La historia del descubrimiento científico del cambio climático comenzó a principios del siglo XIX, cuando se sospechó por primera vez de la existencia de eras glaciales y otros cambios naturales en el paleoclima y se identificó por primera vez el efecto invernadero natural. A finales del siglo XIX, los científicos argumentaron por primera vez que las emisiones humanas de gases de efecto invernadero podrían cambiar el equilibrio energético y el clima de la Tierra . La existencia del efecto invernadero, aunque no se nombra como tal, fue propuesta ya en 1824 por Joseph Fourier . [2] El argumento y la evidencia fueron reforzados aún más por Claude Pouillet en 1827 y 1838. En 1856, Eunice Newton Foote demostró que el efecto de calentamiento del sol es mayor para el aire con vapor de agua que para el aire seco, y el efecto es aún mayor con dióxido de carbono. [3] [4]
John Tyndall fue el primero en medir la absorción y emisión infrarrojas de varios gases y vapores. A partir de 1859, demostró que el efecto se debía a una proporción muy pequeña de la atmósfera, ya que los principales gases no tenían efecto y se debía en gran medida al vapor de agua, aunque pequeños porcentajes de hidrocarburos y dióxido de carbono tenían un efecto significativo. [5] El efecto fue cuantificado de forma más completa por Svante Arrhenius en 1896, quien realizó la primera predicción cuantitativa del calentamiento global debido a una hipotética duplicación del dióxido de carbono atmosférico.
En la década de 1960, la evidencia del efecto de calentamiento del gas de dióxido de carbono se hizo cada vez más convincente. Los científicos también descubrieron que las actividades humanas que generaban aerosoles atmosféricos (por ejemplo, la " contaminación del aire ") también podían tener efectos de enfriamiento (más tarde denominados " oscurecimiento global "). También se propusieron otras teorías sobre las causas del calentamiento global, que involucraban fuerzas que iban desde el vulcanismo hasta la variación solar . Durante la década de 1970, la comprensión científica del calentamiento global aumentó considerablemente.
En la década de 1990, como resultado de la mejora de la precisión de los modelos informáticos y del trabajo de observación que confirmaba la teoría de Milankovitch sobre las edades de hielo, se formó una posición de consenso. Se hizo evidente que los gases de efecto invernadero estaban profundamente involucrados en la mayoría de los cambios climáticos y que las emisiones causadas por el hombre estaban provocando un calentamiento global perceptible .
Desde la década de 1990, la investigación científica sobre el cambio climático ha abarcado múltiples disciplinas y se ha ampliado. La investigación ha ampliado la comprensión de las relaciones causales, los vínculos con los datos históricos y las capacidades para medir y modelar el cambio climático. La investigación durante este período se ha resumido en los Informes de Evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático , y el Primer Informe de Evaluación se publicó en 1990.
Desde la antigüedad, la gente sospechaba que el clima de una región podía cambiar a lo largo de los siglos. Por ejemplo, Teofrasto , un alumno del filósofo griego Aristóteles en el siglo IV a. C., contó cómo el drenaje de los pantanos había hecho que una localidad en particular fuera más susceptible a la congelación, y especuló que las tierras se volvían más cálidas cuando la tala de los bosques las exponía a la luz solar. En el siglo I a. C., el escritor y arquitecto romano Vitruvio escribió sobre el clima en relación con la arquitectura de las viviendas y cómo elegir ubicaciones para las ciudades. [6] [7] Los eruditos europeos del Renacimiento y posteriores vieron que la deforestación , el riego y el pastoreo habían alterado las tierras alrededor del Mediterráneo desde la antigüedad; pensaron que era plausible que estas intervenciones humanas hubieran afectado al clima local. [8] [9] En su libro publicado en 1088, el erudito y estadista chino de la dinastía Song del Norte, Shen Kuo, promovió la teoría del cambio climático gradual a lo largo de siglos una vez que se encontraron antiguos bambúes petrificados preservados bajo tierra en la zona de clima seco y la región árida del norte de Yanzhou , hoy Yan'an , provincia de Shaanxi , lejos de las áreas de clima más cálido y húmedo de China donde los bambúes crecen típicamente. [10] [11]
La conversión de bosques en tierras de cultivo en el este de Norteamérica en los siglos XVIII y XIX trajo consigo un cambio evidente en el lapso de una vida humana. Desde principios del siglo XIX, muchos creyeron que la transformación estaba alterando el clima de la región, probablemente para mejor. Cuando los agricultores de América, apodados "rompedores de césped", se apoderaron de las Grandes Llanuras , sostenían que " la lluvia sigue al arado ". [12] [13] Otros expertos no estaban de acuerdo y algunos sostenían que la deforestación causaba una rápida escorrentía de agua de lluvia e inundaciones, e incluso podía resultar en una reducción de las precipitaciones. Los académicos europeos, sugiriendo que las zonas templadas habitadas por la " raza caucásica " eran naturalmente superiores para la expansión de la civilización, propusieron que los orientales del Antiguo Oriente Próximo habían convertido sin cuidado sus tierras, antaño exuberantes, en desiertos empobrecidos. [14]
Mientras tanto, las agencias meteorológicas nacionales habían comenzado a recopilar grandes cantidades de observaciones fiables de temperatura, precipitaciones y demás. Cuando se analizaron esas cifras, mostraron muchos aumentos y descensos, pero ningún cambio constante a largo plazo. A fines del siglo XIX, la opinión científica se había vuelto decisivamente contra cualquier creencia en la influencia humana sobre el clima. Y, cualesquiera que fueran los efectos regionales, pocos imaginaban que los humanos pudieran afectar el clima del planeta en su conjunto. [14]
Desde mediados del siglo XVII, los naturalistas intentaron reconciliar la filosofía mecánica con la teología, inicialmente dentro de una escala de tiempo bíblica . A fines del siglo XVIII, hubo una creciente aceptación de las épocas prehistóricas. Los geólogos encontraron evidencia de una sucesión de eras geológicas con cambios climáticos. Hubo varias teorías en competencia sobre estos cambios; Buffon propuso que la Tierra había comenzado como un globo incandescente y se estaba enfriando muy gradualmente. James Hutton , cuyas ideas de cambio cíclico durante enormes períodos fueron posteriormente apodadas uniformismo , estuvo entre los que encontraron signos de actividad glacial pasada en lugares demasiado cálidos para los glaciares en los tiempos modernos. [15]
En 1815, Jean-Pierre Perraudin describió por primera vez cómo los glaciares podrían ser responsables de las rocas gigantes que se ven en los valles alpinos. Mientras caminaba por el Val de Bagnes , notó rocas de granito gigantes que estaban esparcidas por el estrecho valle. Sabía que se necesitaría una fuerza excepcional para mover rocas tan grandes. También notó cómo los glaciares dejaban rayas en la tierra y concluyó que era el hielo el que había llevado las rocas hacia los valles. [16]
Al principio, su idea fue recibida con incredulidad. Jean de Charpentier escribió: "Encontré su hipótesis tan extraordinaria e incluso tan extravagante que consideré que no valía la pena examinarla ni siquiera considerarla". [17] A pesar del rechazo inicial de Charpentier, Perraudin acabó convenciendo a Ignaz Venetz de que podría merecer la pena estudiarla. Venetz convenció a Charpentier, quien a su vez convenció al influyente científico Louis Agassiz de que la teoría glacial tenía mérito. [16]
Agassiz desarrolló una teoría de lo que denominó « Edad de Hielo », cuando los glaciares cubrieron Europa y gran parte de América del Norte. En 1837, Agassiz fue el primero en proponer científicamente que la Tierra había estado sujeta a una edad de hielo en el pasado . [18] William Buckland había sido un destacado defensor en Gran Bretaña de la geología del diluvio , más tarde denominada catastrofismo , que explicaba las rocas erráticas y otros «diluvios» como reliquias del diluvio bíblico . Esta teoría fue fuertemente rechazada por la versión de Charles Lyell del uniformismo de Hutton y fue abandonada gradualmente por Buckland y otros geólogos catastrofistas. Un viaje de campo a los Alpes con Agassiz en octubre de 1838 convenció a Buckland de que las características de Gran Bretaña habían sido causadas por la glaciación, y tanto él como Lyell apoyaron firmemente la teoría de la edad de hielo que fue ampliamente aceptada en la década de 1870. [15]
Antes de que se propusiera el concepto de las eras de hielo, Joseph Fourier en 1824 razonó basándose en la física que la atmósfera de la Tierra mantenía al planeta más cálido de lo que sería el caso en el vacío. Fourier reconoció que la atmósfera transmitía ondas de luz visible de manera eficiente a la superficie de la Tierra. La Tierra luego absorbía luz visible y emitía radiación infrarroja en respuesta, pero la atmósfera no transmitía infrarrojos de manera eficiente, lo que por lo tanto aumentaba las temperaturas de la superficie. También sospechó que las actividades humanas podían influir en el balance de radiación y el clima de la Tierra, aunque se centró principalmente en los cambios en el uso de la tierra . En un artículo de 1827, Fourier afirmó: [19]
La formación y el progreso de las sociedades humanas, la acción de las fuerzas naturales, pueden modificar notablemente, y en vastas regiones, el estado de la superficie, la distribución del agua y los grandes movimientos del aire. Tales efectos pueden hacer variar, en el curso de muchos siglos, el grado medio de calor, porque las expresiones analíticas contienen coeficientes relativos al estado de la superficie y que influyen mucho sobre la temperatura.
