatores pode ser variado, e a resposta do sistema climático modelado a essas mudanças individuais ou combinadas pode ser estudada.

Essas projeções foram confirmadas por observações (mostrada acima). Por exemplo, quando as simulações de modelos climáticos do século passado incluem todas as principais influências no clima, tanto induzidas pelo homem quanto naturais, elas podem reproduzir muitas características importantes dos padrões de mudança climática observados. Quando as influências humanas são removidas dos experimentos do modelo, os resultados sugerem que a superfície da Terra teria esfriado um pouco nos últimos 50 anos. A mensagem clara dos estudos de impressões digitais é que o aquecimento observado ao longo do último meio século não pode ser explicado por fatores naturais e, em vez disso, é causado principalmente por fatores humanos.

Outra impressão digital dos efeitos humanos no clima foi identificada observando uma fatia das camadas da atmosfera e estudando o padrão de mudanças de temperatura da superfície até a estratosfera (consulte a seção sobre atividade solar). O primeiro trabalho de impressão digital se concentrou em mudanças na superfície e na temperatura atmosférica. Os cientistas então aplicaram métodos de impressão digital a toda uma gama de variáveis climáticas, identificando sinais climáticos causados pelo homem no conteúdo de calor dos oceanos, a altura da tropopausa (a fronteira entre a troposfera e a estratosfera, que se deslocou para cima em centenas de pés em últimas décadas), os padrões geográficos de precipitação, seca, pressão de superfície e o escoamento das principais bacias hidrográficas.

Estudos publicados após o surgimento do Quarto Relatório de Avaliação do IPCC em 2007 também encontraram impressões digitais humanas no aumento dos níveis de umidade atmosférica (tanto perto da superfície quanto em toda a extensão da atmosfera), no declínio do mar Ártico extensão do gelo e nos padrões de mudanças nas temperaturas da superfície do Ártico e da Antártica.

A mensagem de todo esse trabalho é que o sistema climático está contando uma história consistente de influência humana cada vez mais dominante - as mudanças na temperatura, extensão do gelo, umidade e padrões de circulação se encaixam de maneira fisicamente consistente, como peças em um quebra-cabeça complexo.

Cada vez mais, esse tipo de trabalho com impressão digital está mudando de ênfase. Conforme observado, evidências científicas claras e convincentes apóiam o caso de uma influência humana pronunciada no clima global. Grande parte da atenção recente está agora nas mudanças climáticas em escalas continentais e regionais e em variáveis que podem ter grandes impactos nas sociedades. Por exemplo, os cientistas estabeleceram relações causais entre as atividades humanas e as mudanças no acúmulo de neve, temperatura máxima e mínima (diurna) e o tempo sazonal de escoamento nas regiões montanhosas do oeste dos Estados Unidos. É provável que a atividade humana tenha contribuído substancialmente para as mudanças na temperatura da superfície do oceano nas regiões de formação de furacões. Os pesquisadores também estão olhando além do sistema climático físico e estão começando a vincular as mudanças na distribuição e no comportamento sazonal das espécies vegetais e animais às mudanças causadas pelo homem na temperatura e na precipitação.

Por mais de uma década, um aspecto da história da mudança climática parecia mostrar uma diferença significativa entre modelos e observações. Nos trópicos, todos os modelos previam que, com o aumento dos gases de efeito estufa, a troposfera deveria aquecer mais rapidamente do que a superfície. Observações de balões meteorológicos, satélites e termômetros de superfície pareciam mostrar o comportamento oposto (aquecimento mais rápido da superfície do que da troposfera). Esta questão foi um obstáculo na compreensão das causas das mudanças climáticas. Agora está amplamente resolvido. A pesquisa mostrou que havia grandes incertezas nos dados do satélite e do balão meteorológico. Quando as incertezas nos modelos e observações são devidamente contabilizadas, conjuntos de dados observacionais mais recentes (com melhor tratamento de problemas conhecidos) estão de acordo com os resultados do modelo climático.

Isso não significa, no entanto, que todas as diferenças remanescentes entre modelos e observações foram resolvidas. As mudanças observadas em algumas variáveis climáticas, como o gelo marinho do Ártico, alguns aspectos da precipitação e padrões de pressão na superfície, parecem estar ocorrendo muito mais rapidamente do que os modelos projetaram. As razões para essas diferenças não são bem compreendidas. No entanto, a conclusão final da impressão digital do clima é que a maioria das mudanças observadas estudadas até o momento são consistentes entre si e também são consistentes com nossa compreensão científica de como seria esperado que o sistema climático respondesse ao aumento da temperatura. aprisionamento de gases resultantes de atividades humanas.

