Cambios en la temperatura del aire en la superficie durante los últimos 50 años. [1] El Ártico es el que más se ha calentado y, en general, las temperaturas en la tierra han aumentado más que las temperaturas de la superficie del mar .La temperatura media del aire en la superficie de la Tierra ha aumentado casi 1,5 °C (aproximadamente 2,5 °F) desde la Revolución Industrial . Las fuerzas naturales causan cierta variabilidad, pero el promedio de 20 años muestra la influencia progresiva de la actividad humana. [2]
En los últimos años se han sentido muchos impactos del cambio climático, siendo 2023 el año más cálido registrado con +1,48 °C (2,66 °F) desde que comenzó el seguimiento regular en 1850. [21] [22] El calentamiento adicional aumentará estos impactos y puede desencadenar puntos de inflexión , como el derretimiento de toda la capa de hielo de Groenlandia . [23] En virtud del Acuerdo de París de 2015 , las naciones acordaron colectivamente mantener el calentamiento "muy por debajo de los 2 °C". Sin embargo, con las promesas asumidas en virtud del Acuerdo, el calentamiento global aún alcanzaría alrededor de 2,7 °C (4,9 °F) para fines de siglo. [24] Limitar el calentamiento a 1,5 °C requeriría reducir a la mitad las emisiones para 2030 y lograr emisiones netas cero para 2050. [25] [26] [27] [28]
Antes de la década de 1980 no estaba claro si el efecto de calentamiento del aumento de los gases de efecto invernadero era más fuerte que el efecto de enfriamiento de las partículas suspendidas en el aire en la contaminación del aire . Los científicos usaban el término modificación climática inadvertida para referirse a los impactos humanos en el clima en ese momento. [34] En la década de 1980, los términos calentamiento global y cambio climático se volvieron más comunes, y a menudo se usaban indistintamente. [35] [36] [37] Científicamente, el calentamiento global se refiere solo al aumento del calentamiento de la superficie, mientras que el cambio climático describe tanto el calentamiento global como sus efectos en el sistema climático de la Tierra , como los cambios en las precipitaciones. [34]
El cambio climático también puede usarse de manera más amplia para incluir cambios en el clima que han ocurrido a lo largo de la historia de la Tierra. [38] El calentamiento global , utilizado ya en 1975 [39] , se convirtió en el término más popular después de que el científico climático de la NASA James Hansen lo usara en su testimonio de 1988 en el Senado de los Estados Unidos . [40] Desde la década de 2000, el cambio climático ha aumentado su uso. [41] Varios científicos, políticos y medios de comunicación pueden usar los términos crisis climática o emergencia climática para hablar sobre el cambio climático, y pueden usar el término calentamiento global en lugar de calentamiento global . [42] [43]
Aumento de la temperatura global
Récords de temperatura antes del calentamiento global
Reconstrucción de la temperatura superficial global durante los últimos 2000 años utilizando datos indirectos de anillos de árboles, corales y núcleos de hielo en azul. [44] Los datos observados directamente están en rojo. [45]
Durante los últimos millones de años, los seres humanos evolucionaron en un clima que pasó por eras de hielo , con una temperatura media global que oscilaba entre 1 °C más cálida y 5-6 °C más fría que los niveles actuales. [46] [47] Uno de los períodos más cálidos fue el Último Interglacial entre 115.000 y 130.000 años atrás, cuando los niveles del mar eran de 6 a 9 metros más altos que hoy. [48] El máximo glacial más reciente hace 20.000 años tuvo niveles del mar que eran unos 125 metros (410 pies) más bajos que hoy. [49]
Las temperaturas se estabilizaron en el actual período interglacial que comenzó hace 11.700 años . [50] Los patrones históricos de calentamiento y enfriamiento, como el Período Cálido Medieval y la Pequeña Edad de Hielo , no ocurrieron al mismo tiempo en diferentes regiones. Las temperaturas pueden haber alcanzado temperaturas tan altas como las de fines del siglo XX en un conjunto limitado de regiones. [51] [52] La información climática para ese período proviene de indicadores climáticos , como árboles y núcleos de hielo . [53] [54]
El calentamiento desde la Revolución Industrial
En las últimas décadas, los nuevos récords de temperaturas altas han superado sustancialmente a los nuevos récords de temperaturas bajas en una porción cada vez mayor de la superficie de la Tierra. [55]Durante las últimas décadas se ha producido un aumento del contenido de calor de los océanos , ya que estos absorben más del 90% del calor del calentamiento global . [56]
Alrededor de 1850 los registros de termómetros comenzaron a proporcionar cobertura global. [57]
Entre el siglo XVIII y 1970 hubo poco calentamiento neto, ya que el impacto del calentamiento de las emisiones de gases de efecto invernadero fue compensado por el enfriamiento de las emisiones de dióxido de azufre . El dióxido de azufre causa lluvia ácida , pero también produce aerosoles de sulfato en la atmósfera, que reflejan la luz solar y causan el llamado oscurecimiento global . Después de 1970, la creciente acumulación de gases de efecto invernadero y los controles sobre la contaminación por azufre llevaron a un marcado aumento de la temperatura. [58] [59] [60]
Los cambios en curso en el clima no han tenido precedentes durante varios miles de años. [61] Múltiples conjuntos de datos independientes muestran aumentos mundiales en la temperatura de la superficie, [62] a una tasa de alrededor de 0,2 °C por década. [63] La década 2013-2022 se calentó a un promedio de 1,15 °C [1,00–1,25 °C] en comparación con la línea de base preindustrial (1850–1900). [64] No todos los años fueron más cálidos que el anterior: los procesos de variabilidad climática interna pueden hacer que cualquier año sea 0,2 °C más cálido o más frío que el promedio. [65] De 1998 a 2013, las fases negativas de dos de estos procesos, la Oscilación Decadal del Pacífico (PDO) [66] y la Oscilación Multidecadal del Atlántico (AMO) [67] causaron un llamado " hiato del calentamiento global ". [68] Después de la pausa, ocurrió lo contrario, con años como 2023 que exhibieron temperaturas muy por encima incluso del promedio reciente. [69] Es por esto que el cambio de temperatura se define en términos de un promedio de 20 años, lo que reduce el ruido de los años cálidos y fríos y los patrones climáticos decenales, y detecta la señal de largo plazo. [70] : 5 [71]
Una amplia gama de otras observaciones refuerzan la evidencia del calentamiento. [72] [73] La atmósfera superior se está enfriando, porque los gases de efecto invernadero están atrapando el calor cerca de la superficie de la Tierra, y por lo tanto se irradia menos calor al espacio. [74] El calentamiento reduce la cubierta de nieve promedio y fuerza el retroceso de los glaciares . Al mismo tiempo, el calentamiento también causa una mayor evaporación de los océanos , lo que lleva a una mayor humedad atmosférica y más y más intensas precipitaciones . [75] [76] Las plantas están floreciendo más temprano en primavera, y miles de especies animales se han estado moviendo permanentemente a áreas más frías. [77]
Diferencias por región
Las distintas regiones del mundo se calientan a ritmos diferentes . El patrón es independiente de dónde se emitan los gases de efecto invernadero, porque los gases persisten el tiempo suficiente para difundirse por todo el planeta. Desde el período preindustrial, la temperatura superficial media de las regiones terrestres ha aumentado casi dos veces más rápido que la temperatura superficial media mundial. [78] Esto se debe a que los océanos pierden más calor por evaporación y los océanos pueden almacenar mucho calor . [79] La energía térmica en el sistema climático global ha crecido con solo breves pausas desde al menos 1970, y más del 90% de esta energía adicional se ha almacenado en el océano . [80] [81] El resto ha calentado la atmósfera , derretido el hielo y calentado los continentes. [82]
El hemisferio norte y el polo norte se han calentado mucho más rápido que el polo sur y el hemisferio sur . El hemisferio norte no solo tiene mucha más tierra, sino también más cubierta de nieve estacional y hielo marino . A medida que estas superficies pasan de reflejar mucha luz a estar oscuras después de que el hielo se haya derretido, comienzan a absorber más calor . [83] Los depósitos locales de carbono negro en la nieve y el hielo también contribuyen al calentamiento del Ártico. [84] Las temperaturas de la superficie del Ártico están aumentando entre tres y cuatro veces más rápido que en el resto del mundo. [85] [86] [87] El derretimiento de las capas de hielo cerca de los polos debilita tanto la rama atlántica como la antártica de la circulación termohalina , lo que cambia aún más la distribución del calor y las precipitaciones en todo el mundo. [88] [89] [90] [91]
Temperaturas globales futuras
Proyecciones multimodelo del CMIP6 de los cambios de la temperatura superficial global para el año 2090 en relación con el promedio de 1850-1900. La trayectoria actual del calentamiento para fines del siglo se encuentra aproximadamente a mitad de camino entre estos dos extremos. [24] [92] [93]
La Organización Meteorológica Mundial estima que existe un 66 % de probabilidades de que las temperaturas globales superen un calentamiento de 1,5 °C con respecto a la línea de base preindustrial durante al menos un año entre 2023 y 2027. [94] [95] Debido a que el IPCC utiliza un promedio de 20 años para definir los cambios de temperatura global, un solo año que supere los 1,5 °C no supera el límite.