El trabajo de Fourier se basó en descubrimientos anteriores: en 1681, Edme Mariotte observó que el vidrio, aunque transparente a la luz solar, obstruye el calor radiante . [20] [21] Alrededor de 1774, Horace Bénédict de Saussure demostró que los objetos cálidos no luminosos emiten calor infrarrojo y utilizó una caja aislada con tapa de vidrio para atrapar y medir el calor de la luz solar. [22] [23]
El físico Claude Pouillet propuso en 1838 que el vapor de agua y el dióxido de carbono podrían atrapar rayos infrarrojos y calentar la atmósfera, pero todavía no había evidencia experimental de que estos gases absorbieran calor de la radiación térmica. [24]
El efecto de calentamiento de la luz solar sobre diferentes gases fue examinado en 1856 por Eunice Newton Foote , quien describió sus experimentos utilizando tubos de vidrio expuestos a la luz solar. El efecto de calentamiento del sol era mayor para el aire comprimido que para un tubo de vacío y mayor para el aire húmedo que para el aire seco. "En tercer lugar, el mayor efecto de los rayos del sol que he encontrado está en el gas de ácido carbónico" (dióxido de carbono). Continuó: "Una atmósfera de ese gas daría a nuestra tierra una temperatura alta; y si, como algunos suponen, en un período de su historia, el aire se había mezclado con él en una proporción mayor que en la actualidad, necesariamente se debió haber producido un aumento de temperatura por su acción, así como un aumento de peso". Su trabajo fue presentado por el profesor Joseph Henry en la reunión de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia en agosto de 1856 y descrito como una breve nota escrita por el entonces periodista David Ames Wells ; su artículo se publicó más tarde ese año en el American Journal of Science and Arts . Pocos notaron el papel y solo fue redescubierto en el siglo XXI, [26] [27] [28] [29]
En 1859, John Tyndall llevó el trabajo de Fourier un paso más allá cuando construyó un aparato para investigar la absorción de la radiación infrarroja en diferentes gases. Descubrió que el vapor de agua, los hidrocarburos como el metano (CH 4 ) y el dióxido de carbono (CO 2 ) bloquean fuertemente la radiación. Comprendió que sin estos gases el planeta se congelaría rápidamente. [30] [31]
Algunos científicos sugirieron que las eras glaciales y otros grandes cambios climáticos se debían a cambios en la cantidad de gases emitidos en el vulcanismo , pero esa era solo una de las muchas causas posibles. Otra posibilidad obvia era la variación solar . Los cambios en las corrientes oceánicas también podrían explicar muchos cambios climáticos. En el caso de cambios a lo largo de millones de años, la elevación y el descenso de las cadenas montañosas cambiarían los patrones tanto de los vientos como de las corrientes oceánicas. O tal vez el clima de un continente no había cambiado en absoluto, sino que se había vuelto más cálido o más frío debido al desplazamiento polar (el Polo Norte se desplazó a donde había estado el Ecuador o algo similar). Había docenas de teorías.
Por ejemplo, a mediados del siglo XIX, James Croll publicó cálculos sobre cómo la atracción gravitatoria del Sol, la Luna y los planetas afecta sutilmente el movimiento y la orientación de la Tierra. La inclinación del eje de la Tierra y la forma de su órbita alrededor del Sol oscilan suavemente en ciclos que duran decenas de miles de años. Durante algunos períodos, el hemisferio norte recibiría ligeramente menos luz solar durante el invierno que durante otros siglos. La nieve se acumularía, reflejando la luz solar y dando lugar a una edad de hielo autosostenida. [17] [32] Sin embargo, la mayoría de los científicos encontraron las ideas de Croll (y todas las demás teorías del cambio climático) poco convincentes.
A finales de la década de 1890, Samuel Pierpoint Langley y Frank W. Very [35] habían intentado determinar la temperatura superficial de la Luna midiendo la radiación infrarroja que salía de la Luna y llegaba a la Tierra. [36] El ángulo de la Luna en el cielo cuando un científico tomó una medida determinaba la cantidad de CO2 y vapor de agua que la radiación de la Luna tenía que atravesar para llegar a la superficie de la Tierra, lo que daba como resultado mediciones más débiles cuando la Luna estaba baja en el cielo. Este resultado no fue sorprendente dado que los científicos conocían la absorción de la radiación infrarroja desde hacía décadas.
En 1896, Svante Arrhenius utilizó las observaciones de Langley sobre el aumento de la absorción infrarroja cuando los rayos lunares pasan a través de la atmósfera en un ángulo bajo, encontrando más dióxido de carbono (CO 2 ), para estimar un efecto de enfriamiento atmosférico a partir de una futura disminución del CO 2 . Se dio cuenta de que la atmósfera más fría contendría menos vapor de agua (otro gas de efecto invernadero ) y calculó el efecto de enfriamiento adicional. También se dio cuenta de que el enfriamiento aumentaría la capa de nieve y hielo en latitudes altas, haciendo que el planeta refleje más luz solar y, por lo tanto, se enfríe aún más, como había hipotetizado James Croll . En general, Arrhenius calculó que reducir el CO 2 a la mitad sería suficiente para producir una edad de hielo. Calculó además que una duplicación del CO 2 atmosférico daría un calentamiento total de 5 a 6 grados Celsius. [37]
Además, el colega de Arrhenius , Arvid Högbom , que fue citado extensamente en el estudio de Arrhenius de 1896 Sobre la influencia del ácido carbónico en el aire sobre la temperatura de la Tierra [38], había estado intentando cuantificar las fuentes naturales de emisiones de CO 2 con el fin de comprender el ciclo global del carbono . Högbom descubrió que la producción estimada de carbono a partir de fuentes industriales en la década de 1890 (principalmente la quema de carbón) era comparable con las fuentes naturales. [39] Arrhenius vio que esta emisión humana de carbono eventualmente conduciría a un desequilibrio energético de calentamiento . Sin embargo, debido a la tasa relativamente baja de producción de CO 2 en 1896, Arrhenius pensó que el calentamiento tomaría miles de años y esperaba que fuera beneficioso para la humanidad. [39] [40] En 1908 revisó esta predicción para que tomara cientos de años debido a la tasa cada vez mayor de uso de combustible y que durante su vida esto beneficiaría a la humanidad. [41]
En 1899, Thomas Chrowder Chamberlin desarrolló extensamente la idea de que los cambios climáticos podrían ser resultado de cambios en la concentración de dióxido de carbono atmosférico. [42] Chamberlin escribió en su libro de 1899, Un intento de formular una hipótesis de trabajo sobre la causa de los períodos glaciales sobre una base atmosférica :
Las investigaciones de Tyndall, Lecher y Pretner, Keller, Roentgen y Arrhenius han demostrado que el dióxido de carbono y el vapor de agua de la atmósfera tienen un notable poder para absorber y retener temporalmente los rayos de calor, mientras que el oxígeno, el nitrógeno y el argón de la atmósfera poseen este poder sólo en un grado débil. De ello se deduce que el efecto del dióxido de carbono y el vapor de agua es cubrir la tierra con una envoltura térmicamente absorbente... Los resultados generales atribuibles a una cantidad muy aumentada o muy reducida de dióxido de carbono y agua atmosféricos pueden resumirse de la siguiente manera:
- a. Un aumento, al provocar una mayor absorción de la energía radiante del sol , eleva la temperatura media, mientras que una reducción la baja. La estimación del Dr. Arrhenius, basada en una elaborada discusión matemática de las observaciones del Profesor Langley, es que un aumento del dióxido de carbono a una cantidad de dos o tres veces el contenido actual elevaría la temperatura media en 8° o 9 °C y provocaría un clima templado análogo al que prevaleció en la era Terciaria Media. Por otra parte, una reducción de la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera a una cantidad que oscila entre el 55 y el 62 por ciento del contenido actual, reduciría la temperatura media en 4 o 5 °C, lo que provocaría una glaciación comparable a la del período Pleistoceno.