Eventos climáticos extremos

Frequência de ocorrência (eixo vertical) de anomalias de temperatura local entre junho e julho e agosto (relativo à média de 1951-1980) para terra do hemisfério norte em unidades de desvio padrão local (eixo horizontal). De acordo com Hansen et al. (2012), a distribuição de anomalias mudou para a direita como consequência do aquecimento global, o que significa que verões invulgarmente quentes se tornaram mais comuns. Isto é análogo ao rolamento de um dado: verões frescos agora cobrem apenas metade de um lado de uma matriz de seis lados, branco cobre um lado, vermelho cobre quatro lados, e uma anomalia extremamente quente (vermelho-marrom) cobre metade de um lado.

Literatura científica e opinião

Consenso científico sobre a causa: Estudos acadêmicos de acordo científico sobre o aquecimento global de causas humanas entre especialistas climáticos (2010-2015) refletem que o nível de consenso se relaciona com a experiência em ciência climática. Um estudo de 2019 encontrou consenso científico em 100%, e um estudo de 2021 concluiu que o consenso excedeu 99%. Outro estudo de 2021 descobriu que 98,7% dos especialistas climáticos indicaram que a Terra está ficando mais quente principalmente por causa da atividade humana.

Existem vários exemplos de suporte publicado e informal para a visão de consenso. Como mencionado anteriormente, o IPCC concluiu que a maior parte do aumento observado nas temperaturas médias globais desde meados do século 20 é "muito provável" devido às atividades humanas. As conclusões do IPCC são consistentes com as de vários relatórios produzidos pelo Conselho Nacional de Pesquisa dos Estados Unidos. Um relatório publicado em 2009 pelo Programa de Pesquisa de Mudança Global dos EUA concluiu que "o aquecimento [global] é inequívoco e principalmente induzido pelo homem". Várias organizações científicas emitiram declarações que apóiam a visão consensual:

• Um ensaio de 2004 em Ciência pesquisaram 928 resumos relacionados à mudança climática, e concluíram que a maioria dos relatórios de periódicos aceitou o consenso.
• uma declaração conjunta feita em 2005 pelas academias de ciências nacionais do G8, e do Brasil, China e Índia;
• uma declaração conjunta feita em 2008 pela Rede de Academias de Ciências Africanas.
• Um artigo de 2010 nas Proceedings da Academia Nacional de Ciências descobriu que entre um conjunto de cerca de 1.000 pesquisadores que trabalham diretamente em questões climáticas e publicam o mais frequentemente sobre o assunto, 97% concordam que a mudança climática antropogênica está acontecendo.
• Um artigo de 2011 da Universidade George Mason publicado na Journal of Public Opinion Research (em inglês), "A Estrutura de Opinião Científica sobre Mudança Climática", reuniu as opiniões dos cientistas na terra, espaço, ciências atmosféricas, oceânicas ou hidrológicas. Os 489 entrevistados de pesquisa - representando quase metade de todos os elegíveis de acordo com os padrões específicos da pesquisa - trabalho na academia, governo e indústria, e são membros de organizações profissionais proeminentes. O estudo descobriu que 97% dos 489 cientistas pesquisados concordaram que as temperaturas globais aumentaram ao longo do século passado. Além disso, 84% concordaram que o "aquecimento de estufa induzida pelo homem" está ocorrendo agora." Apenas 5% discordaram da ideia de que a atividade humana é uma causa significativa do aquecimento global.

Estudos de detecção e atribuição

Esta imagem mostra três exemplos de variabilidade climática interna medidos entre 1950 e 2012: a oscilação El Niño-Sul, a oscilação Ártica e a oscilação do Atlântico Norte.

O Quarto Relatório de Avaliação do IPCC (2007), concluiu que a atribuição era possível para uma série de mudanças observadas no clima (ver efeitos do aquecimento global). No entanto, a atribuição foi considerada mais difícil ao avaliar mudanças em regiões menores (menos de escala continental) e em curtos períodos de tempo (menos de 50 anos). Em regiões maiores, a média reduz a variabilidade natural do clima, facilitando a detecção e a atribuição.