El IPCC espera que la temperatura media global de 20 años supere los +1,5 °C a principios de la década de 2030. [96] El Sexto Informe de Evaluación del IPCC (2023) incluyó proyecciones de que para 2100 es muy probable que el calentamiento global alcance 1,0-1,8 °C en un escenario con emisiones muy bajas de gases de efecto invernadero , 2,1-3,5 °C en un escenario de emisiones intermedias , o 3,3-5,7 °C en un escenario de emisiones muy altas . [97] El calentamiento continuará después de 2100 en los escenarios de emisiones intermedias y altas, [98] [99] y las proyecciones futuras de las temperaturas superficiales globales para el año 2300 serán similares a las de hace millones de años. [100]
El presupuesto de carbono restante para permanecer por debajo de ciertos aumentos de temperatura se determina mediante la modelización del ciclo del carbono y la sensibilidad climática a los gases de efecto invernadero. [101] Según el IPCC, el calentamiento global se puede mantener por debajo de 1,5 °C con una probabilidad de dos tercios si las emisiones después de 2018 no superan las 420 o 570 gigatoneladas de CO 2 . Esto corresponde a 10 a 13 años de emisiones actuales. Hay grandes incertidumbres sobre el presupuesto. Por ejemplo, puede ser 100 gigatoneladas de CO 2 equivalentes menor debido a la liberación de CO 2 y metano del permafrost y los humedales . [102] Sin embargo, está claro que los recursos de combustibles fósiles deben mantenerse proactivamente en el suelo para evitar un calentamiento sustancial. De lo contrario, su escasez no ocurriría hasta que las emisiones ya hayan provocado impactos significativos a largo plazo. [103]
Causas del reciente aumento de la temperatura global
El sistema climático experimenta varios ciclos por sí solo que pueden durar años, décadas o incluso siglos. Por ejemplo, los fenómenos de El Niño provocan picos de corto plazo en la temperatura de la superficie, mientras que los fenómenos de La Niña provocan un enfriamiento a corto plazo. [104] Su frecuencia relativa puede afectar las tendencias de la temperatura global en una escala de tiempo decenal. [105] Otros cambios son causados por un desequilibrio de energía de fuerzas externas . [106] Algunos ejemplos de estos incluyen cambios en las concentraciones de gases de efecto invernadero , luminosidad solar , erupciones volcánicas y variaciones en la órbita de la Tierra alrededor del Sol. [107]
Para determinar la contribución humana al cambio climático, se desarrollan "huellas dactilares" únicas para todas las causas potenciales y se comparan con los patrones observados y la variabilidad climática interna conocida . [108] Por ejemplo, el forzamiento solar, cuya huella dactilar implica el calentamiento de toda la atmósfera, se descarta porque solo se ha calentado la atmósfera inferior. [109] Los aerosoles atmosféricos producen un efecto de enfriamiento menor. Otros impulsores, como los cambios en el albedo , tienen un impacto menor. [110]
Gases de efecto invernadero
Concentraciones de CO2 durante los últimos 800.000 años medidas a partir de núcleos de hielo [111] [112] [113] [114] (azul/verde) y directamente [115] (negro)
Los gases de efecto invernadero son transparentes a la luz solar y, por lo tanto, permiten que pase a través de la atmósfera para calentar la superficie de la Tierra. La Tierra los irradia en forma de calor y los gases de efecto invernadero absorben una parte de ellos. Esta absorción reduce la velocidad a la que el calor se escapa al espacio, atrapando el calor cerca de la superficie de la Tierra y calentándola con el tiempo. [116]
Si bien el vapor de agua (≈50%) y las nubes (≈25%) son los mayores contribuyentes al efecto invernadero, cambian principalmente en función de la temperatura y, por lo tanto, se consideran en su mayoría factores de retroalimentación que modifican la sensibilidad climática . Por otro lado, las concentraciones de gases como el CO2 ( ≈20%), el ozono troposférico [117] , los CFC y el óxido nitroso se agregan o eliminan independientemente de la temperatura y, por lo tanto, se consideran factores externos que modifican las temperaturas globales. [118]
Antes de la Revolución Industrial , las cantidades naturales de gases de efecto invernadero hacían que el aire cerca de la superficie fuera unos 33 °C más cálido de lo que habría sido en su ausencia. [119] [120] La actividad humana desde la Revolución Industrial, principalmente la extracción y quema de combustibles fósiles ( carbón , petróleo y gas natural ), [121] ha aumentado la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera, lo que ha provocado un desequilibrio radiativo . En 2019, las concentraciones de CO 2 y metano habían aumentado alrededor de un 48% y un 160%, respectivamente, desde 1750. [122] Estos niveles de CO 2 son más altos que en cualquier otro momento durante los últimos 2 millones de años. Las concentraciones de metano son mucho más altas que en los últimos 800.000 años. [123]
El Proyecto Global de Carbono muestra cómo las adiciones al CO 2 desde 1880 han sido causadas por diferentes fuentes que se han ido incrementando una tras otra.
Las emisiones globales de gases de efecto invernadero antropogénicos en 2019 fueron equivalentes a 59 mil millones de toneladas de CO 2 . De estas emisiones, el 75% fue CO 2 , el 18% fue metano , el 4% fue óxido nitroso y el 2% fueron gases fluorados . [124] Las emisiones de CO 2 provienen principalmente de la quema de combustibles fósiles para proporcionar energía para el transporte , la fabricación, la calefacción y la electricidad . [5] Las emisiones adicionales de CO 2 provienen de la deforestación y los procesos industriales , que incluyen el CO 2 liberado por las reacciones químicas para fabricar cemento , acero , aluminio y fertilizantes . [125] [126] [127] [128] Las emisiones de metano provienen del ganado , el estiércol, el cultivo de arroz , los vertederos, las aguas residuales y la minería del carbón , así como la extracción de petróleo y gas . [129] [130] Las emisiones de óxido nitroso provienen en gran medida de la descomposición microbiana de fertilizantes . [131] [132]
Mientras que el metano sólo dura en la atmósfera un promedio de 12 años, [133] el CO 2 dura mucho más. La superficie de la Tierra absorbe CO2 como parte del ciclo del carbono . Mientras que las plantas en la tierra y en el océano absorben la mayor parte del exceso de emisiones de CO 2 cada año, ese CO 2 se devuelve a la atmósfera cuando la materia biológica se digiere, se quema o se descompone. [134] Los procesos de sumidero de carbono de la superficie terrestre , como la fijación de carbono en el suelo y la fotosíntesis, eliminan alrededor del 29% de las emisiones globales anuales de CO 2. [135] El océano ha absorbido entre el 20 y el 30% del CO 2 emitido en las últimas 2 décadas. [136] El CO 2 sólo se elimina de la atmósfera a largo plazo cuando se almacena en la corteza terrestre, que es un proceso que puede tardar millones de años en completarse. [134]
Cambios en la superficie terrestre
La tasa de pérdida de la cubierta forestal mundial aproximadamente se ha duplicado desde 2001, alcanzando una pérdida anual que se acerca a un área del tamaño de Italia. [137]
Según la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura , alrededor del 30% de la superficie terrestre de la Tierra es en gran parte inutilizable para los seres humanos ( glaciares , desiertos , etc.), el 26% son bosques , el 10% son matorrales y el 34% son tierras agrícolas . [138] La deforestación es el principal contribuyente al cambio de uso de la tierra que contribuye al calentamiento global, [139] ya que los árboles destruidos liberan CO 2 y no son reemplazados por árboles nuevos, eliminando ese sumidero de carbono . [32] Entre 2001 y 2018, el 27% de la deforestación se debió a la tala permanente para permitir la expansión agrícola para cultivos y ganado. Otro 24% se ha perdido por la tala temporal en los sistemas agrícolas de cultivo migratorio . El 26% se debió a la tala de madera y productos derivados, y los incendios forestales han representado el 23% restante. [140] Algunos bosques no se han talado por completo, pero ya estaban degradados por estos impactos. La restauración de estos bosques también recupera su potencial como sumidero de carbono. [141]