- b. Un segundo efecto del aumento y disminución de la cantidad de dióxido de carbono atmosférico es la igualación, por una parte, de las temperaturas superficiales, o su diferenciación por otra. [...] [43]
El término " efecto invernadero " para este calentamiento fue introducido por Nils Gustaf Ekholm en 1901. [44] [45]
Los cálculos de Arrhenius fueron cuestionados y se incluyeron en un debate más amplio sobre si los cambios atmosféricos habían causado las edades de hielo. Los intentos experimentales de medir la absorción infrarroja en el laboratorio parecieron mostrar pocas diferencias como resultado del aumento de los niveles de CO2 , y también encontraron una superposición significativa entre la absorción por CO2 y la absorción por vapor de agua, todo lo cual sugirió que el aumento de las emisiones de dióxido de carbono tendría poco efecto climático. Más tarde se descubrió que estos primeros experimentos no eran lo suficientemente precisos, dada la instrumentación de la época. Muchos científicos también pensaron que los océanos absorberían rápidamente cualquier exceso de dióxido de carbono. [39]
Otras teorías sobre las causas del cambio climático no tuvieron mejor suerte. Los principales avances se dieron en la paleoclimatología observacional , ya que los científicos de varios campos de la geología elaboraron métodos para revelar climas antiguos. En 1929, Wilmot H. Bradley descubrió que las varvas anuales de arcilla depositadas en los lechos de los lagos mostraban ciclos climáticos. Andrew Ellicott Douglass vio fuertes indicios de cambio climático en los anillos de los árboles . Al notar que los anillos eran más delgados en los años secos, informó sobre los efectos climáticos de las variaciones solares, particularmente en relación con la escasez de manchas solares del siglo XVII (el Mínimo de Maunder ) notada previamente por William Herschel y otros. Sin embargo, otros científicos encontraron buenas razones para dudar de que los anillos de los árboles pudieran revelar algo más que variaciones regionales aleatorias. El valor de los anillos de los árboles para el estudio del clima no se estableció sólidamente hasta la década de 1960. [46] [47]
Durante la década de 1930, el defensor más persistente de la conexión entre el sol y el clima fue el astrofísico Charles Greeley Abbot . A principios de la década de 1920, había llegado a la conclusión de que la "constante" solar tenía un nombre erróneo: sus observaciones mostraban grandes variaciones, que relacionaba con las manchas solares que pasaban por la superficie del Sol. Él y algunos otros siguieron investigando el tema hasta la década de 1960, convencidos de que las variaciones de las manchas solares eran una de las principales causas del cambio climático. Otros científicos se mostraban escépticos. [46] [47] Sin embargo, los intentos de conectar el ciclo solar con los ciclos climáticos fueron populares en las décadas de 1920 y 1930. Científicos respetados anunciaron correlaciones que insistían en que eran lo suficientemente fiables como para hacer predicciones. Tarde o temprano, todas las predicciones fallaron y el tema cayó en descrédito. [48]
Mientras tanto, Milutin Milankovitch , basándose en la teoría de James Croll , mejoró los tediosos cálculos de las distancias y ángulos variables de la radiación solar a medida que el Sol y la Luna perturbaban gradualmente la órbita de la Tierra. Algunas observaciones de varvas (capas que se ven en el barro que cubre el fondo de los lagos) coincidieron con la predicción de un ciclo de Milankovitch que duró unos 21.000 años. Sin embargo, la mayoría de los geólogos descartaron la teoría astronómica, ya que no podían ajustar la cronología de Milankovitch a la secuencia aceptada, que tenía solo cuatro eras glaciales, todas ellas mucho más largas que 21.000 años. [49]
En 1938, Guy Stewart Callendar intentó revivir la teoría del efecto invernadero de Arrhenius. Callendar presentó evidencia de que tanto la temperatura como el nivel de CO2 en la atmósfera habían estado aumentando durante el último medio siglo, y sostuvo que las mediciones espectroscópicas más recientes mostraban que el gas era eficaz en la absorción de infrarrojos en la atmósfera. Sin embargo, la mayoría de la opinión científica siguió cuestionando o ignorando la teoría. [50]
Una mejor espectrografía en la década de 1950 mostró que las líneas de absorción de CO2 y vapor de agua no se superponían completamente. Los climatólogos también se dieron cuenta de que había poco vapor de agua presente en la atmósfera superior. Ambos avances demostraron que el efecto invernadero del CO2 no se vería superado por el vapor de agua. [51] [39]
En 1955 , el análisis de isótopos de carbono 14 de Hans Suess demostró que el CO 2 liberado por los combustibles fósiles no era absorbido inmediatamente por el océano. En 1957, una mejor comprensión de la química oceánica llevó a Roger Revelle a darse cuenta de que la capa superficial del océano tenía una capacidad limitada para absorber dióxido de carbono, lo que también predijo el aumento de los niveles de CO 2 y más tarde fue demostrado por Charles David Keeling . [52] A fines de la década de 1950, más científicos argumentaban que las emisiones de dióxido de carbono podrían ser un problema, y algunos proyectaron en 1959 que el CO 2 aumentaría un 25% para el año 2000, con efectos potencialmente "radicales" sobre el clima. [39] En el centenario de la industria petrolera norteamericana en 1959, organizado por el Instituto Americano del Petróleo y la Escuela de Negocios de Columbia, Edward Teller dijo: "Se ha calculado que un aumento de temperatura correspondiente a un aumento del 10 por ciento del dióxido de carbono será suficiente para derretir el casquete glaciar y sumergir a Nueva York... En la actualidad, el dióxido de carbono en la atmósfera ha aumentado un 2 por ciento por encima de lo normal. Para 1970, será tal vez el 4 por ciento, para 1980, el 8 por ciento, para 1990, el 16 por ciento si continuamos con nuestro aumento exponencial en el uso de combustibles puramente convencionales". [53] En 1960, Charles David Keeling demostró que el nivel de CO 2 en la atmósfera estaba de hecho aumentando. La preocupación aumentó año tras año junto con el aumento de la " curva de Keeling " del CO 2 atmosférico .
Otra pista sobre la naturaleza del cambio climático llegó a mediados de los años 1960 a partir del análisis de núcleos de aguas profundas por Cesare Emiliani y el análisis de corales antiguos por Wallace Broecker y colaboradores. En lugar de cuatro largas eras de hielo , encontraron una gran cantidad de eras de hielo más cortas en una secuencia regular. Parecía que el momento de las eras de hielo estaba determinado por los pequeños cambios orbitales de los ciclos de Milankovitch . Si bien el asunto siguió siendo controvertido, algunos comenzaron a sugerir que el sistema climático es sensible a pequeños cambios y puede pasar fácilmente de un estado estable a uno diferente. [49]
Mientras tanto, los científicos comenzaron a utilizar computadoras para desarrollar versiones más sofisticadas de los cálculos de Arrhenius. En 1967, aprovechando la capacidad de las computadoras digitales para integrar numéricamente las curvas de absorción, Syukuro Manabe y Richard Wetherald realizaron el primer cálculo detallado del efecto invernadero incorporando la convección (el " modelo radiativo-convectivo unidimensional de Manabe-Wetherald "). [54] [55] Descubrieron que, en ausencia de retroalimentaciones desconocidas como los cambios en las nubes, una duplicación del dióxido de carbono desde el nivel actual daría como resultado un aumento de aproximadamente 2 °C en la temperatura global. Por este trabajo y otros relacionados, Manabe recibió una parte del Premio Nobel de Física 2021. [56]
En la década de 1960, la contaminación por aerosoles ("smog") se había convertido en un problema local grave en muchas ciudades, y algunos científicos comenzaron a considerar si el efecto de enfriamiento de la contaminación por partículas podría afectar las temperaturas globales. Los científicos no estaban seguros de si predominaría el efecto de enfriamiento de la contaminación por partículas o el efecto de calentamiento de las emisiones de gases de efecto invernadero, pero, independientemente de ello, comenzaron a sospechar que las emisiones humanas podrían ser perjudiciales para el clima en el siglo XXI, si no antes. En su libro de 1968 The Population Bomb (La bomba demográfica) , Paul R. Ehrlich escribió: "El efecto invernadero se está intensificando ahora por el gran aumento del nivel de dióxido de carbono... [esto] está siendo contrarrestado por las nubes bajas generadas por las estelas de condensación, el polvo y otros contaminantes... En este momento no podemos predecir cuáles serán los resultados climáticos generales de nuestro uso de la atmósfera como un vertedero de basura". [57]
Los esfuerzos por establecer un registro de la temperatura global que comenzaron en 1938 culminaron en 1963, cuando J. Murray Mitchell presentó una de las primeras reconstrucciones de temperatura actualizadas. Su estudio incluyó datos de más de 200 estaciones meteorológicas, recopilados por World Weather Records, que se utilizaron para calcular la temperatura media latitudinal. En su presentación, Murray demostró que, a partir de 1880, las temperaturas globales aumentaron de manera constante hasta 1940. Después de eso, surgió una tendencia de enfriamiento que duró varias décadas. El trabajo de Murray contribuyó a la aceptación general de una posible tendencia de enfriamiento global . [58] [59]
En 1965, el informe histórico "Restaurar la calidad de nuestro medio ambiente" del Comité Asesor Científico del presidente estadounidense Lyndon B. Johnson advirtió sobre los efectos nocivos de las emisiones de combustibles fósiles:
La parte que permanece en la atmósfera puede tener un efecto significativo en el clima; el dióxido de carbono es casi transparente a la luz visible, pero es un fuerte absorbente y radiador posterior de la radiación infrarroja, particularmente en las longitudes de onda de 12 a 18 micrones; en consecuencia, un aumento del dióxido de carbono atmosférico podría actuar, de forma muy similar al vidrio de un invernadero, para elevar la temperatura del aire inferior. [42]
El comité utilizó las reconstrucciones de temperatura global y los datos de dióxido de carbono recientemente disponibles de Charles David Keeling y sus colegas para llegar a sus conclusiones. Declararon que el aumento de los niveles de dióxido de carbono atmosférico era el resultado directo de la quema de combustibles fósiles. El comité concluyó que las actividades humanas eran lo suficientemente grandes como para tener un impacto global significativo, más allá del área en la que se llevan a cabo. "El hombre está llevando a cabo sin saberlo un vasto experimento geofísico", escribió el comité. [59]
El premio Nobel Glenn T. Seaborg , presidente de la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos, advirtió sobre la crisis climática en 1966: "Al ritmo que actualmente añadimos dióxido de carbono a nuestra atmósfera (seis mil millones de toneladas al año), en las próximas décadas el equilibrio térmico de la atmósfera podría alterarse lo suficiente como para producir cambios marcados en el clima, cambios que no tendríamos forma de controlar incluso si para entonces hubiéramos hecho grandes avances en nuestros programas de modificación del clima". [60]
El dióxido de carbono en la atmósfera tiene el efecto de un panel de vidrio en un invernadero. El contenido de CO2 normalmente se encuentra en un ciclo estable, pero recientemente el hombre ha comenzado a introducir inestabilidad mediante la quema de combustibles fósiles. ... Ahora hay un consenso bastante claro de que el contenido de CO2 aumentará un 25% para el año 2000. Esto podría aumentar la temperatura media cerca de la superficie de la Tierra en 7 grados Fahrenheit. Esto, a su vez, podría elevar el nivel del mar en 10 pies. Adiós Nueva York. Adiós Washington, por cierto. No tenemos datos sobre Seattle.
