Calentamiento global

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Media global del cambio de temperatura en la tierra y el mar en 1880-2010, respecto a la media de 1951-1980. La línea negra es la media anual y la línea roja es la media móvil de 5 años. Las barras verdes muestran estimaciones de la incertidumbre. Fuente: [http://data.giss.nasa.gov/gistemp/ NASA GISS]
Media global del cambio de temperatura en la tierra y el mar en 1880-2010, respecto a la media de 1951-1980. La línea negra es la media anual y la línea roja es la media móvil de 5 años. Las barras verdes muestran estimaciones de la incertidumbre. Fuente: NASA GISS
GISS temperature 2000-09 lrg.png
El mapa muestra la anomalía promedio de la temperatura media en 10 años (2000-2009) respecto a la media 1951-1980. Los mayores aumentos de temperatura se presentan en el Ártico y la Península Antártica. Fuente: Observatorio de La Tierra de la NASA[1]
El mapa muestra la anomalía promedio de la temperatura media en 10 años (2000-2009) respecto a la media 1951-1980. Los mayores aumentos de temperatura se presentan en el Ártico y la Península Antártica. Fuente: Observatorio de La Tierra de la NASA[1]
Combustibles fósiles relacionados a las emisiones de dióxido de carbono (CO2) comparadas con cinco de los escenarios de emisión "SRES" de IPCC. Las mesetas se vinculan a recesiones globales. Fuente: Skeptical Science.
Combustibles fósiles relacionados a las emisiones de dióxido de carbono (CO2) comparadas con cinco de los escenarios de emisión "SRES" de IPCC. Las mesetas se vinculan a recesiones globales. Fuente: Skeptical Science.
Comparación entre los registros de superficie (azul) y satélite (rojo: UAH, de color verde: RSS) de la temperatura media mundial desde 1979 hasta 2009. Tendencia lineal trazada desde el año 1982.
Comparación entre los registros de superficie (azul) y satélite (rojo: UAH, de color verde: RSS) de la temperatura media mundial desde 1979 hasta 2009. Tendencia lineal trazada desde el año 1982.

El calentamiento global es el aumento observado en el último siglo en la temperatura media del sistema climático de la Tierra.[2] Desde 1971, el 90 % del incremento energético se ha almacenado en los océanos, principalmente en los primeros 700 metros superficiales.[3] A pesar del papel dominante de los mares en almacenar la energía, el término calentamiento global también se usa para referirse a los incrementos en la temperatura media del aire y mar de la superficie de la Tierra.[4] Desde principios del siglo XX, esta temperatura global ha aumentado alrededor de 0,8 °C, de los cuales dos tercios ha ocurrido desde 1980.[5] Cada una de las últimas tres décadas ha sido sucesivamente más cálida en la superficie terrestre que cualquier otra década precedente desde 1850.[6]

La comprensión científica de la causa del calentamiento global ha ido en aumento. En su cuarta evaluación (AR4 2007) de la literatura científica pertinente, el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) informó que los científicos estaban más del 90 % seguros de que la mayor parte del calentamiento global estaba siendo causado por las crecientes concentraciones de gases de efecto invernadero producidos por las actividades humanas (antropogénico).[7] [8] [9] En 2010 dicha conclusión fue reconocida por las academias nacionales de ciencias de todos los países industrializados.[10] [a]

Confirmando estos hallazgos en 2013, el IPCC afirmó que el mayor impulsor del calentamiento global son las emisiones de dióxido de carbono (CO2) procedentes de la combustión de combustibles fósiles, la producción de cemento y los cambios de uso del suelo como la deforestación.[12] Su informe de 2013 declara:

Se ha detectado la influencia humana en el calentamiento de las atmósfera y el océano, en cambios en el ciclo global del agua, en reducciones en nieve e hielo, en ascenso de la media global del nivel del mar y cambios en algunos climas extremos. Esta evidencia de la influencia humana ha crecido desde AR4. Es extremadamente probable (95-100 %) que la influencia humana ha sido la causa dominante del calentamiento observado desde la mitad del siglo XX.

IPCC AR5 WG1 Resumen para responsables de políticas[13]

Se ha resumido proyecciones de modelos climáticos en el quinto informe de evaluación (AR5) de 2013 por el IPCC. Estas indican que la temperatura superficial global subirá probablemente otro 0,3 °C durante el siglo XXI en el escenario de emisión más bajo mediante mitigaciones estrictas y 2,6 °C para el mayor.[14] Los rangos en estos estimados surgen del uso de modelos con diferente sensibilidad a las concentraciones de gases de efecto invernaderos.[15] [16]