La cobertura vegetal local afecta la cantidad de luz solar que se refleja de vuelta al espacio ( albedo ) y la cantidad de calor que se pierde por evaporación . Por ejemplo, el cambio de un bosque oscuro a un pastizal hace que la superficie sea más clara, lo que hace que refleje más luz solar. La deforestación también puede modificar la liberación de compuestos químicos que influyen en las nubes y al cambiar los patrones de viento. [142] En las zonas tropicales y templadas, el efecto neto es producir un calentamiento significativo, y la restauración forestal puede hacer que las temperaturas locales sean más frías. [141] En latitudes más cercanas a los polos, hay un efecto de enfriamiento a medida que el bosque es reemplazado por llanuras cubiertas de nieve (y más reflectantes). [142] A nivel mundial, estos aumentos en el albedo de la superficie han sido la influencia directa dominante en la temperatura del cambio de uso de la tierra. Por lo tanto, se estima que el cambio de uso de la tierra hasta la fecha tiene un ligero efecto de enfriamiento. [143]
Otros factores
Aerosoles y nubes
La contaminación del aire, en forma de aerosoles, afecta al clima a gran escala. [144] Los aerosoles dispersan y absorben la radiación solar. De 1961 a 1990, se observó una reducción gradual en la cantidad de luz solar que llega a la superficie de la Tierra . Este fenómeno se conoce popularmente como oscurecimiento global , [145] y se atribuye principalmente a los aerosoles de sulfato producidos por la combustión de combustibles fósiles con altas concentraciones de azufre como el carbón y el combustible búnker . [60] Las contribuciones más pequeñas provienen del carbono negro , el carbono orgánico de la combustión de combustibles fósiles y biocombustibles, y del polvo antropogénico. [146] [59] [147] [148] [149] A nivel mundial, los aerosoles han estado disminuyendo desde 1990 debido a los controles de la contaminación, lo que significa que ya no enmascaran tanto el calentamiento de los gases de efecto invernadero. [150] [60]
Los aerosoles también tienen efectos indirectos en el balance energético de la Tierra . Los aerosoles de sulfato actúan como núcleos de condensación de nubes y dan lugar a nubes con más gotitas y más pequeñas. Estas nubes reflejan la radiación solar de forma más eficiente que las nubes con menos gotitas y más grandes. [151] También reducen el crecimiento de las gotas de lluvia , lo que hace que las nubes reflejen más la luz solar entrante. [152] Los efectos indirectos de los aerosoles son la mayor incertidumbre en el forzamiento radiativo . [153]
Si bien los aerosoles suelen limitar el calentamiento global al reflejar la luz solar, el carbono negro presente en el hollín que cae sobre la nieve o el hielo puede contribuir al calentamiento global. Esto no solo aumenta la absorción de la luz solar, sino que también aumenta el derretimiento y el aumento del nivel del mar. [154] Limitar los nuevos depósitos de carbono negro en el Ártico podría reducir el calentamiento global en 0,2 °C para 2050. [155] Se estima que el efecto de la disminución del contenido de azufre del combustible para barcos desde 2020 [156] provocará un aumento adicional de 0,05 °C en la temperatura media global para 2050. [157]
Actividad solar y volcánica
La Cuarta Evaluación Nacional del Clima ("NCA4", USGCRP, 2017) incluye gráficos que ilustran que ni la actividad solar ni la volcánica pueden explicar el calentamiento observado. [158] [159]
Como el Sol es la principal fuente de energía de la Tierra, los cambios en la luz solar entrante afectan directamente al sistema climático . [153] La irradiancia solar ha sido medida directamente por satélites , [160] y hay mediciones indirectas disponibles desde principios del siglo XVII en adelante. [153] Desde 1880, no ha habido una tendencia ascendente en la cantidad de energía del Sol que llega a la Tierra, en contraste con el calentamiento de la atmósfera inferior (la troposfera ). [161] La atmósfera superior (la estratosfera ) también se estaría calentando si el Sol estuviera enviando más energía a la Tierra, pero en cambio, se ha estado enfriando. [109]
Esto es consistente con los gases de efecto invernadero que impiden que el calor salga de la atmósfera de la Tierra. [162]
Las erupciones volcánicas explosivas pueden liberar gases, polvo y cenizas que bloquean parcialmente la luz solar y reducen las temperaturas, o pueden enviar vapor de agua a la atmósfera, lo que se suma a los gases de efecto invernadero y aumenta las temperaturas. [163] Estos impactos en la temperatura solo duran varios años, porque tanto el vapor de agua como el material volcánico tienen una baja persistencia en la atmósfera. [164] Las emisiones volcánicas de CO2 son más persistentes, pero equivalen a menos del 1% de las emisiones actuales de CO2 causadas por el hombre . [ 165] La actividad volcánica todavía representa el mayor impacto natural (forzamiento) sobre la temperatura en la era industrial. Sin embargo, al igual que los otros forzamientos naturales, ha tenido impactos insignificantes en las tendencias de la temperatura global desde la Revolución Industrial. [164]
Retroalimentaciones del cambio climático
El hielo marino refleja entre el 50% y el 70% de la luz solar entrante, mientras que el océano, al ser más oscuro, refleja solo el 6%. A medida que una zona de hielo marino se derrite y deja expuesta más océano, el océano absorbe más calor, lo que aumenta las temperaturas y derrite aún más hielo. Este es un proceso de retroalimentación positiva . [166]
La respuesta del sistema climático a un forzamiento inicial se modifica por retroalimentaciones: aumenta por retroalimentaciones "autorreforzantes" o "positivas" y se reduce por retroalimentaciones "equilibrantes" o "negativas" . [167] Las principales retroalimentaciones reforzadoras son la retroalimentación del vapor de agua , la retroalimentación del albedo del hielo y el efecto neto de las nubes. [168] [169] El principal mecanismo de equilibrio es el enfriamiento radiativo , ya que la superficie de la Tierra emite más calor al espacio en respuesta al aumento de la temperatura. [170] Además de las retroalimentaciones de la temperatura, existen retroalimentaciones en el ciclo del carbono, como el efecto fertilizante del CO 2 sobre el crecimiento de las plantas. [171] Se espera que las retroalimentaciones tiendan en una dirección positiva a medida que continúen las emisiones de gases de efecto invernadero, lo que aumentará la sensibilidad climática. [172]
Las retroalimentaciones radiativas son procesos físicos que influyen en la tasa de calentamiento global en respuesta al calentamiento. Por ejemplo, el aire más cálido puede contener más humedad , y el vapor de agua en sí mismo es un potente gas de efecto invernadero. [168] El aire más cálido también puede provocar que las nubes se vuelvan más altas y delgadas, donde actúan como aislante y calientan el planeta. [173] Otra retroalimentación importante es la reducción de la capa de nieve y el hielo marino en el Ártico, lo que reduce la reflectividad de la superficie de la Tierra allí y contribuye a la amplificación de los cambios de temperatura del Ártico . [174] [175] La amplificación del Ártico también está descongelando el permafrost , que libera metano y CO 2 a la atmósfera. [176]
Alrededor de la mitad de las emisiones de CO2 causadas por el hombre han sido absorbidas por las plantas terrestres y por los océanos. [177] Esta fracción no es estática y si las futuras emisiones de CO2 disminuyen , la Tierra podrá absorber hasta alrededor del 70%. Si aumentan sustancialmente, seguirá absorbiendo más carbono que ahora, pero la fracción general disminuirá a menos del 40%. [178] Esto se debe a que el cambio climático aumenta las sequías y las olas de calor que eventualmente inhiben el crecimiento de las plantas en la tierra, y los suelos liberarán más carbono de las plantas muertas cuando estén más calientes . [179] [180] La tasa a la que los océanos absorben el carbono atmosférico se reducirá a medida que se vuelvan más ácidos y experimenten cambios en la circulación termohalina y la distribución del fitoplancton . [181] [182] [89] La incertidumbre sobre las retroalimentaciones, particularmente la cobertura de nubes, [183] es la principal razón por la que diferentes modelos climáticos proyectan diferentes magnitudes de calentamiento para una cantidad dada de emisiones. [184]
Modelado
La energía fluye entre el espacio, la atmósfera y la superficie de la Tierra. La mayor parte de la luz solar pasa a través de la atmósfera para calentar la superficie de la Tierra y, en respuesta, los gases de efecto invernadero absorben la mayor parte del calor que irradia la Tierra. La acumulación de gases de efecto invernadero aumenta este efecto aislante, lo que provoca un desequilibrio energético que calienta el planeta.