— Daniel Patrick Moynihan , 17 de septiembre de 1969 [61]
El Director de Asuntos Urbanos de la Casa Blanca,
analiza el efecto invernadero e
insta a construir un sistema de monitoreo
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Un estudio de 1968 realizado por el Instituto de Investigación de Stanford para el Instituto Americano del Petróleo señaló: [62]
Si la temperatura de la Tierra aumenta significativamente, se podría esperar que se produjeran una serie de acontecimientos, entre ellos el derretimiento del manto glaciar antártico, un aumento del nivel del mar, el calentamiento de los océanos y un aumento de la fotosíntesis ... Revelle señala que el hombre está ahora inmerso en un vasto experimento geofísico con su entorno, la Tierra. Es casi seguro que se producirán cambios significativos de temperatura para el año 2000 y que estos podrían provocar cambios climáticos.
En 1969, la OTAN fue la primera candidata a ocuparse del cambio climático a nivel internacional. Se planeó entonces establecer un centro de investigación e iniciativas de la organización en el área civil, que se ocupara de temas ambientales [63] como la lluvia ácida y el efecto invernadero . La sugerencia del presidente estadounidense Richard Nixon no tuvo mucho éxito con la administración del canciller alemán Kurt Georg Kiesinger . Pero los temas y el trabajo de preparación realizado sobre la propuesta de la OTAN por las autoridades alemanas ganaron impulso internacional (véase por ejemplo la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Medio Ambiente Humano de Estocolmo de 1970) cuando el gobierno de Willy Brandt comenzó a aplicarlos en la esfera civil. [63] [ aclaración necesaria ]
También en 1969, Mikhail Budyko publicó una teoría sobre la retroalimentación hielo-albedo , un elemento fundamental de lo que hoy se conoce como amplificación del Ártico . [64] El mismo año, William D. Sellers publicó un modelo similar . [65] Ambos estudios atrajeron una atención significativa, ya que insinuaron la posibilidad de una retroalimentación positiva descontrolada dentro del sistema climático global. [66]
En 1969, un memorando del director de Asuntos Urbanos de la Casa Blanca, Daniel Patrick Moynihan, intentó impresionar a la oficina del presidente estadounidense Nixon con la gravedad prevista del efecto invernadero. [61] Sin embargo, no se tomó ninguna medida, ni siquiera después de una iniciativa del 20 de diciembre de 1971 de la Oficina de Ciencia y Tecnología, "Determinar el cambio climático causado por el hombre y la naturaleza". [67] En la iniciativa, los asesores científicos de Nixon recomendaron una red internacional para monitorear las tendencias climáticas y el impacto humano en ellas. [68]
A principios de los años 1970, la evidencia de que los aerosoles estaban aumentando en todo el mundo y de que las series de temperaturas globales mostraban un enfriamiento animó a Reid Bryson y a algunos otros a advertir sobre la posibilidad de un enfriamiento severo. Las preguntas y preocupaciones planteadas por Bryson y otros lanzaron una nueva ola de investigación sobre los factores de dicho enfriamiento global. [59] Mientras tanto, la nueva evidencia de que el momento de las eras de hielo estaba determinado por ciclos orbitales predecibles sugería que el clima se enfriaría gradualmente, a lo largo de miles de años. Varios paneles científicos de este período de tiempo concluyeron que se necesitaba más investigación para determinar si era probable el calentamiento o el enfriamiento, lo que indica que la tendencia en la literatura científica aún no había llegado a un consenso. [69] [70] [71] Sin embargo, para el siglo siguiente, un estudio de la literatura científica de 1965 a 1979 encontró 7 artículos que predijeron el enfriamiento y 44 que predijeron el calentamiento (muchos otros artículos sobre el clima no hicieron ninguna predicción); los artículos sobre el calentamiento fueron citados con mucha más frecuencia en la literatura científica posterior. [59] La investigación sobre el calentamiento y los gases de efecto invernadero tuvo el mayor énfasis, con casi seis veces más estudios prediciendo el calentamiento que prediciendo el enfriamiento, lo que sugiere que la preocupación entre los científicos era en gran medida sobre el calentamiento mientras dirigían su atención hacia el efecto invernadero. [59]
En 1972, John Sawyer publicó el estudio Man-made Carbon Dioxide and the "Greenhouse" Effect [Dióxido de carbono creado por el hombre y el efecto invernadero] . [72] Resumió los conocimientos científicos de la época, la atribución antropogénica del dióxido de carbono como gas de efecto invernadero, su distribución y su aumento exponencial, hallazgos que todavía se mantienen en la actualidad. Además, predijo con precisión la tasa de calentamiento global para el período comprendido entre 1972 y 2000. [73] [74]
El aumento del 25% de CO2 previsto para finales de siglo corresponde, por tanto, a un aumento de 0,6 °C de la temperatura mundial, una cantidad algo superior a la variación climática de los últimos siglos . – John Sawyer, 1972
Los primeros registros satelitales recopilados a principios de la década de 1970 mostraron que la capa de nieve y hielo sobre el hemisferio norte estaba aumentando, lo que provocó un mayor escrutinio sobre la posibilidad de un enfriamiento global. [59] J. Murray Mitchell actualizó su reconstrucción de la temperatura global en 1972, que seguía mostrando un enfriamiento. [59] [75] Sin embargo, los científicos determinaron que el enfriamiento observado por Mitchell no era un fenómeno global. Los promedios globales estaban cambiando, en gran parte debido a los inviernos inusualmente severos experimentados por Asia y algunas partes de América del Norte en 1972 y 1973, pero estos cambios se limitaron principalmente al hemisferio norte. En el hemisferio sur, se observó la tendencia opuesta. Sin embargo, los inviernos severos pusieron la cuestión del enfriamiento global en el ojo público. [59]
Los principales medios de comunicación de la época exageraron las advertencias de la minoría que esperaba un enfriamiento inminente. Por ejemplo, en 1975, la revista Newsweek publicó un artículo titulado "El mundo en enfriamiento" que advertía de "señales ominosas de que los patrones climáticos de la Tierra han comenzado a cambiar". [76] El artículo se basó en estudios que documentaban el aumento de la nieve y el hielo en las regiones del hemisferio norte y en las preocupaciones y afirmaciones de Reid Bryson de que el enfriamiento global por aerosoles dominaría el calentamiento del dióxido de carbono. [59] El artículo continuaba afirmando que la evidencia del enfriamiento global era tan fuerte que los meteorólogos estaban teniendo "dificultades para seguirla". [76] El 23 de octubre de 2006, Newsweek publicó una actualización en la que afirmaba que se había "equivocado espectacularmente sobre el futuro a corto plazo". [77] Sin embargo, este artículo y otros similares tuvieron efectos duraderos en la percepción pública de la ciencia climática. [59]
(dentro de 60 años:) Debido al "efecto invernadero" del CO2 atmosférico, el aumento de la concentración provocará un calentamiento climático global de entre 0,5 y 5 °C.
... El efecto potencial sobre el medio ambiente de una fluctuación climática de tal rapidez podría ser catastrófico y exige una evaluación de impacto de una importancia y una dificultad sin precedentes. Un cambio climático rápido puede dar lugar a pérdidas de cosechas a gran escala en un momento en que el aumento de la población mundial somete a la agricultura a los límites de su productividad.
... La urgencia del problema se deriva de nuestra incapacidad para pasar rápidamente a fuentes de combustible no fósiles una vez que los efectos climáticos se hagan evidentes poco después del año 2000; ...