• Em 1996, em papel Natureza "Uma busca por influências humanas sobre a estrutura térmica da atmosfera", Benjamin D. Santer et al. escreveu: "Os padrões espaciais observados de mudança de temperatura na atmosfera livre de 1963 a 1987 são semelhantes aos previstos por modelos climáticos de última geração que incorporam várias combinações de mudanças no dióxido de carbono, aerosssol de sulfato antropogênico e concentrações de ozônio estratosférico. O grau de semelhança padrão entre modelos e observações aumenta através deste período. É provável que esta tendência seja parcialmente devido às atividades humanas, embora muitas incertezas permaneçam, particularmente relacionadas com estimativas de variabilidade natural."
• Documento de 2002 Revista de Pesquisa Geofísica diz: "Nossa análise sugere que o aquecimento do início do século XX pode ser melhor explicado por uma combinação de aquecimento devido a aumentos de gases de efeito estufa e força natural, algum resfriamento devido a outros forcings antropogênicos, e uma contribuição substancial, mas não implausível, da variabilidade interna. Na segunda metade do século encontramos que o aquecimento é causado em grande parte por mudanças nos gases de efeito estufa, com mudanças nos sulfatos e, talvez, aerossol vulcânico compensando aproximadamente um terço do aquecimento."
• Uma revisão de 2005 dos estudos de detecção e atribuição do International Ad hoc Detection and Attribution Group descobriu que "os condutores naturais, como a variabilidade solar e a atividade vulcânica, são na maioria parcialmente responsáveis pelas mudanças de temperatura em larga escala observadas ao longo do século passado, e que uma grande fração do aquecimento ao longo dos últimos 50 anos pode ser atribuída aos aumentos do gás de efeito estufa. Assim, a pesquisa recente apoia e fortalece a conclusão do Relatório de Terceira Avaliação IPCC de que "a maior parte do aquecimento global ao longo dos últimos 50 anos é provável devido ao aumento dos gases de efeito estufa".
• Barnett e colegas (2005) dizem que o aquecimento observado dos oceanos "não pode ser explicado pela variabilidade climática interna natural ou força solar e vulcânica, mas é bem simulado por dois modelos climáticos antropogeneticamente forçados", concluindo que "é de origem humana, uma conclusão robusta para amostragem observacional e diferenças de modelos".
• Dois artigos na revista Ciência em agosto de 2005 resolver o problema, evidente no momento da TAR, de tendências de temperatura troposféricas (veja também a seção sobre estudos de "impressão digital"). A versão UAH do registro continha erros, e há evidências de tendências de resfriamento espúrias no registro de radiosonda, particularmente nos trópicos. Veja as medições de temperatura por satélite para detalhes; e o relatório CCSP dos EUA de 2006.
• Várias reconstruções independentes do registro de temperatura dos últimos 1000 anos confirmam que o final do século XX é provavelmente o período mais quente naquele tempo (veja a seção precedente -detalhes sobre a atribuição).

Atividade solar

A irradiação solar (amarelo) plotou com temperatura (vermelho) desde 1880.

Simulação modelada do efeito de vários fatores (incluindo GHGs, irradiação solar) isoladamente e em combinação, mostrando em particular que a atividade solar produz um aquecimento pequeno e quase uniforme, ao contrário do que é observado.

O máximo de manchas solares ocorre quando o campo magnético do Sol entra em colapso e se inverte como parte de seu ciclo solar médio de 11 anos (22 anos para a restauração completa de Norte a Norte).

O papel do Sol nas mudanças climáticas recentes foi analisado por cientistas do clima. Desde 1978, a saída do Sol tem sido medida por satélites de forma significativamente mais precisa do que era possível anteriormente a partir da superfície. Essas medições indicam que a irradiação solar total do Sol não aumentou desde 1978, portanto, o aquecimento durante os últimos 30 anos não pode ser atribuído diretamente a um aumento na energia solar total que atinge a Terra (veja o gráfico acima, à esquerda). Nas três décadas desde 1978, a combinação de atividade solar e vulcânica provavelmente teve uma leve influência de resfriamento no clima.