Un modelo climático es una representación de los procesos físicos, químicos y biológicos que afectan al sistema climático. [185] Los modelos incluyen procesos naturales como cambios en la órbita de la Tierra, cambios históricos en la actividad del Sol y forzamiento volcánico. [186] Los modelos se utilizan para estimar el grado de calentamiento que causarán las emisiones futuras al tener en cuenta la fuerza de las retroalimentaciones climáticas . [187] [188] Los modelos también predicen la circulación de los océanos, el ciclo anual de las estaciones y los flujos de carbono entre la superficie terrestre y la atmósfera. [189]
El realismo físico de los modelos se pone a prueba examinando su capacidad para simular climas actuales o pasados. [190] Los modelos pasados han subestimado la tasa de contracción del Ártico [191] y subestimado la tasa de aumento de las precipitaciones. [192] El aumento del nivel del mar desde 1990 se subestimó en modelos más antiguos, pero los modelos más recientes concuerdan bien con las observaciones. [193] La Evaluación Nacional del Clima publicada en Estados Unidos en 2017 señala que "los modelos climáticos aún pueden estar subestimando o pasando por alto procesos de retroalimentación relevantes". [194] Además, los modelos climáticos pueden ser incapaces de predecir adecuadamente los cambios climáticos regionales a corto plazo. [195]
Un subconjunto de modelos climáticos añade factores sociales a un modelo climático físico. Estos modelos simulan cómo la población, el crecimiento económico y el uso de energía afectan e interactúan con el clima físico. Con esta información, estos modelos pueden producir escenarios de futuras emisiones de gases de efecto invernadero. Esto se utiliza luego como entrada para los modelos climáticos físicos y los modelos del ciclo del carbono para predecir cómo podrían cambiar las concentraciones atmosféricas de gases de efecto invernadero. [196] [197] Dependiendo del escenario socioeconómico y del escenario de mitigación, los modelos producen concentraciones atmosféricas de CO 2 que varían ampliamente entre 380 y 1400 ppm. [198]
Impactos
El sexto Informe de Evaluación del IPCC proyecta cambios en la humedad promedio del suelo con un calentamiento de 2,0 °C, medidos en desviaciones estándar con respecto a la línea de base de 1850 a 1900.
Efectos ambientales
Los efectos ambientales del cambio climático son amplios y de largo alcance, afectando a los océanos , el hielo y el clima. Los cambios pueden ocurrir de manera gradual o rápida. La evidencia de estos efectos proviene del estudio del cambio climático en el pasado, de la modelización y de las observaciones modernas. [199] Desde la década de 1950, las sequías y las olas de calor han aparecido simultáneamente con una frecuencia cada vez mayor. [200] Los eventos extremadamente húmedos o secos dentro del período monzónico han aumentado en la India y el este de Asia. [201] La precipitación monzónica sobre el hemisferio norte ha aumentado desde 1980. [202] La tasa de lluvia y la intensidad de los huracanes y tifones probablemente estén aumentando , [203] y el rango geográfico probablemente se esté expandiendo hacia los polos en respuesta al calentamiento climático. [204] La frecuencia de los ciclones tropicales no ha aumentado como resultado del cambio climático. [205]
Reconstrucción histórica del nivel del mar y proyecciones hasta 2100 publicadas en 2017 por el Programa de Investigación sobre el Cambio Global de Estados Unidos [206]
El nivel del mar global está aumentando como consecuencia de la expansión térmica y el derretimiento de los glaciares y las capas de hielo . Entre 1993 y 2020, el aumento aumentó con el tiempo, con un promedio de 3,3 ± 0,3 mm por año. [207] Durante el siglo XXI, el IPCC proyecta un aumento del nivel del mar de 32 a 62 cm en un escenario de bajas emisiones, de 44 a 76 cm en uno intermedio y de 65 a 101 cm en un escenario de emisiones muy altas. [208] Los procesos de inestabilidad de las capas de hielo marino en la Antártida pueden aumentar sustancialmente estos valores, [209] incluida la posibilidad de un aumento del nivel del mar de 2 metros para 2100 en condiciones de altas emisiones. [210]
El cambio climático ha provocado décadas de encogimiento y adelgazamiento del hielo marino del Ártico . [211] Si bien se espera que los veranos sin hielo sean raros con un calentamiento de 1,5 °C, se prevé que ocurran una vez cada tres a diez años con un nivel de calentamiento de 2 °C. [212] Las concentraciones atmosféricas más altas de CO 2 hacen que se disuelva más CO 2 en los océanos, lo que los vuelve más ácidos . [213] Debido a que el oxígeno es menos soluble en agua más cálida, [214] sus concentraciones en el océano están disminuyendo y las zonas muertas se están expandiendo. [215]
Puntos de inflexión e impactos a largo plazo
Diferentes niveles de calentamiento global pueden provocar que distintas partes del sistema climático de la Tierra alcancen puntos de inflexión que provoquen transiciones a diferentes estados. [216] [217]
Un mayor grado de calentamiento global aumenta el riesgo de atravesar " puntos de inflexión ", umbrales más allá de los cuales ya no se pueden evitar ciertos impactos importantes, incluso si las temperaturas vuelven a su estado anterior. [218] [219] Por ejemplo, la capa de hielo de Groenlandia ya se está derritiendo, pero si el calentamiento global alcanza niveles entre 1,7 °C y 2,3 °C, su derretimiento continuará hasta que desaparezca por completo. Si el calentamiento se reduce más tarde a 1,5 °C o menos, seguirá perdiendo mucho más hielo que si nunca se hubiera permitido que el calentamiento alcanzara el umbral en primer lugar. [220] Si bien las capas de hielo se derretirían a lo largo de milenios, otros puntos de inflexión ocurrirían más rápido y darían a las sociedades menos tiempo para responder. El colapso de las principales corrientes oceánicas como la circulación meridional atlántica (CMA) y el daño irreversible a ecosistemas clave como la selva amazónica y los arrecifes de coral pueden desarrollarse en cuestión de décadas. [217]
Los efectos a largo plazo del cambio climático sobre los océanos incluyen un mayor derretimiento del hielo, el calentamiento de los océanos , el aumento del nivel del mar, la acidificación de los océanos y la desoxigenación de los océanos. [221] La escala de tiempo de los impactos a largo plazo es de siglos a milenios debido a la larga vida atmosférica del CO 2 . [222] Cuando las emisiones netas se estabilicen, las temperaturas del aire en la superficie también se estabilizarán, pero los océanos y los casquetes polares seguirán absorbiendo el exceso de calor de la atmósfera. El resultado es un aumento total estimado del nivel del mar de 2,3 metros por grado Celsius (4,2 pies/°F) después de 2000 años. [223] La absorción oceánica de CO 2 es lo suficientemente lenta como para que la acidificación de los océanos también continúe durante cientos a miles de años. [224] Los océanos profundos (por debajo de los 2000 metros (6600 pies)) también están comprometidos a perder más del 10% de su oxígeno disuelto por el calentamiento que se produjo hasta la fecha. [225] Además, la capa de hielo de la Antártida occidental parece estar destinada a derretirse de manera prácticamente irreversible, lo que aumentaría el nivel del mar al menos 3,3 m (10 pies 10 pulgadas) en aproximadamente 2000 años. [217] [226] [227]
Naturaleza y vida salvaje
El calentamiento reciente ha empujado a muchas especies terrestres y de agua dulce hacia los polos y hacia altitudes mayores . [228] Por ejemplo, el rango de cientos de aves de América del Norte se ha desplazado hacia el norte a una tasa promedio de 1,5 km/año durante los últimos 55 años. [229] Los niveles más altos de CO2 atmosférico y una temporada de crecimiento más prolongada han resultado en un reverdecimiento global. Sin embargo, las olas de calor y la sequía han reducido la productividad del ecosistema en algunas regiones. El balance futuro de estos efectos opuestos no está claro. [230] Un fenómeno relacionado impulsado por el cambio climático es la invasión de plantas leñosas , que afecta hasta 500 millones de hectáreas a nivel mundial. [231] El cambio climático ha contribuido a la expansión de zonas climáticas más secas, como la expansión de desiertos en los subtrópicos . [232] El tamaño y la velocidad del calentamiento global están haciendo que los cambios abruptos en los ecosistemas sean más probables. [233] En general, se espera que el cambio climático resulte en la extinción de muchas especies. [234]