— Frank Press , 7 de julio de 1977 [78]
Asesor científico jefe del presidente estadounidense Carter
La cobertura mediática que anunciaba la llegada de una nueva era glacial dio lugar a la creencia de que ese era el consenso entre los científicos, a pesar de que la literatura científica no lo reflejaba. Cuando se hizo evidente que la opinión científica estaba a favor del calentamiento global, el público empezó a expresar dudas sobre la fiabilidad de la ciencia. [59] El argumento de que los científicos estaban equivocados sobre el enfriamiento global y, por lo tanto, podrían estar equivocados sobre el calentamiento global ha sido llamado "la falacia de la era glacial" por el autor de Time Bryan Walsh. [79]
En los dos primeros "Informes para el Club de Roma" de 1972 [80] y 1974 [81] se mencionaban los cambios climáticos antropogénicos causados por el aumento del CO2 y por el calor residual . Sobre este último, John Holdren escribió en un estudio [82] citado en el primer informe que "la contaminación térmica global no es nuestra amenaza ambiental más inmediata. Sin embargo, podría resultar la más inexorable si tenemos la suerte de evadir todas las demás". Estimaciones simples a escala global [83] que recientemente se han actualizado [84] y confirmado por cálculos de modelos más refinados [85] [86] muestran contribuciones notables del calor residual al calentamiento global después del año 2100, si sus tasas de crecimiento no se reducen fuertemente (por debajo del 2% anual promedio que se produjo desde 1973).
Se acumularon pruebas del calentamiento. En 1975, Manabe y Wetherald habían desarrollado un modelo climático global tridimensional que ofrecía una representación aproximadamente precisa del clima actual. Al duplicar el CO2 en la atmósfera del modelo, la temperatura global aumentó aproximadamente 2 °C. [87] Varios otros tipos de modelos informáticos dieron resultados similares: era imposible crear un modelo que ofreciera algo parecido al clima real y que no se produjera un aumento de la temperatura cuando aumentaba la concentración de CO2 .
En un desarrollo independiente, un análisis de núcleos de aguas profundas publicado en 1976 por Nicholas Shackleton y sus colegas mostró que la influencia dominante en el tiempo de las eras de hielo provenía de un cambio orbital de Milankovitch de 100.000 años. Esto fue inesperado, ya que el cambio en la luz solar en ese ciclo fue leve. El resultado enfatizó que el sistema climático está impulsado por retroalimentaciones y, por lo tanto, es muy susceptible a pequeños cambios en las condiciones. [17]
En 1977, un memorando (véase el recuadro de citas) del asesor científico principal del presidente Carter, Frank Press, advertía de la posibilidad de un cambio climático catastrófico. [78] Sin embargo, otras cuestiones (como los conocidos daños a la salud causados por los contaminantes y la necesidad de evitar la dependencia energética de otras naciones) parecían más urgentes e inmediatas. [78] El secretario de Energía , James Schlesinger, advirtió que "las implicaciones políticas de este asunto son todavía demasiado inciertas como para justificar la participación presidencial y las iniciativas políticas", y la industria de los combustibles fósiles comenzó a sembrar dudas sobre la ciencia climática. [78]
La Conferencia Mundial sobre el Clima de 1979 (del 12 al 23 de febrero) de la Organización Meteorológica Mundial concluyó que "parece plausible que una mayor cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera pueda contribuir a un calentamiento gradual de la atmósfera inferior, especialmente en latitudes más altas... Es posible que algunos efectos a escala regional y global puedan detectarse antes de finales de este siglo y que se vuelvan significativos antes de mediados del próximo siglo". [88]
En julio de 1979, el Consejo Nacional de Investigación de los Estados Unidos publicó un informe [89] que concluía (en parte):
Cuando se supone que el contenido de CO2 de la atmósfera se duplica y se alcanza el equilibrio térmico estadístico, los esfuerzos de modelado más realistas predicen un calentamiento superficial global de entre 2 °C y 3,5 °C, con mayores aumentos en latitudes altas. ... hemos intentado, pero no hemos podido, encontrar ningún efecto físico pasado por alto o subestimado que pudiera reducir los calentamientos globales actualmente estimados debidos a una duplicación del CO2 atmosférico a proporciones insignificantes o revertirlos por completo.
Una semana antes de que el presidente Carter dejara el cargo, el Consejo de Calidad Ambiental de la Casa Blanca (CEQ) emitió informes que incluían una sugerencia de limitar la temperatura media global a 2 °C por encima de los niveles preindustriales, un objetivo acordado en el acuerdo climático de París de 2015. [90]
A principios de los años 1980, la ligera tendencia al enfriamiento que se había producido entre 1945 y 1975 se había detenido. La contaminación por aerosoles había disminuido en muchas zonas debido a la legislación medioambiental y a los cambios en el uso de combustibles, y se hizo evidente que el efecto de enfriamiento de los aerosoles no iba a aumentar sustancialmente mientras los niveles de dióxido de carbono siguieran aumentando progresivamente.
Hansen y otros publicaron en 1981 el estudio Climate impact of increasing atmosphere carbon oxygen , y observaron:
Se ha demostrado que el calentamiento antropogénico causado por el dióxido de carbono debería superar el nivel de ruido de la variabilidad climática natural a finales de siglo, y hay una alta probabilidad de calentamiento en la década de 1980. Los posibles efectos sobre el clima en el siglo XXI incluyen la creación de regiones propensas a la sequía en América del Norte y Asia central como parte de un cambio de zonas climáticas, la erosión de la capa de hielo de la Antártida occidental con el consiguiente aumento mundial del nivel del mar y la apertura del legendario Paso del Noroeste. [91]
En 1982, los núcleos de hielo de Groenlandia perforados por Hans Oeschger , Willi Dansgaard y colaboradores revelaron oscilaciones dramáticas de temperatura en el espacio de un siglo en el pasado distante. [92] El más destacado de los cambios en su registro correspondió a la violenta oscilación climática del Younger Dryas observada en los cambios en los tipos de polen en los lechos de los lagos de toda Europa. Evidentemente, los cambios climáticos drásticos eran posibles en el transcurso de una vida humana.
En 1973, James Lovelock especuló que los clorofluorocarbonos (CFC) podrían tener un efecto de calentamiento global. En 1975, V. Ramanathan descubrió que una molécula de CFC podría ser 10.000 veces más eficaz en la absorción de la radiación infrarroja que una molécula de dióxido de carbono, lo que hace que los CFC sean potencialmente importantes a pesar de sus concentraciones muy bajas en la atmósfera. Si bien la mayoría de los primeros trabajos sobre los CFC se centraron en su papel en el agotamiento del ozono , en 1985 Ramanathan y otros demostraron que los CFC junto con el metano y otros gases traza podrían tener un efecto climático casi tan importante como los aumentos de CO 2 . En otras palabras, el calentamiento global llegaría el doble de rápido de lo que se había esperado. [93]
En 1985, una conferencia conjunta PNUMA/OMM/CIUC sobre la "Evaluación del papel del dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero en las variaciones climáticas y los impactos asociados" concluyó que "se espera" que los gases de efecto invernadero causen un calentamiento significativo en el próximo siglo y que cierto calentamiento es inevitable. [94]
Mientras tanto, los núcleos de hielo extraídos por un equipo franco-soviético en la estación Vostok de la Antártida mostraron que el CO2 y la temperatura habían subido y bajado juntos en amplias oscilaciones a lo largo de las eras glaciales pasadas. Esto confirmó la relación CO2 - temperatura de una manera totalmente independiente de los modelos climáticos informáticos , lo que reforzó firmemente el consenso científico emergente. Los hallazgos también apuntaron a poderosas retroalimentaciones biológicas y geoquímicas. [95]
En junio de 1988, James E. Hansen realizó una de las primeras evaluaciones de que el calentamiento causado por el hombre ya había afectado de manera mensurable al clima global. [96] Poco después, una " Conferencia Mundial sobre el Cambio Atmosférico: Implicancias para la Seguridad Global " reunió a cientos de científicos y otras personas en Toronto . Llegaron a la conclusión de que los cambios en la atmósfera debidos a la contaminación humana "representan una amenaza importante para la seguridad internacional y ya están teniendo consecuencias dañinas en muchas partes del mundo", y declararon que para 2005 el mundo haría bien en reducir sus emisiones un 20% por debajo del nivel de 1988. [97]
En la década de 1980 se produjeron importantes avances en relación con los desafíos ambientales globales. La Convención de Viena (1985) y el Protocolo de Montreal (1987) mitigaron el agotamiento del ozono . La lluvia ácida se reguló principalmente a nivel nacional y regional.