Los futuros cambios climáticos e impactos asociados variarán de una región a otra alrededor del globo.[17] [18] Los efectos de un incremento en las temperaturas globales incluyen una subida en los nivel del mar y un cambio en la cantidad y los patrones de las precipitaciones, además de una probable expansión de los desiertos subtropicales.[19] Se espera que el calentamiento sea mayor en el Ártico, con el continuo retroceso de los glaciares, el permafrost y la banquisa. Otros efectos probables del calentamiento incluyen fenómenos meteorológicos extremos más frecuentes, tales como olas de calor, sequías y lluvias torrenciales; la acidificación del océano, y extinción de especies debido a cambiantes regímenes de temperatura. Efectos humanos significativos incluyen la amenaza a la seguridad alimentaria por la disminución del rendimiento de cosechas y la perdida de hábitat por inundación.[20] [21]

Las posibles respuestas al calentamiento global incluyen la mitigación mediante la reducción de las emisiones, la adaptación a sus efectos, construcción de sistemas resilientes a sus efectos y una posible ingeniería climática futura. La mayoría de los países son parte de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC),[22] cuyo objetivo último es prevenir un cambio climático antropogénico peligroso.[23] Los miembros de la UNFCCC han adoptado una serie de las políticas destinadas a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero[24] [25] [26] [27] y ayudar en la adaptación al calentamiento global.[24] [27] [28] [29] Los firmantes de la CMNUCC han acordado que se requieren grandes reducciones en las emisiones[30] y que el calentamiento global futuro debe limitarse a menos de 2,0 °C con respecto al nivel preindustrial.[30] [b] Informes publicados en 2011 por el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente[31] y la Agencia Internacional de la Energía[32] sugieren que los esfuerzos hasta principios del siglo XXI para reducir las emisiones podrían ser inadecuados para satisfacer la meta de 2 °C de la CMNUCC.

Las emisiones de gases de efecto invernadero crecieron 2,2 % anual entre 2000 y 2010, comparado con el 1,3% por año entre 1970 y 2000.[33] China actualmente lidera las emisiones globales de CO2.

Cambios térmicos observados

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Temperaturas medias de los últimos 2000 años según distintas reconstrucciones a partir de proxies climáticos, suavizadas por decenio, con el registro instrumental de temperaturas sobrepuesto en negro. Se aprecia un primer máximo relativo en el Periodo cálido medieval, luego un mínimo en la Pequeña edad de hielo y por último un máximo absoluto en el año 2004.
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Gráfico de NOAA con las anomalías de la temperaturas anuales del globo en 1950–2012, mostrando la Oscilación del sur del Niño.
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La Tierra ha estado en un desequilibrio radiativo al menos desde la década de 1970, donde menos energía abandona la atmósfera que la que ingresa. La mayoría de esta energía extra se ha almacenado en los océanos.[34] Es muy probable que las actividades humanas contribuyeron sustancialmente al incremento en el contenido oceánico de calor.[35]

La temperatura promedio de la superficie de la Tierra aumentó 0,74 ± 0,18 °C en el periodo 1906–2005. La velocidad de calentamiento en la mitad de dicho periodo fue casi el doble que aquella para el periodo completo (0.13 ± 0.03 °C por década, versus 0.07 ± 0.02 °C por década). El efecto isla de calor es muy pequeño, estimado en menos de 0,002 °C de calentamiento por década desde 1900.[36] Las temperaturas en la troposfera inferior se han incrementado entre 0,13 y 0,22 °C por década desde 1979, de acuerdo con las mediciones de temperatura por satélite. Los proxys climáticos demuestran que la temperatura se ha mantenido relativamente estable durante los mil o dos mil años antes de 1850, con fluctuaciones que varían regionalmente tales como el Período cálido medieval y la Pequeña edad de hielo.[37]

El calentamiento que se evidencia en los registros de temperatura instrumental es coherente con una amplia gama de observaciones, de acuerdo con lo documentado por muchos equipos científicos independientes.[38] Algunos ejemplos son el aumento del nivel del mar (debido a la fusión de la nieve y el hielo y porque el agua por encima de 3,98 °C se expande cuando se calienta),[39] el derretimiento generalizado de la nieve y el hielo,[40] el aumento del contenido oceánico de calor,[38] el aumento de la humedad,[38] y la precocidad de los eventos primaverales,[41] por ejemplo, la floración de las plantas.[42] La probabilidad de que estos cambios pudiesen haber ocurrido por azar es virtualmente cero.[38]

Estimaciones recientes del Goddard Institute for Space Studies (GISS) de la NASA y el National Climatic Data Center indican que el 2005 y el 2010 empataron en el puesto del año más caluroso del planeta desde que se dispone de instrumental de mediciones extendido y confiable a finales del siglo XIX, superando a 1998 por algunas centésimas de grado.[43] [44] [45] Estimaciones de la Climatic Research Unit (CRU) marcan al 2005 como el segundo año más caliente, por detrás de 1998 y delante de 2003 y 2010 empatados en el tercer año más cálido, sin embargo, "el error de estimación para años individuales [...] es al menos diez veces más grande que las diferencias entre estos tres años".[46] La Organización Meteorológica Mundial (OMM) en su Declaración de la OMM sobre el estado del clima mundial en 2010 explica que "el valor nominal de 2010 de 0,53 °C se ubica justo por delante de los de 2005 (0,52 °C) y 1998 (0,51 °C), aunque las diferencias entre los tres años no son estadísticamente significativas".[47] Todos los años desde 1986 a 2013 han tenido temperaturas promedios de la superficie de la tierra y el océano por encima de la media del periodo 1961-1990.[48] [49]