Los océanos se han calentado más lentamente que la tierra, pero las plantas y los animales del océano han migrado hacia los polos más fríos más rápido que las especies terrestres. [235] Al igual que en la tierra, las olas de calor en el océano ocurren con mayor frecuencia debido al cambio climático, dañando una amplia gama de organismos como corales, algas marinas y aves marinas . [236] La acidificación de los océanos dificulta que los organismos marinos calcificantes como mejillones , percebes y corales produzcan conchas y esqueletos ; y las olas de calor han blanqueado los arrecifes de coral . [237] Las floraciones de algas nocivas potenciadas por el cambio climático y la eutrofización reducen los niveles de oxígeno, alteran las redes alimentarias y causan una gran pérdida de vida marina. [238] Los ecosistemas costeros están bajo un estrés particular. Casi la mitad de los humedales globales han desaparecido debido al cambio climático y otros impactos humanos. [239] Las plantas han sufrido un mayor estrés por el daño causado por los insectos. [240]
Humanos
Los fenómenos meteorológicos extremos serán cada vez más comunes a medida que la Tierra se caliente. [245]
Los efectos del cambio climático están afectando a los seres humanos en todo el mundo. [246] Se pueden observar impactos en todos los continentes y regiones oceánicas, [247] siendo las áreas de latitudes bajas y menos desarrolladas las que enfrentan el mayor riesgo. [248] El calentamiento continuo tiene potencialmente "impactos graves, generalizados e irreversibles" para las personas y los ecosistemas. [249] Los riesgos están distribuidos de manera desigual, pero generalmente son mayores para las personas desfavorecidas en los países en desarrollo y desarrollados. [250]
Salud y alimentación
La Organización Mundial de la Salud considera que el cambio climático es una de las mayores amenazas para la salud mundial en el siglo XXI. [14] Los científicos han advertido sobre los daños irreversibles que plantea. [251] Los fenómenos meteorológicos extremos afectan a la salud pública y a la seguridad alimentaria y del agua . [252] [253] [254] Las temperaturas extremas provocan un aumento de las enfermedades y las muertes. [252] [253] El cambio climático aumenta la intensidad y la frecuencia de los fenómenos meteorológicos extremos. [253] [254] Puede afectar a la transmisión de enfermedades infecciosas , como el dengue y la malaria . [251] [252] Según el Foro Económico Mundial , se esperan 14,5 millones más de muertes debido al cambio climático para 2050. [255] El 30% de la población mundial vive actualmente en zonas donde el calor y la humedad extremos ya están asociados a un exceso de muertes. [256] [257] Para 2100, entre el 50% y el 75% de la población mundial viviría en esas zonas. [256] [258]
Si bien el rendimiento total de los cultivos ha aumentado en los últimos 50 años debido a las mejoras agrícolas, el cambio climático ya ha disminuido la tasa de crecimiento del rendimiento . [254] La pesca se ha visto afectada negativamente en múltiples regiones. [254] Si bien la productividad agrícola se ha visto afectada positivamente en algunas áreas de latitudes altas , las áreas de latitudes medias y bajas se han visto afectadas negativamente. [254] Según el Foro Económico Mundial, un aumento de la sequía en ciertas regiones podría causar 3,2 millones de muertes por desnutrición para 2050 y retraso del crecimiento en los niños. [259] Con un calentamiento de 2 °C, el recuento mundial de ganado podría disminuir entre un 7 y un 10 % para 2050, ya que habrá menos alimento animal disponible. [260] Si las emisiones continúan aumentando durante el resto del siglo, entonces se producirían más de 9 millones de muertes relacionadas con el clima anualmente para 2100. [261]
Medios de vida y desigualdad
Los daños económicos debidos al cambio climático pueden ser graves y existe la posibilidad de que haya consecuencias desastrosas. [262] Se esperan impactos graves en el Sudeste Asiático y el África subsahariana , donde la mayoría de los habitantes locales dependen de los recursos naturales y agrícolas. [263] [264] El estrés térmico puede impedir que los trabajadores al aire libre trabajen. Si el calentamiento alcanza los 4 °C, la capacidad laboral en esas regiones podría reducirse entre un 30 y un 50%. [265] El Banco Mundial estima que entre 2016 y 2030, el cambio climático podría llevar a más de 120 millones de personas a la pobreza extrema si no se hace ninguna adaptación. [266]
Las desigualdades basadas en la riqueza y el estatus social han empeorado debido al cambio climático. [267] Las personas marginadas, que tienen menos control sobre los recursos, enfrentan grandes dificultades para mitigar, adaptarse y recuperarse de los shocks climáticos. [268] [263] Los pueblos indígenas , que subsisten de sus tierras y ecosistemas, enfrentarán peligro para su bienestar y estilo de vida debido al cambio climático. [269] Una encuesta de expertos concluyó que el papel del cambio climático en los conflictos armados ha sido pequeño en comparación con factores como la desigualdad socioeconómica y las capacidades estatales. [270]
Si bien las mujeres no corren inherentemente un mayor riesgo ante el cambio climático y las crisis, las limitaciones a los recursos de las mujeres y las normas de género discriminatorias restringen su capacidad de adaptación y resiliencia. [271] Por ejemplo, las cargas laborales de las mujeres, incluidas las horas trabajadas en la agricultura, tienden a disminuir menos que las de los hombres durante las crisis climáticas, como el estrés térmico. [271]
Migración climática
Las islas bajas y las comunidades costeras se ven amenazadas por el aumento del nivel del mar, que hace que las inundaciones urbanas sean más comunes. A veces, el mar pierde tierra de forma permanente. [272] Esto podría llevar a la apatridia a las personas en naciones insulares, como las Maldivas y Tuvalu . [273] En algunas regiones, el aumento de la temperatura y la humedad puede ser demasiado severo para que los humanos se adapten a él. [274] Con el peor cambio climático, los modelos proyectan que casi un tercio de la humanidad podría vivir en climas inhabitables y extremadamente calurosos similares al Sahara. [275]
Estos factores pueden impulsar la migración climática o ambiental , dentro de los países y entre ellos. [13] Se espera que más personas sean desplazadas debido al aumento del nivel del mar, las condiciones climáticas extremas y los conflictos derivados de la creciente competencia por los recursos naturales. El cambio climático también puede aumentar la vulnerabilidad, dando lugar a "poblaciones atrapadas" que no pueden desplazarse debido a la falta de recursos. [276]
Reducción y recuperación de emisiones
Escenarios globales de emisiones de gases de efecto invernadero, basados en políticas y compromisos a noviembre de 2021
El cambio climático se puede mitigar reduciendo la tasa de emisión de gases de efecto invernadero a la atmósfera y aumentando la tasa de eliminación de dióxido de carbono de la atmósfera. [282] Para limitar el calentamiento global a menos de 1,5 °C, las emisiones globales de gases de efecto invernadero deben ser cero netas para 2050, o para 2070 con un objetivo de 2 °C. [102] Esto requiere cambios sistémicos de gran alcance en una escala sin precedentes en energía, tierra, ciudades, transporte, edificios e industria. [283]
El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente estima que los países deben triplicar sus compromisos en el marco del Acuerdo de París en el próximo decenio para limitar el calentamiento global a 2 °C. Se requiere un nivel de reducción aún mayor para alcanzar el objetivo de 1,5 °C. [284] Con los compromisos asumidos en el marco del Acuerdo de París a partir de octubre de 2021, el calentamiento global aún tendría un 66 % de probabilidades de alcanzar aproximadamente 2,7 °C (rango: 2,2-3,2 °C) para fines de siglo. [24] A nivel mundial, limitar el calentamiento a 2 °C puede resultar en mayores beneficios económicos que costos económicos. [285]
Aunque no existe una única vía para limitar el calentamiento global a 1,5 o 2 °C, [286] la mayoría de los escenarios y estrategias prevén un aumento importante en el uso de energía renovable en combinación con mayores medidas de eficiencia energética para generar las reducciones necesarias de gases de efecto invernadero. [287] Para reducir las presiones sobre los ecosistemas y mejorar sus capacidades de secuestro de carbono, también serían necesarios cambios en la agricultura y la silvicultura, [288] como prevenir la deforestación y restaurar los ecosistemas naturales mediante la reforestación . [289]