En 1988, la OMM estableció el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático con el apoyo del PNUMA. El IPCC continúa su trabajo hasta el día de hoy y publica una serie de informes de evaluación e informes complementarios que describen el estado de los conocimientos científicos en el momento en que se prepara cada informe. Los avances científicos durante este período se resumen aproximadamente una vez cada cinco o seis años en los Informes de Evaluación del IPCC que se publicaron en 1990 ( Primer Informe de Evaluación ), 1995 ( Segundo Informe de Evaluación ), 2001 ( Tercer Informe de Evaluación ), 2007 ( Cuarto Informe de Evaluación ), 2013/2014 ( Quinto Informe de Evaluación ) y 2021 Sexto Informe de Evaluación [102] . El informe de 2001 fue el primero en afirmar positivamente que era "probable" que el aumento de la temperatura global observado se debiera a las actividades humanas. La conclusión estuvo influenciada especialmente por el llamado gráfico de palo de hockey que muestra un aumento abrupto de la temperatura histórica simultáneamente con el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero, y por las observaciones de cambios en el contenido de calor del océano que tenían una "firma" que coincidía con el patrón que los modelos informáticos calcularon para el efecto del calentamiento de efecto invernadero. En el momento del informe de 2021, los científicos tenían muchas pruebas adicionales. Sobre todo, las mediciones de paleotemperaturas de varias épocas del pasado lejano y el registro de cambios de temperatura desde mediados del siglo XIX se podían comparar con las mediciones de los niveles de CO2 para proporcionar una confirmación independiente de los cálculos del modelo de supercomputadora.
Estos avances dependían fundamentalmente de enormes programas de observación que abarcaban todo el planeta. Desde la década de 1990, la investigación sobre el cambio climático histórico y moderno se expandió rápidamente. La coordinación internacional estuvo a cargo del Programa Mundial de Investigaciones Climáticas (establecido en 1980) y se orientó cada vez más a proporcionar información para los informes del IPCC. Las redes de medición como el Sistema Mundial de Observación de los Océanos , el Sistema Integrado de Observación del Carbono y el Sistema de Observación de la Tierra de la NASA permitieron monitorear las causas y los efectos del cambio en curso. La investigación también se amplió, vinculando muchos campos, como las ciencias de la Tierra, las ciencias del comportamiento, la economía y la seguridad .
Una cuestión históricamente importante en la investigación sobre el cambio climático ha sido la relativa importancia de la actividad humana y las causas naturales durante el período de registro instrumental . En el Segundo Informe de Evaluación (SEI) de 1995, el IPCC hizo la declaración, ampliamente citada, de que "el balance de las pruebas sugiere una influencia humana discernible en el clima global". La frase "balance de las pruebas" sugería el estándar de prueba del common law (inglés) requerido en los tribunales civiles en contraposición a los penales: no tan alto como "más allá de toda duda razonable". En 2001, el Tercer Informe de Evaluación (TIE) afinó esta afirmación, diciendo que "hay pruebas nuevas y más sólidas de que la mayor parte del calentamiento observado en los últimos 50 años es atribuible a las actividades humanas". [103] El Cuarto Informe de Evaluación (IE4) de 2007 reforzó esta conclusión:
Otras conclusiones del Cuarto Informe de Evaluación del IPCC incluyen:
A continuación se enumeran algunos resultados de estudios científicos sobre este tema:
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. [117] En la década de 1980, los términos calentamiento global y cambio climático se volvieron más comunes, y a menudo se usaban indistintamente. [118] [119] [120] 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. [117]
El cambio climático también se puede utilizar de forma más amplia para incluir los cambios en el clima que han ocurrido a lo largo de la historia de la Tierra. [121] El calentamiento global , utilizado ya en 1975 [122] , 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 . [123] Desde la década de 2000, el cambio climático ha aumentado su uso. [124] 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 . [125] [126]Los primeros trabajos de Joseph Fourier descubrieron que un invernadero se calienta principalmente debido al atrapamiento de radiación. Esto es análogo al atrapamiento de radiación en la atmósfera, lo que dio origen al término " efecto invernadero ". [127]
Un experimento realizado por el profesor RW Wood en 1909 le llevó a rechazar el atrapamiento de la radiación, afirmando que un invernadero se calienta simplemente debido al bloqueo de la convección. [128] Esta se ha convertido en una opinión generalizada en la comunidad científica. [129] [130] [131] [132] Además, el resultado de Wood se ha utilizado para rechazar la analogía y para dudar de la existencia de un efecto invernadero en la atmósfera. [133] [134] [135] [136] Experimentos recientes han desacreditado la afirmación de Wood, encontrando que el atrapamiento de la radiación es la causa dominante del calentamiento en un invernadero. [137] [138] [139]
Ha habido intentos de generar controversia pública sobre la precisión del registro instrumental de temperatura basándose en el efecto de isla de calor urbana , la calidad de la red de estaciones de superficie y afirmaciones de que ha habido ajustes injustificados en el registro de temperatura. [140] [141]
Las estaciones meteorológicas que se utilizan para calcular los registros de temperatura global no están distribuidas uniformemente por todo el planeta, y su distribución ha cambiado con el tiempo. Había un pequeño número de estaciones meteorológicas en la década de 1850, y el número no alcanzó las más de 3000 actuales hasta el período de 1951 a 1990 [142]
El Tercer Informe de Evaluación (TAR) del IPCC de 2001 reconoció que la isla de calor urbana es un efecto local importante, pero citó análisis de datos históricos que indican que el efecto de la isla de calor urbana en la tendencia de la temperatura global no es más de 0,05 °C (0,09 °F) grados hasta 1990. [143] Peterson (2003) no encontró ninguna diferencia entre el calentamiento observado en las zonas urbanas y rurales. [144]
Parker (2006) descubrió que no había diferencia en el calentamiento entre las noches tranquilas y las noches ventosas. Dado que el efecto de isla de calor urbana es más fuerte en las noches tranquilas y es débil o inexistente en las noches ventosas, esto se tomó como evidencia de que las tendencias de temperatura global no están significativamente contaminadas por los efectos urbanos. [145] Pielke y Matsui publicaron un artículo en el que no estaban de acuerdo con las conclusiones de Parker. [146]
En 2005, Roger A. Pielke y Stephen McIntyre criticaron el registro instrumental de temperatura de los Estados Unidos y los ajustes al mismo, y Pielke y otros criticaron la mala calidad de la ubicación de varias estaciones meteorológicas en los Estados Unidos. [147] [148] Un estudio de 2010 examinó la ubicación de las estaciones de temperatura y descubrió que las estaciones de medición que estaban mal ubicadas mostraban un ligero sesgo frío en lugar del sesgo cálido que los negacionistas habían postulado. [149] [150]
El grupo de Temperatura de la Superficie de la Tierra de Berkeley llevó a cabo una evaluación independiente de los registros de temperatura terrestre, que examinó las cuestiones planteadas por los negacionistas, como el efecto de isla de calor urbano, la mala calidad de las estaciones y el riesgo de sesgo en la selección de datos. Los resultados preliminares, hechos públicos en octubre de 2011, encontraron que estos factores no habían sesgado los resultados obtenidos por la NOAA, el Centro Hadley junto con la Unidad de Investigación Climática ( HadCRUT ) y el GISS de la NASA en estudios anteriores. El grupo también confirmó que en los últimos 50 años la superficie terrestre se calentó en 0,911 °C, y sus resultados coincidieron estrechamente con los obtenidos de estos estudios anteriores. [151] [152] [153] [154]
Los modelos de circulación general y las consideraciones físicas básicas predicen que en los trópicos la temperatura de la troposfera debería aumentar más rápidamente que la temperatura de la superficie. Un informe de 2006 al Programa Científico del Cambio Climático de los Estados Unidos señaló que los modelos y las observaciones coincidían en esta amplificación para escalas de tiempo mensuales e interanuales, pero no para escalas de tiempo decenales en la mayoría de los conjuntos de datos observados. Las técnicas de medición y análisis mejoradas han conciliado esta discrepancia: las temperaturas superficiales corregidas de las boyas y los satélites son ligeramente más frías y las mediciones corregidas de la troposfera tropical por satélite y radiosonda son ligeramente más cálidas. [155] Las mediciones de temperatura por satélite muestran que las temperaturas troposféricas están aumentando a "tasas similares a las de la temperatura de la superficie", lo que llevó al IPCC a concluir en 2007 que esta discrepancia está conciliada. [156]
La hipótesis del iris fue una hipótesis propuesta por Richard Lindzen y sus colegas en 2001 que sugería que el aumento de la temperatura de la superficie del mar en los trópicos daría lugar a una reducción de las nubes cirros y, por tanto, a una mayor fuga de radiación infrarroja de la atmósfera terrestre . Su estudio de los cambios observados en la cobertura de nubes y los efectos modelados sobre la radiación infrarroja liberada al espacio como resultado parecía apoyar la hipótesis. [157] Se planteó la hipótesis de que esta fuga de radiación infrarroja sugerida era una retroalimentación negativa en la que un calentamiento inicial daría lugar a un enfriamiento general de la superficie.