Modelos climáticos têm sido usados para examinar o papel do Sol nas recentes mudanças climáticas. Os modelos são incapazes de reproduzir o rápido aquecimento observado nas últimas décadas quando levam em conta apenas variações na irradiação solar total e atividade vulcânica. Os modelos são, no entanto, capazes de simular as mudanças de temperatura observadas no século 20 quando incluem todas as forçantes externas mais importantes, incluindo influências humanas e forçantes naturais. Como já foi dito, Hegerl et al. (2007) concluiu que o forçamento de gases de efeito estufa tinha "muito provavelmente" causou a maior parte do aquecimento global observado desde meados do século 20. Ao chegar a esta conclusão, Hegerl et al. (2007) permitiu a possibilidade de que os modelos climáticos tenham subestimado o efeito do forçamento solar.

O papel da atividade solar nas mudanças climáticas também foi calculado em períodos de tempo mais longos usando "proxy" conjuntos de dados, como anéis de árvores. Os modelos indicam que as forçantes solares e vulcânicas podem explicar os períodos de calor e frio relativos entre 1000 e 1900 DC, mas forçantes induzidas pelo homem são necessárias para reproduzir o aquecimento do final do século XX.

Outra linha de evidência contra o sol ter causado mudanças climáticas recentes vem de observar como as temperaturas em diferentes níveis na atmosfera da Terra mudaram.

Modelos e observações (veja a figura acima, meio) mostram que os gases de efeito estufa resultam no aquecimento da atmosfera inferior na superfície (chamada troposfera), mas no resfriamento da atmosfera superior (chamada estratosfera). A destruição da camada de ozônio por refrigerantes químicos também resultou em um efeito de resfriamento na estratosfera. Se o Sol fosse responsável pelo aquecimento observado, o aquecimento da troposfera na superfície e o aquecimento no topo da estratosfera seriam esperados, pois o aumento da atividade solar reabasteceria o ozônio e os óxidos de nitrogênio. A estratosfera tem um gradiente de temperatura inverso ao da troposfera, de modo que a temperatura da troposfera esfria com a altitude, a estratosfera sobe com a altitude. As células de Hadley são o mecanismo pelo qual o ozônio gerado equatorial nos trópicos (área mais alta de irradiação UV na estratosfera) é movido em direção aos pólos. Os modelos climáticos globais sugerem que a mudança climática pode ampliar as células de Hadley e empurrar o jetstream para o norte, expandindo assim a região dos trópicos e resultando em condições mais quentes e secas nessas áreas em geral.

Visões sem consenso

Habibullo Abdussamatov (2004), chefe de pesquisa espacial do Observatório Astronômico Pulkovo de São Petersburgo, na Rússia, argumentou que o Sol é responsável pelas mudanças climáticas observadas recentemente. Jornalistas das fontes de notícias canada.com (Solomon, 2007b), National Geographic News (Ravilious, 2007) e LiveScience (Than, 2007) relataram a história do aquecimento em Marte. Nesses artigos, Abdussamatov foi citado. Ele afirmou que o aquecimento em Marte era uma evidência de que o aquecimento global na Terra estava sendo causado por mudanças no Sol.

Ravilious (2007) citou dois cientistas que discordavam de Abdussamatov: Amato Evan, cientista climático da Universidade de Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos, e Colin Wilson, físico planetário da Universidade de Oxford, no Reino Unido. De acordo com Wilson, "Oscilações na órbita de Marte são a principal causa de sua mudança climática na era atual" (veja também forçamento orbital). Than (2007) citou Charles Long, um físico climático do Pacific Northwest National Laboratories nos Estados Unidos, que discordou de Abdussamatov.

Than (2007) apontou para a visão de Benny Peiser, antropólogo social da Liverpool John Moores University, no Reino Unido. Em seu boletim, Peiser citou um blog que comentou sobre o aquecimento observado em vários corpos planetários do Sistema Solar. Estes incluíram a lua de Netuno, Tritão, Júpiter, Plutão e Marte. Em uma entrevista por e-mail com Than (2007), Peiser afirmou que:

"Eu acho que é uma coincidência intrigante que as tendências de aquecimento foram observadas em um número de corpos planetários muito diversos em nosso sistema solar, (...) Talvez isto seja apenas um floco."

Than (2007) forneceu explicações alternativas de por que o aquecimento ocorreu em Tritão, Plutão, Júpiter e Marte.