Otros enfoques para mitigar el cambio climático tienen un nivel de riesgo más alto. Los escenarios que limitan el calentamiento global a 1,5 °C suelen proyectar el uso a gran escala de métodos de eliminación de dióxido de carbono durante el siglo XXI. [290] Sin embargo, existen preocupaciones sobre la excesiva dependencia de estas tecnologías y los impactos ambientales. [291] La modificación de la radiación solar (MRS) también es un posible complemento a las reducciones profundas de las emisiones. Sin embargo, la MRS plantea importantes preocupaciones éticas y legales, y los riesgos no se comprenden del todo bien. [292]
Energía limpia
El carbón, el petróleo y el gas natural siguen siendo las principales fuentes de energía a nivel mundial, aun cuando las energías renovables han comenzado a aumentar rápidamente. [293]Energía eólica y solar, Alemania
La energía renovable es clave para limitar el cambio climático. [294] Durante décadas, los combustibles fósiles han representado aproximadamente el 80% del uso mundial de energía. [295] La proporción restante se ha dividido entre energía nuclear y energías renovables (incluida la energía hidroeléctrica , la bioenergía , la energía eólica y solar y la energía geotérmica ). [296] Se espera que el uso de combustibles fósiles alcance su punto máximo en términos absolutos antes de 2030 y luego disminuya, y el uso de carbón experimente las reducciones más pronunciadas. [297] Las energías renovables representaron el 75% de toda la nueva generación de electricidad instalada en 2019, casi toda solar y eólica. [298] Otras formas de energía limpia, como la nuclear y la hidroeléctrica, tienen actualmente una proporción mayor del suministro de energía. Sin embargo, sus previsiones de crecimiento futuro parecen limitadas en comparación. [299]
Si bien los paneles solares y la energía eólica terrestre se encuentran hoy entre las formas más baratas de añadir nueva capacidad de generación de energía en muchos lugares, [300] se necesitan políticas de energía verde para lograr una rápida transición de los combustibles fósiles a las energías renovables. [301] Para lograr la neutralidad de carbono para 2050, la energía renovable se convertiría en la forma dominante de generación de electricidad, aumentando al 85% o más para 2050 en algunos escenarios. La inversión en carbón se eliminaría y el uso de carbón prácticamente se eliminaría gradualmente para 2050. [302] [303]
La electricidad generada a partir de fuentes renovables también tendría que convertirse en la principal fuente de energía para la calefacción y el transporte. [304] El transporte puede dejar de lado los vehículos con motor de combustión interna y pasar a los vehículos eléctricos , el transporte público y el transporte activo (ciclismo y caminata). [305] [306] Para el transporte marítimo y aéreo, los combustibles bajos en carbono reducirían las emisiones. [305] La calefacción podría descarbonizarse cada vez más con tecnologías como las bombas de calor . [307]
Existen obstáculos para el rápido crecimiento continuo de la energía limpia, incluidas las renovables. En el caso de la energía eólica y solar, existen preocupaciones ambientales y de uso de la tierra para nuevos proyectos. [308] La energía eólica y solar también producen energía de manera intermitente y con variabilidad estacional . Tradicionalmente, se han utilizado represas hidroeléctricas con embalses y plantas de energía convencionales cuando la producción de energía variable es baja. En el futuro, se puede expandir el almacenamiento de baterías , se puede igualar la demanda y la oferta de energía , y la transmisión a larga distancia puede suavizar la variabilidad de las salidas renovables. [294] La bioenergía a menudo no es neutral en carbono y puede tener consecuencias negativas para la seguridad alimentaria. [309] El crecimiento de la energía nuclear está limitado por la controversia en torno a los desechos radiactivos , la proliferación de armas nucleares y los accidentes . [310] [311] El crecimiento de la energía hidroeléctrica está limitado por el hecho de que se han desarrollado los mejores sitios y los nuevos proyectos enfrentan mayores preocupaciones sociales y ambientales. [312]
La energía baja en carbono mejora la salud humana al minimizar el cambio climático y reducir las muertes por contaminación del aire, [313] que se estimaron en 7 millones al año en 2016. [314] Cumplir con los objetivos del Acuerdo de París que limitan el calentamiento a un aumento de 2 °C podría salvar alrededor de un millón de esas vidas por año para 2050, mientras que limitar el calentamiento global a 1,5 °C podría salvar millones y, al mismo tiempo, aumentar la seguridad energética y reducir la pobreza. [315] Mejorar la calidad del aire también tiene beneficios económicos que pueden ser mayores que los costos de mitigación. [316]
Conservación de energía
La reducción de la demanda energética es otro aspecto importante de la reducción de las emisiones. [317] Si se necesita menos energía, hay más flexibilidad para el desarrollo de energía limpia. También facilita la gestión de la red eléctrica y minimiza el desarrollo de infraestructura con alto contenido de carbono . [318] Se requerirán importantes aumentos en la inversión en eficiencia energética para alcanzar los objetivos climáticos, comparables al nivel de inversión en energía renovable. [319] Varios cambios relacionados con la COVID-19 en los patrones de uso de energía, las inversiones en eficiencia energética y la financiación han hecho que las previsiones para esta década sean más difíciles e inciertas. [320]
Las estrategias para reducir la demanda energética varían según el sector. En el sector del transporte, los pasajeros y el transporte de mercancías pueden cambiar a modos de transporte más eficientes, como autobuses y trenes, o utilizar vehículos eléctricos. [321] Las estrategias industriales para reducir la demanda energética incluyen la mejora de los sistemas de calefacción y los motores, el diseño de productos que consuman menos energía y el aumento de la vida útil de los productos. [322] En el sector de la construcción, la atención se centra en un mejor diseño de los nuevos edificios y en unos niveles más elevados de eficiencia energética en las reformas. [323] El uso de tecnologías como las bombas de calor también puede aumentar la eficiencia energética de los edificios. [324]
Agricultura e industria
Teniendo en cuenta las emisiones directas e indirectas, la industria es el sector con mayor participación en las emisiones globales. Datos de 2019 del IPCC.
La agricultura y la silvicultura se enfrentan a un triple desafío: limitar las emisiones de gases de efecto invernadero, evitar una mayor conversión de bosques en tierras agrícolas y satisfacer los aumentos de la demanda mundial de alimentos. [325] Un conjunto de medidas podría reducir las emisiones derivadas de la agricultura y la silvicultura en dos tercios con respecto a los niveles de 2010. Entre ellas se incluyen la reducción del crecimiento de la demanda de alimentos y otros productos agrícolas, el aumento de la productividad de la tierra, la protección y restauración de los bosques y la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero derivadas de la producción agrícola. [326]
Del lado de la demanda, un componente clave para reducir las emisiones es cambiar a las personas hacia dietas basadas en plantas . [327] Eliminar la producción de ganado para carne y productos lácteos eliminaría alrededor de 3/4 partes de todas las emisiones de la agricultura y otros usos de la tierra. [328] El ganado también ocupa el 37% de la superficie terrestre libre de hielo en la Tierra y consume alimento del 12% de la superficie terrestre utilizada para cultivos, lo que impulsa la deforestación y la degradación de la tierra. [329]
La producción de acero y cemento es responsable de aproximadamente el 13% de las emisiones industriales de CO2 . En estas industrias, los materiales con alto contenido de carbono, como el coque y la cal, desempeñan un papel integral en la producción, por lo que la reducción de las emisiones de CO2 requiere la investigación de productos químicos alternativos. [330]
Secuestro de carbono
La mayor parte de las emisiones de CO2 han sido absorbidas por sumideros de carbono , incluido el crecimiento de las plantas, la absorción del suelo y la absorción de los océanos ( Presupuesto Global de Carbono 2020 ).