La idea del efecto iris de las nubes cirros para atrapar la radiación saliente era razonable, pero ignoraba el efecto compensatorio más grande en el bloqueo de los rayos solares entrantes y los efectos de los cambios en la altitud de las nubes. [158] : 92 [159] Además, se encontraron varios errores en los artículos. [160] [161] Por esta razón, el efecto iris ya no juega un papel en el consenso científico actual sobre el cambio climático .El cambio climático causado por las emisiones de gases de efecto invernadero de las actividades humanas ocurre en todas partes de la Tierra, y aunque la Antártida es menos vulnerable a él que cualquier otro continente, [162] se ha observado el cambio climático en la Antártida . Desde 1959, ha habido un aumento de temperatura promedio de >0,05 °C/década desde 1957 en todo el continente, aunque había sido desigual. [163] La Antártida occidental se calentó más de 0,1 °C/década desde la década de 1950 hasta la década de 2000, y la expuesta península Antártica se ha calentado 3 °C (5,4 °F) desde mediados del siglo XX. [164] La Antártida oriental , más fría y estable, había estado experimentando un enfriamiento hasta la década de 2000. [165] [166] Alrededor de la Antártida, el océano Austral ha absorbido más calor oceánico que cualquier otro océano, [167] y ha experimentado un fuerte calentamiento a profundidades inferiores a los 2000 m (6600 pies). [168] : 1230 Alrededor de la Antártida occidental, el océano se ha calentado 1 °C (1,8 °F) desde 1955. [164]
El calentamiento del océano Austral alrededor de la Antártida ha causado el debilitamiento o colapso de las plataformas de hielo , que flotan justo en la costa de los glaciares y los estabilizan. Muchos glaciares costeros han estado perdiendo masa y retrocediendo, causando una pérdida neta anual de hielo en toda la Antártida, [168] : 1264 aunque la capa de hielo de la Antártida Oriental continúa ganando hielo en el interior. Para 2100, se espera que la pérdida neta de hielo de la Antártida agregue alrededor de 11 cm (5 pulgadas) al aumento global del nivel del mar . La inestabilidad de la capa de hielo marina puede hacer que la Antártida Occidental contribuya con decenas de centímetros más si se activa antes de 2100. [168] : 1270 Con un mayor calentamiento, la inestabilidad sería mucho más probable y podría duplicar el aumento global del nivel del mar del siglo XXI. [169] [170] [171]
Los 1100-1500 mil millones de toneladas (GT) de agua dulce derretida por año del hielo diluyen el agua salina del fondo antártico , [172] [173] debilitando la célula inferior de la circulación de retorno del Océano Austral (SOOC). [168] : 1240 Según algunas investigaciones, un colapso total de la SOOC puede ocurrir entre 1,7 °C (3,1 °F) y 3 °C (5,4 °F) de calentamiento global, [174] aunque se espera que los efectos completos ocurran durante varios siglos; estos incluyen menos precipitaciones en el hemisferio sur pero más en el hemisferio norte , una disminución final de las pesquerías en el Océano Austral y un colapso potencial de ciertos ecosistemas marinos . [175] Si bien muchas especies antárticas permanecen sin descubrir, hay aumentos documentados en la flora antártica , [176] y la fauna grande como los pingüinos ya están teniendo dificultades para conservar un hábitat adecuado. En tierras sin hielo, el permafrost se descongela liberando gases de efecto invernadero y contaminación que antes estaba congelada. [177]
Es probable que la capa de hielo de la Antártida occidental se derrita por completo [178] [179] [180] a menos que las temperaturas se reduzcan en 2 °C (3,6 °F) por debajo de los niveles de 2020. [181] La pérdida de esta capa de hielo tardaría entre 2.000 y 13.000 años, [182] [183] aunque varios siglos de altas emisiones de gases de efecto invernadero podrían acortar este tiempo a 500 años. [184] Se produciría un aumento del nivel del mar de 3,3 m (10 pies 10 pulgadas) si la capa de hielo colapsa, dejando capas de hielo en las montañas, y de 4,3 m (14 pies 1 pulgada) si esas capas de hielo también se derriten. [185] El rebote isostático puede contribuir con 1 m (3 pies 3 pulgadas) adicional al nivel global del mar durante otros 1.000 años. [184] La capa de hielo de la Antártida Oriental, mucho más estable, puede causar sólo un aumento del nivel del mar de 0,5 m (1 ft 8 in) a 0,9 m (2 ft 11 in) desde el nivel actual de calentamiento, una pequeña fracción de los 53,3 m (175 ft) contenidos en la capa de hielo completa. [186] Con un calentamiento global de alrededor de 3 °C (5,4 °F), áreas vulnerables como la cuenca Wilkes y la cuenca Aurora pueden colapsar en alrededor de 2.000 años, [182] [183] potencialmente añadiendo hasta 6,4 m (21 ft 0 in) al nivel del mar. [184] El derretimiento completo y la desaparición de la capa de hielo de la Antártida Oriental requerirían al menos 10.000 años y sólo ocurriría si el calentamiento global alcanza los 5 °C (9,0 °F) a 10 °C (18 °F). [182] [183]Algunos negacionistas del cambio climático han argumentado que la variación solar contribuye significativamente al calentamiento global observado, lo que reduciría la importancia relativa de las causas provocadas por el hombre. Sin embargo, esto no está respaldado por el consenso científico sobre el cambio climático . Los científicos rechazan la idea de que el calentamiento observado en el registro de la temperatura media global de la superficie desde aproximadamente 1850 sea el resultado de las variaciones solares: "El rápido aumento observado en las temperaturas medias globales después de 1985 no puede atribuirse a la variabilidad solar, cualquiera sea el mecanismo que se invoque y sin importar cuánto se amplifique la variación solar". [187]
La posición de consenso es que la radiación solar puede haber aumentado en 0,12 W/m2 desde 1750, en comparación con 1,6 W/m2 del forzamiento antropogénico neto. [188] : 3 Ya en 2001, el Tercer Informe de Evaluación del IPCC había encontrado que, "Se estima que el cambio combinado en el forzamiento radiativo de los dos principales factores naturales (variación solar y aerosoles volcánicos) es negativo durante las últimas dos, y posiblemente las últimas cuatro, décadas". [189]
Algunos estudios afirman que el nivel actual de actividad solar es históricamente alto, tal como lo determina la actividad de las manchas solares y otros factores. La actividad solar podría afectar al clima ya sea por variación en la producción de energía solar o, de manera más especulativa, por un efecto indirecto en la cantidad de formación de nubes . Solanki y sus colaboradores sugieren que la actividad solar durante los últimos 60 a 70 años puede estar en su nivel más alto en 8.000 años, sin embargo, dijeron que "es poco probable que la variabilidad solar haya sido la causa dominante del fuerte calentamiento durante las últimas tres décadas", y concluyeron que "como máximo el 30% del fuerte calentamiento desde [1970] puede ser de origen solar". [190] Otros no están de acuerdo con el estudio, sugiriendo que otros niveles de actividad comparablemente altos se han producido varias veces en los últimos miles de años. [191] Concluyeron que "las reconstrucciones de la actividad solar nos dicen que solo una fracción menor del calentamiento global reciente puede explicarse por la variable Sol". [192]
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El papel de la actividad solar en el cambio climático también se ha calculado a lo largo de períodos de tiempo más largos utilizando conjuntos de datos "proxy", como los anillos de los árboles . [193] Los modelos indican que las fuerzas solares y volcánicas pueden explicar períodos de calor y frío relativos entre el año 1000 y el 1900 d . C. , pero se necesitan fuerzas inducidas por el hombre para reproducir el calentamiento de finales del siglo XX. [194]
Otra línea de evidencia que demuestra que el sol no ha causado el cambio climático reciente proviene del análisis de cómo han cambiado las temperaturas en diferentes niveles de la atmósfera de la Tierra. [195]
La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (US EPA, 2009) respondió a los comentarios públicos sobre la atribución del cambio climático. [196] Varios comentaristas habían argumentado que el cambio climático reciente podría atribuirse a cambios en la irradiancia solar. Según la US EPA (2009), esta atribución no fue apoyada por la mayor parte de la literatura científica . Citando el trabajo del IPCC (2007), la US EPA señaló la baja contribución de la irradiancia solar al forzamiento radiativo desde el inicio de la Revolución Industrial en 1750. Durante este período de tiempo (1750 a 2005), [197] la contribución estimada de la irradiancia solar al forzamiento radiativo fue del 5% del valor del forzamiento radiativo combinado debido a los aumentos en las concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono, metano y óxido nitroso (ver gráfico opuesto).