A Agência de Proteção Ambiental dos EUA (US EPA, 2009) respondeu aos comentários públicos sobre a atribuição da mudança climática. Vários comentaristas argumentaram que a mudança climática recente poderia ser atribuída a mudanças na irradiação solar. De acordo com a US EPA (2009), essa atribuição não foi apoiada pela maior parte da literatura científica. Citando o trabalho do IPCC (2007), a US EPA apontou para a baixa contribuição da irradiância solar para o forçamento radiativo desde o início da Revolução Industrial em 1750. Durante esse período (1750 a 2005), a contribuição estimada da irradiância solar ao forçamento radiativo foi de 5% o valor do forçamento radiativo combinado devido ao aumento das concentrações atmosféricas de dióxido de carbono, metano e óxido nitroso (ver gráfico ao lado).

Efeito dos raios cósmicos

Henrik Svensmark sugeriu que a atividade magnética do sol desvia os raios cósmicos e que isso pode influenciar a geração de núcleos de condensação de nuvens e, assim, ter um efeito no clima. O site ScienceDaily relatou um estudo de 2009 que analisou como as mudanças climáticas anteriores foram afetadas pelo campo magnético da Terra. O geofísico Mads Faurschou Knudsen, co-autor do estudo, afirmou que os resultados do estudo apoiam a teoria de Svensmark. Os autores do estudo também reconheceram que o CO ₂ desempenha um papel importante nas mudanças climáticas.

Visão de consenso sobre raios cósmicos

A visão de que os raios cósmicos poderiam fornecer o mecanismo pelo qual as mudanças na atividade solar afetam o clima não é apoiada pela literatura. Solomon et al. (2007) afirma:

[..] a série de tempo de raio cósmico não parece corresponder à cobertura global da nuvem total após 1991 ou à cobertura global de nuvem de baixo nível após 1994. Juntamente com a falta de um mecanismo físico comprovado e a plausibilidade de outros fatores causais que afetam mudanças na cobertura da nuvem, isso faz com que a associação entre mudanças induzidas por raios cósmicos galácticos na formação de aerossol e nuvem controversa

Estudos de Lockwood e Fröhlich (2007) e Sloan e Wolfendale (2008) não encontraram relação entre o aquecimento nas últimas décadas e os raios cósmicos. Pierce e Adams (2009) usaram um modelo para simular o efeito dos raios cósmicos nas propriedades das nuvens. Eles concluíram que o efeito hipotético dos raios cósmicos era muito pequeno para explicar a mudança climática recente. Pierce e Adams (2009) observaram que suas descobertas não descartavam uma possível conexão entre os raios cósmicos e as mudanças climáticas e recomendaram mais pesquisas.

Erlykin et al. (2009) descobriu que as evidências mostraram que as conexões entre a variação solar e o clima eram mais prováveis de serem mediadas pela variação direta da insolação do que pelos raios cósmicos, e concluiu: "Daí dentro de nossas suposições, o efeito da variação da atividade solar, seja pela irradiação solar direta ou pela variação das taxas de raios cósmicos, deve ser inferior a 0,07 °C desde 1956, ou seja, inferior a 14% do aquecimento global observado." Carslaw (2009) e Pittock (2009) revisam a literatura recente e histórica neste campo e continuam a descobrir que a ligação entre os raios cósmicos e o clima é tênue, embora encorajem a pesquisa contínua. US EPA (2009) comentou sobre a pesquisa de Duplissy et al. (2009):

Os experimentos CLOUD no CERN são pesquisas interessantes, mas não fornecem evidências conclusivas de que os raios cósmicos podem servir como uma grande fonte de semeadura de nuvens. Os resultados preliminares do experimento (Duplissy et al., 2009) sugerem que, embora houvesse alguma evidência de nucleação mediada por íons, a maioria dos eventos de nucleação observou que a contribuição dos processos iônicos parecia ser menor. Estes experimentos também mostraram a dificuldade em manter condições suficientemente limpas e temperaturas estáveis para evitar explosões de aerossóis espúrias. Não há nenhuma indicação de que os experimentos anteriores do Svensmark poderiam até ter correspondido às condições controladas do experimento CERN. Descobrimos que os resultados do Svensmark na semeadura de nuvens ainda não foram mostrados ser robustos ou suficientes para alterar materialmente as conclusões da literatura de avaliação, especialmente dada a abundância da literatura recente que é cético da ligação ray-clima cósmica