Los sumideros naturales de carbono se pueden mejorar para secuestrar cantidades significativamente mayores de CO2 más allá de los niveles naturales. [331] La reforestación y la forestación (plantar bosques donde antes no los había) se encuentran entre las técnicas de secuestro más maduras, aunque esta última plantea preocupaciones sobre la seguridad alimentaria. [332] Los agricultores pueden promover el secuestro de carbono en los suelos mediante prácticas como el uso de cultivos de cobertura de invierno , la reducción de la intensidad y frecuencia de la labranza y el uso de compost y estiércol como enmiendas del suelo. [333] La restauración de bosques y paisajes produce muchos beneficios para el clima, incluido el secuestro y la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero. [141] La restauración/recreación de humedales costeros, praderas y praderas marinas aumenta la absorción de carbono en la materia orgánica. [334] [335] Cuando el carbono se secuestra en los suelos y en la materia orgánica, como los árboles, existe el riesgo de que el carbono se vuelva a liberar a la atmósfera más tarde a través de cambios en el uso de la tierra, incendios u otros cambios en los ecosistemas. [336]
En los lugares donde la producción de energía o las industrias pesadas con uso intensivo de CO2 continúan produciendo CO2 residual , el gas puede capturarse y almacenarse en lugar de liberarse a la atmósfera. Aunque su uso actual es limitado en escala y costoso, [337] la captura y almacenamiento de carbono (CCS) puede desempeñar un papel importante en la limitación de las emisiones de CO2 para mediados de siglo. [338] Esta técnica, en combinación con la bioenergía ( BECCS ) puede dar como resultado emisiones negativas netas a medida que el CO2 se extrae de la atmósfera. [339] Sigue siendo muy incierto si las técnicas de eliminación de dióxido de carbono podrán desempeñar un papel importante en la limitación del calentamiento a 1,5 °C. Las decisiones políticas que dependen de la eliminación de dióxido de carbono aumentan el riesgo de que el calentamiento global supere los objetivos internacionales. [340]
Adaptación
La adaptación es "el proceso de ajuste a los cambios actuales o previstos en el clima y sus efectos". [341] : 5 Sin una mitigación adicional, la adaptación no puede evitar el riesgo de impactos "graves, generalizados e irreversibles". [342] Un cambio climático más severo requiere una adaptación más transformadora, que puede ser prohibitivamente costosa. [343] La capacidad y el potencial de adaptación de los seres humanos se distribuyen de manera desigual entre las diferentes regiones y poblaciones, y los países en desarrollo generalmente tienen menos. [344] En las dos primeras décadas del siglo XXI se observó un aumento de la capacidad de adaptación en la mayoría de los países de ingresos bajos y medios con un mejor acceso a servicios básicos de saneamiento y electricidad, pero el progreso es lento. Muchos países han aplicado políticas de adaptación. Sin embargo, existe una brecha considerable entre la financiación necesaria y la disponible. [345]
La adaptación al aumento del nivel del mar consiste en evitar las zonas de riesgo, aprender a vivir con el aumento de las inundaciones y construir controles contra inundaciones . Si eso no funciona, puede ser necesaria una retirada controlada . [346] Existen barreras económicas para hacer frente al peligroso impacto del calor. Evitar el trabajo extenuante o tener aire acondicionado no es algo que todo el mundo pueda hacer. [347] En la agricultura, las opciones de adaptación incluyen un cambio a dietas más sostenibles, la diversificación, el control de la erosión y las mejoras genéticas para una mayor tolerancia al cambio climático. [348] Los seguros permiten compartir los riesgos, pero suelen ser difíciles de conseguir para las personas con ingresos más bajos. [349] La educación, la migración y los sistemas de alerta temprana pueden reducir la vulnerabilidad climática. [350] La plantación de manglares o el fomento de otra vegetación costera pueden amortiguar las tormentas. [351] [352]
Los ecosistemas se adaptan al cambio climático, un proceso que puede ser apoyado por la intervención humana. Al aumentar la conectividad entre ecosistemas, las especies pueden migrar a condiciones climáticas más favorables. Las especies también pueden ser introducidas en áreas que adquieran un clima favorable . La protección y restauración de áreas naturales y seminaturales ayuda a construir resiliencia, facilitando la adaptación de los ecosistemas. Muchas de las acciones que promueven la adaptación en los ecosistemas, también ayudan a los humanos a adaptarse a través de la adaptación basada en los ecosistemas . Por ejemplo, la restauración de regímenes naturales de incendios hace que los incendios catastróficos sean menos probables y reduce la exposición humana. Dar más espacio a los ríos permite un mayor almacenamiento de agua en el sistema natural, reduciendo el riesgo de inundaciones. El bosque restaurado actúa como un sumidero de carbono, pero plantar árboles en regiones no adecuadas puede exacerbar los impactos climáticos. [353]
Existen sinergias , pero también compensaciones, entre la adaptación y la mitigación. [354] Un ejemplo de sinergia es el aumento de la productividad alimentaria, que tiene grandes beneficios tanto para la adaptación como para la mitigación. [355] Un ejemplo de compensación es que un mayor uso del aire acondicionado permite a las personas hacer frente mejor al calor, pero aumenta la demanda de energía. Otro ejemplo de compensación es que un desarrollo urbano más compacto puede reducir las emisiones del transporte y la construcción, pero también puede aumentar el efecto de isla de calor urbana , exponiendo a las personas a riesgos para la salud relacionados con el calor. [356]
Políticas y política
El Índice de Desempeño en Materia de Cambio Climático clasifica a los países según sus emisiones de gases de efecto invernadero (40% de la puntuación), energía renovable (20%), uso de energía (20%) y política climática (20%).
Los países más vulnerables al cambio climático suelen ser responsables de una pequeña proporción de las emisiones globales, lo que plantea interrogantes sobre la justicia y la equidad. [357] Limitar el calentamiento global facilita mucho la consecución de los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas , como la erradicación de la pobreza y la reducción de las desigualdades. La conexión se reconoce en el Objetivo de Desarrollo Sostenible 13, que consiste en "adoptar medidas urgentes para combatir el cambio climático y sus efectos". [358] Los objetivos sobre alimentación, agua potable y protección de los ecosistemas tienen sinergias con la mitigación del cambio climático. [359]
La geopolítica del cambio climático es compleja. A menudo se la ha enmarcado como un problema de oportunismo , en el que todos los países se benefician de la mitigación realizada por otros países, pero los países individuales perderían si cambiaran a una economía baja en carbono . Sin embargo, a veces la mitigación también tiene beneficios localizados. Por ejemplo, los beneficios de una eliminación gradual del carbón para la salud pública y los entornos locales superan los costos en casi todas las regiones. [360] Además, los importadores netos de combustibles fósiles ganan económicamente al cambiar a energía limpia, lo que hace que los exportadores netos se enfrenten a activos varados : combustibles fósiles que no pueden vender. [361]
Opciones de política
A wide range of policies, regulations, and laws are being used to reduce emissions. As of 2019, carbon pricing covers about 20% of global greenhouse gas emissions.[362] Carbon can be priced with carbon taxes and emissions trading systems.[363] Direct global fossil fuel subsidies reached $319 billion in 2017, and $5.2 trillion when indirect costs such as air pollution are priced in.[364] Ending these can cause a 28% reduction in global carbon emissions and a 46% reduction in air pollution deaths.[365] Money saved on fossil subsidies could be used to support the transition to clean energy instead.[366] More direct methods to reduce greenhouse gases include vehicle efficiency standards, renewable fuel standards, and air pollution regulations on heavy industry.[367] Several countries require utilities to increase the share of renewables in power production.[368]
Climate justice
Policy designed through the lens of climate justice tries to address human rights issues and social inequality. According to proponents of climate justice, the costs of climate adaptation should be paid by those most responsible for climate change, while the beneficiaries of payments should be those suffering impacts. One way this can be addressed in practice is to have wealthy nations pay poorer countries to adapt.[369]
Oxfam found that in 2023 the wealthiest 10% of people were responsible for 50% of global emissions, while the bottom 50% were responsible for just 8%.[370] Production of emissions is another way to look at responsibility: under that approach, the top 21 fossil fuel companies would owe cumulative climate reparations of $5.4 trillion over the period 2025–2050.[371] To achieve a just transition, people working in the fossil fuel sector would also need other jobs, and their communities would need investments.[372]
International climate agreements
Since 2000, rising CO2 emissions in China and the rest of world have surpassed the output of the United States and Europe.[373]Per person, the United States generates CO2 at a far faster rate than other primary regions.[373]
Nearly all countries in the world are parties to the 1994 United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC).[374] The goal of the UNFCCC is to prevent dangerous human interference with the climate system.[375] As stated in the convention, this requires that greenhouse gas concentrations are stabilized in the atmosphere at a level where ecosystems can adapt naturally to climate change, food production is not threatened, and economic development can be sustained.[376] The UNFCCC does not itself restrict emissions but rather provides a framework for protocols that do. Global emissions have risen since the UNFCCC was signed.[377]Its yearly conferences are the stage of global negotiations.[378]
The 1997 Kyoto Protocol extended the UNFCCC and included legally binding commitments for most developed countries to limit their emissions.[379] During the negotiations, the G77 (representing developing countries) pushed for a mandate requiring developed countries to "[take] the lead" in reducing their emissions,[380] since developed countries contributed most to the accumulation of greenhouse gases in the atmosphere. Per-capita emissions were also still relatively low in developing countries and developing countries would need to emit more to meet their development needs.[381]
The 2009 Copenhagen Accord has been widely portrayed as disappointing because of its low goals, and was rejected by poorer nations including the G77.[382] Associated parties aimed to limit the global temperature rise to below 2 °C.[383] The Accord set the goal of sending $100 billion per year to developing countries for mitigation and adaptation by 2020, and proposed the founding of the Green Climate Fund.[384] As of 2020[update], only 83.3 billion were delivered. Only in 2023 the target is expected to be achieved.[385]