Los científicos del clima han estudiado el papel del Sol en el cambio climático reciente. Desde 1978, la radiación solar emitida por el Sol se mide mediante satélites [198] :6 con mucha más precisión de lo que era posible hacerlo desde la superficie. Estas mediciones indican que la irradiancia solar total del Sol no ha aumentado desde 1978, por lo que el calentamiento durante los últimos 30 años no puede atribuirse directamente a un aumento de la energía solar total que llega a la Tierra (véase el gráfico anterior, a la izquierda). En las tres décadas transcurridas desde 1978, la combinación de la actividad solar y volcánica probablemente tuvo una ligera influencia de enfriamiento en el clima. [199]
Los modelos climáticos se han utilizado para examinar el papel del Sol en el cambio climático reciente. [200] Los modelos no pueden reproducir el rápido calentamiento observado en las últimas décadas cuando sólo tienen en cuenta las variaciones en la irradiancia solar total y la actividad volcánica. Sin embargo, los modelos pueden simular los cambios de temperatura observados en el siglo XX cuando incluyen todos los factores externos más importantes, incluidas las influencias humanas y los factores naturales. Como ya se ha dicho, Hegerl et al. (2007) concluyeron que el efecto de los gases de efecto invernadero había causado "muy probablemente" la mayor parte del calentamiento global observado desde mediados del siglo XX. Al llegar a esta conclusión, Hegerl et al. (2007) admitieron la posibilidad de que los modelos climáticos hubieran subestimado el efecto del efecto de los factores solares. [201]
Los modelos y observaciones (ver figura arriba, en el medio) muestran que los gases de efecto invernadero resultan en el calentamiento de la atmósfera inferior en la superficie (llamada troposfera ) pero en el enfriamiento de la atmósfera superior (llamada estratosfera ). [202] El agotamiento de la capa de ozono por refrigerantes químicos también ha resultado en un efecto de enfriamiento en la estratosfera. Si el Sol fuera responsable del calentamiento observado, se esperaría un calentamiento de la troposfera en la superficie y un calentamiento en la parte superior de la estratosfera a medida que el aumento de la actividad solar repondría el ozono y los óxidos de nitrógeno . [203] La estratosfera tiene un gradiente de temperatura inverso al de la troposfera, de modo que a medida que la temperatura de la troposfera se enfría con la altitud, la estratosfera aumenta con la altitud. Las células de Hadley son el mecanismo por el cual el ozono generado ecuatorial en los trópicos (área de mayor irradiancia UV en la estratosfera) se mueve hacia los polos. Los modelos climáticos globales sugieren que el cambio climático puede ensanchar las células de Hadley y empujar la corriente en chorro hacia el norte, expandiendo así la región tropical y dando como resultado condiciones más cálidas y secas en esas áreas en general. [204]
Algunos han argumentado que el Sol es responsable del cambio climático observado recientemente. [205] El calentamiento en Marte fue citado como evidencia de que el calentamiento global en la Tierra estaba siendo causado por cambios en el Sol. [206] [207] [208] Esto ha sido desacreditado por los científicos: "Los tambaleos en la órbita de Marte son la principal causa de su cambio climático en la era actual" (ver también forzamiento orbital ). [209] Además, hay explicaciones alternativas de por qué se había producido el calentamiento en Tritón, Plutón, Júpiter y Marte. [208]
La opinión de que los rayos cósmicos podrían proporcionar el mecanismo por el cual los cambios en la actividad solar afectan el clima no está respaldada por la literatura. [210] Solomon et al. (2007) [211] afirman:
[...] la serie temporal de rayos cósmicos no parece corresponderse con la cobertura nubosa total global después de 1991 ni con la cobertura nubosa global de bajo nivel después de 1994. Junto con la falta de un mecanismo físico comprobado y la plausibilidad de otros factores causales que afecten a los cambios en la cobertura nubosa, esto hace que la asociación entre los cambios inducidos por los rayos cósmicos galácticos en los aerosoles y la formación de nubes sea controvertida.
Estudios realizados en 2007 y 2008 no encontraron ninguna relación entre el calentamiento de las últimas décadas y los rayos cósmicos. [212] [213] Pierce y Adams (2009) [214] utilizaron un modelo para simular el efecto de los rayos cósmicos en las propiedades de las nubes. Llegaron a la conclusión de que el efecto hipotético de los rayos cósmicos era demasiado pequeño para explicar el cambio climático reciente. [214] Los autores de ese estudio señalaron que sus hallazgos no descartaban una posible conexión entre los rayos cósmicos y el cambio climático, y recomendaron que se realizaran más investigaciones. [215]
Erlykin et al. (2009) [216] encontraron que la evidencia mostraba que las conexiones entre la variación solar y el clima tenían más probabilidades de estar mediadas por la variación directa de la insolación que por los rayos cósmicos, y concluyeron: "Por lo tanto, dentro de nuestras suposiciones, el efecto de la variación de la actividad solar, ya sea por irradiancia solar directa o por la variación de las tasas de rayos cósmicos, debe ser menor a 0,07 °C desde 1956, es decir, menos del 14% del calentamiento global observado". Carslaw (2009) [217] y Pittock (2009) [218] revisaron la literatura reciente e histórica en este campo y continúan encontrando que el vínculo entre los rayos cósmicos y el clima es tenue, aunque alientan la investigación continua.
Henrik Svensmark ha sugerido que la actividad magnética del sol desvía los rayos cósmicos y que esto puede influir en la generación de núcleos de condensación de nubes y, por lo tanto, tener un efecto sobre el clima. [219]
En 2011, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente analizó cómo podrían evolucionar las emisiones mundiales hasta el año 2020 en función de diferentes decisiones políticas. [220] : 7 Convocaron a 55 científicos y expertos de 28 grupos científicos de 15 países. Las proyecciones, suponiendo que no se hicieran nuevos esfuerzos para reducir las emisiones o basándose en la tendencia hipotética de "seguir como hasta ahora" , [221] sugirieron unas emisiones globales en 2020 de 56 gigatoneladas de CO
2-equivalente (Gt CO
2-eq), con un rango de 55-59 Gt de CO
2-eq. [220] : 12 Al adoptar una línea de base diferente en la que se cumplieran los compromisos del Acuerdo de Copenhague en su forma más ambiciosa, la emisión global proyectada para 2020 todavía alcanzará las 50 gigatoneladas de CO
2. [222] Siguiendo la tendencia actual, particularmente en el caso de la forma de baja ambición, se espera un aumento de temperatura de 3 ° Celsius para fines del siglo, lo que se estima traerá graves consecuencias ambientales, económicas y sociales. [223]
El informe también consideró el efecto sobre las emisiones de las políticas propuestas por las Partes de la CMNUCC para abordar el cambio climático. Suponiendo que los esfuerzos más estrictos para limitar las emisiones conduzcan a emisiones globales proyectadas en 2020 de entre 49 y 52 Gt de CO
2-eq, con una estimación mediana de 51 Gt de CO
2-eq. [220] : 12 Suponiendo que los esfuerzos menos estrictos para limitar las emisiones conduzcan a emisiones globales proyectadas en 2020 de entre 53 y 57 Gt de CO
2-eq, con una estimación media de 55 Gt de CO
2-ecuación [220] : 12
{{cite book}}: |work=ignorado ( ayuda ){{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite book}}: |work=ignorado ( ayuda )Su publicación en 1890 de observaciones infrarrojas en el Observatorio Allegheny de Pittsburgh junto con Frank Washington Very fue utilizada por Svante Arrhenius para realizar los primeros cálculos sobre el efecto invernadero.
{{cite book}}: CS1 maint: nombres múltiples: lista de autores ( enlace ) CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )Es un nombre inapropiado porque no es así como funciona el invernadero de una floristería, pero es un punto muy menor.
De manera análoga, pero a través de un proceso físico diferente, el efecto invernadero de la Tierra calienta la superficie del planeta.
"La publicación clave que explica que los invernaderos se mantienen calientes menos por las propiedades de radiación del vidrio que porque el aire caliente no puede elevarse y volar; véase Wood (1909); para la ciencia..."
Nota: Este proceso atmosférico se conoce como efecto invernadero, ya que tanto la atmósfera como el invernadero actúan de una manera que retiene la energía en forma de calor. Sin embargo, esta es una analogía imperfecta....
{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactivo a partir de marzo de 2024 ( enlace )En resumen, no encontramos evidencia de que las tendencias de temperatura promedio de CONUS estén infladas debido a la mala ubicación de las estaciones... La razón por la cual la exposición de la estación no juega un papel obvio en las tendencias de temperatura probablemente justifique una investigación más profunda.
Hay muchos estudios
paleoclimáticos
interesantes que sugieren que la variabilidad solar tuvo una influencia en el clima preindustrial. También existen algunos estudios de detección y atribución que utilizan modelos climáticos globales que sugieren que hubo una influencia detectable de la variabilidad solar en la primera mitad del siglo XX y que las variaciones del forzamiento radiativo solar fueron amplificadas por algún mecanismo que, hasta ahora, se desconoce. Sin embargo, estos hallazgos no son relevantes para ningún debate sobre el cambio climático moderno. Nuestros resultados muestran que el rápido aumento observado en las temperaturas medias globales después de 1985 no puede atribuirse a la variabilidad solar, cualquiera sea el mecanismo que se invoque y sin importar cuánto se amplifique la variación solar.
{{cite book}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )Nuestros resultados muestran que el rápido aumento observado en las temperaturas medias globales después de 1985 no se puede atribuir a la variabilidad solar, cualquiera de los mecanismos que se invoque y sin importar cuánto se amplifique la variación solar.
Fuentes de dominio público
Este artículo incorpora material de dominio público de EPA (2009), Endangerment and Cause or Contribute Findings for Greenhouse Gases under Section 202(a) of the Clean Air Act. Respuesta de la EPA a los comentarios públicos, Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA), archivado desde el original el 14 de agosto de 2012 , consultado el 23 de junio de 2011. Este artículo incorpora material de dominio público de Karl, TR; Melillo. J.; Peterson, T.; Hassol, SJ, eds. (2009). Impactos del cambio climático global en los Estados Unidos (PDF) . Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-14407-0. Archivado (PDF) del original el 15 de noviembre de 2019 . Consultado el 23 de diciembre de 2017 .El estado de dominio público de este informe se puede encontrar en la página 4 de la fuente.