In 2015 all UN countries negotiated the Paris Agreement, which aims to keep global warming well below 2.0 °C and contains an aspirational goal of keeping warming under 1.5 °C.[386] The agreement replaced the Kyoto Protocol. Unlike Kyoto, no binding emission targets were set in the Paris Agreement. Instead, a set of procedures was made binding. Countries have to regularly set ever more ambitious goals and reevaluate these goals every five years.[387] The Paris Agreement restated that developing countries must be financially supported.[388] As of October 2021[update], 194 states and the European Union have signed the treaty and 191 states and the EU have ratified or acceded to the agreement.[389]
The 1987 Montreal Protocol, an international agreement to stop emitting ozone-depleting gases, may have been more effective at curbing greenhouse gas emissions than the Kyoto Protocol specifically designed to do so.[390] The 2016 Kigali Amendment to the Montreal Protocol aims to reduce the emissions of hydrofluorocarbons, a group of powerful greenhouse gases which served as a replacement for banned ozone-depleting gases. This made the Montreal Protocol a stronger agreement against climate change.[391]
National responses
In 2019, the United Kingdom parliament became the first national government to declare a climate emergency.[392] Other countries and jurisdictions followed suit.[393] That same year, the European Parliament declared a "climate and environmental emergency".[394] The European Commission presented its European Green Deal with the goal of making the EU carbon-neutral by 2050.[395] In 2021, the European Commission released its "Fit for 55" legislation package, which contains guidelines for the car industry; all new cars on the European market must be zero-emission vehicles from 2035.[396]
Major countries in Asia have made similar pledges: South Korea and Japan have committed to become carbon-neutral by 2050, and China by 2060.[397] While India has strong incentives for renewables, it also plans a significant expansion of coal in the country.[398] Vietnam is among very few coal-dependent, fast-developing countries that pledged to phase out unabated coal power by the 2040s or as soon as possible thereafter.[399]
As of 2021, based on information from 48 national climate plans, which represent 40% of the parties to the Paris Agreement, estimated total greenhouse gas emissions will be 0.5% lower compared to 2010 levels, below the 45% or 25% reduction goals to limit global warming to 1.5 °C or 2 °C, respectively.[400]
Society
Denial and misinformation
Data has been cherry picked from short periods to falsely assert that global temperatures are not rising. Blue trendlines show short periods that mask longer-term warming trends (red trendlines). Blue rectangle with blue dots shows the so-called global warming hiatus.[401]
Public debate about climate change has been strongly affected by climate change denial and misinformation, which originated in the United States and has since spread to other countries, particularly Canada and Australia. Climate change denial has originated from fossil fuel companies, industry groups, conservative think tanks, and contrarian scientists.[402]Like the tobacco industry, the main strategy of these groups has been to manufacture doubt about climate-change related scientific data and results.[403] People who hold unwarranted doubt about climate change are called climate change "skeptics", although "contrarians" or "deniers" are more appropriate terms.[404]
There are different variants of climate denial: some deny that warming takes place at all, some acknowledge warming but attribute it to natural influences, and some minimize the negative impacts of climate change.[405] Manufacturing uncertainty about the science later developed into a manufactured controversy: creating the belief that there is significant uncertainty about climate change within the scientific community in order to delay policy changes.[406] Strategies to promote these ideas include criticism of scientific institutions,[407] and questioning the motives of individual scientists.[405] An echo chamber of climate-denying blogs and media has further fomented misunderstanding of climate change.[408]
Public awareness and opinion
The public substantially underestimates the degree of scientific consensus that humans are causing climate change.[409] Studies from 2019 to 2021[410][4][411] found scientific consensus to range from 98.7 to 100%.
Climate change came to international public attention in the late 1980s.[412] Due to media coverage in the early 1990s, people often confused climate change with other environmental issues like ozone depletion.[413]In popular culture, the climate fiction movie The Day After Tomorrow (2004) and the Al Gore documentary An Inconvenient Truth (2006) focused on climate change.[412]
Significant regional, gender, age and political differences exist in both public concern for, and understanding of, climate change. More highly educated people, and in some countries, women and younger people, were more likely to see climate change as a serious threat.[414] Partisan gaps also exist in many countries,[415] and countries with high CO2 emissions tend to be less concerned.[416] Views on causes of climate change vary widely between countries.[417] Concern has increased over time,[415] to the point where in 2021 a majority of citizens in many countries express a high level of worry about climate change, or view it as a global emergency.[418] Higher levels of worry are associated with stronger public support for policies that address climate change.[419]
Climate movement
Climate protests demand that political leaders take action to prevent climate change. They can take the form of public demonstrations, fossil fuel divestment, lawsuits and other activities.[420] Prominent demonstrations include the School Strike for Climate. In this initiative, young people across the globe have been protesting since 2018 by skipping school on Fridays, inspired by Swedish teenager Greta Thunberg.[421] Mass civil disobedience actions by groups like Extinction Rebellion have protested by disrupting roads and public transport.[422]
Litigation is increasingly used as a tool to strengthen climate action from public institutions and companies. Activists also initiate lawsuits which target governments and demand that they take ambitious action or enforce existing laws on climate change.[423] Lawsuits against fossil-fuel companies generally seek compensation for loss and damage.[424]
History
Early discoveries
This 1912 article succinctly describes the greenhouse effect, how burning coal creates carbon dioxide to cause global warming and climate change.[425]
Scientists in the 19th century such as Alexander von Humboldt began to foresee the effects of climate change.[426][427][428][429] In the 1820s, Joseph Fourier proposed the greenhouse effect to explain why Earth's temperature was higher than the Sun's energy alone could explain. Earth's atmosphere is transparent to sunlight, so sunlight reaches the surface where it is converted to heat. However, the atmosphere is not transparent to heat radiating from the surface, and captures some of that heat, which in turn warms the planet.[430]
In 1856 Eunice Newton Foote demonstrated that the warming effect of the Sun is greater for air with water vapour than for dry air, and that the effect is even greater with carbon dioxide (CO2). She concluded that "An atmosphere of that gas would give to our earth a high temperature..."[431][432]
Studying what would become known as the greenhouse effect, Tyndall's pre-1861 ratio spectrophotometer measured how much various gases in a tube absorb and emit infrared radiation—which humans experience as heat.
Starting in 1859,[433]John Tyndall established that nitrogen and oxygen—together totalling 99% of dry air—are transparent to radiated heat. However, water vapour and gases such as methane and carbon dioxide absorb radiated heat and re-radiate that heat into the atmosphere. Tyndall proposed that changes in the concentrations of these gases may have caused climatic changes in the past, including ice ages.[434]
Svante Arrhenius noted that water vapour in air continuously varied, but the CO2 concentration in air was influenced by long-term geological processes. Warming from increased CO2 levels would increase the amount of water vapour, amplifying warming in a positive feedback loop. In 1896, he published the first climate model of its kind, projecting that halving CO2 levels could have produced a drop in temperature initiating an ice age. Arrhenius calculated the temperature increase expected from doubling CO2 to be around 5–6 °C.[435] Other scientists were initially sceptical and believed that the greenhouse effect was saturated so that adding more CO2 would make no difference, and that the climate would be self-regulating.[436] Beginning in 1938, Guy Stewart Callendar published evidence that climate was warming and CO2 levels were rising,[437] but his calculations met the same objections.[436]
Development of a scientific consensus
Scientific consensus on causation: Academic studies of scientific agreement on human-caused global warming among climate experts (2010–2015) reflect that the level of consensus correlates with expertise in climate science.[438] A 2019 study found scientific consensus to be at 100%,[439] and a 2021 study concluded that consensus exceeded 99%.[440] Another 2021 study found that 98.7% of climate experts indicated that the Earth is getting warmer mostly because of human activity.[441]
In the 1950s, Gilbert Plass created a detailed computer model that included different atmospheric layers and the infrared spectrum. This model predicted that increasing CO2 levels would cause warming. Around the same time, Hans Suess found evidence that CO2 levels had been rising, and Roger Revelle showed that the oceans would not absorb the increase. The two scientists subsequently helped Charles Keeling to begin a record of continued increase, which has been termed the "Keeling Curve".[436] Scientists alerted the public,[442] and the dangers were highlighted at James Hansen's 1988 Congressional testimony.[40] The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), set up in 1988 to provide formal advice to the world's governments, spurred interdisciplinary research.[443] As part of the IPCC reports, scientists assess the scientific discussion that takes place in peer-reviewedjournal articles.[444]
There is a near-complete scientific consensus that the climate is warming and that this is caused by human activities. As of 2019, agreement in recent literature reached over 99%.[439][440] No scientific body of national or international standing disagrees with this view.[445] Consensus has further developed that some form of action should be taken to protect people against the impacts of climate change. National science academies have called on world leaders to cut global emissions.[446] The 2021 IPCC Assessment Report stated that it is "unequivocal" that climate change is caused by humans.[440]
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