Las temperaturas de superficie en 1998 fueron inusualmente cálidas debido a que las temperaturas globales se ven afectados por El Niño-Oscilación del Sur (ENOS) y El Niño más fuerte en el siglo pasado se produjo durante ese año.[50] La temperatura global está sujeta a fluctuaciones de corto plazo que se superponen a las tendencias de largo plazo y pueden enmascararlas temporalmente. La relativa estabilidad de la temperatura superficial 2002-2009 —que ha sido bautizado como el hiato del calentamiento global por los medios de comunicación y algunos científicos—[51] es coherente con tal episodio.[52] [53] El 2010 también fue un año de El Niño. En la parte baja de la oscilación, el 2011 como un año de La Niña estaba más fresco pero aún así fue el undécimo año más cálido desde que comenzaron los registros en 1880. De los 13 años más cálidos desde 1880, 11 fueron los años de 2001 a 2011. En el registro más reciente, el 2011 fue el año de La Niña más cálido en el período de 1950 a 2011, y estuvo cerca de 1997, que no se encontraba en el punto más bajo del ciclo.[54]

Los cambios de temperatura no son homogéneos y varían a lo largo del planeta. Desde 1979, las temperaturas de la tierra han aumentado casi el doble de rápido que las temperaturas del océano (0,25 °C por década frente 0,13 °C por década).[55] Las temperaturas del océano aumentan más lentamente que las temperaturas de la tierra debido a la mayor capacidad calorífica efectiva de los océanos y porque el mar pierde más calor por evaporación.[56] Además, el hemisferio norte es naturalmente más caliente que el hemisferio sur debido principalmente al transporte meridional de calor en los océanos, que tiene un diferencial de alrededor de 0,9 petavatio hacia el norte,[57] con una contribución adicional de las diferencias de albedo entre las regiones polares. Desde el comienzo de la industrialización, la diferencia de temperatura entre los hemisferios se ha incrementado debido al derretimiento del hielo marino y la nieve en el Polo Norte.[58] Las temperaturas medias del Ártico se han incrementado en casi el doble de la velocidad del resto del mundo en los últimos 100 años; sin embargo las temperaturas árticas además son muy variables.[59] A pesar de que el hemisferio norte emite más gases de efecto invernadero que en el hemisferio sur, esto no contribuye a la diferencia en el calentamiento debido a que los principales gases de efecto invernadero persisten el tiempo suficiente para mezclarse entre los hemisferios.[60]

La inercia térmica de los océanos y las respuestas lentas de otros efectos indirectos implican que el clima puede tardar siglos o más para adaptarse a los cambios en vigor. Estudios de compromiso climático indican que incluso si los gases de invernadero se estabilizaran en niveles del año 2000, aún ocurriría un calentamiento adicional de aproximadamente 0,5 °C.[61]

Causas iniciales de cambios térmicos (forzantes externos)

Esquema del efecto invernadero mostrando los flujos de energía entre el espacio, la atmósfera y superficie de la tierra. El intercambio de energía se expresa en vatios por metro cuadrado (W/m2). En esta gráfica la radiación absorbida es igual a la emitida, por lo que la Tierra no se calienta ni se enfría.
Esquema del efecto invernadero mostrando los flujos de energía entre el espacio, la atmósfera y superficie de la tierra. El intercambio de energía se expresa en vatios por metro cuadrado (W/m2). En esta gráfica la radiación absorbida es igual a la emitida, por lo que la Tierra no se calienta ni se enfría.
Este gráfico conocido como la Curva de Keeling muestra el aumento de las concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono (CO2) durante 1958–2013. Las mediciones mensuales muestran oscilaciones estacionales con una tendencia general al alza; cada año la máxima ocurre durante la primavera tardía del hemisferio norte y decae durante la temporada de crecimiento ya que las plantas remueven algo del CO2.
Este gráfico conocido como la Curva de Keeling muestra el aumento de las concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono (CO2) durante 1958–2013. Las mediciones mensuales muestran oscilaciones estacionales con una tendencia general al alza; cada año la máxima ocurre durante la primavera tardía del hemisferio norte y decae durante la temporada de crecimiento ya que las plantas remueven algo del CO2.
Balance anual de energía de la Tierra desarrollado por Trenberth, Fasullo y Kiehl de la NCAR en 2008. Se basa en datos del periodo de marzo de 2000 a mayo de 2004 y es una actualización de su trabajo publicado en 1997. La superficie de la Tierra recibe del Sol 161 w/m2 y del Efecto Invernadero de la Atmósfera 333w/m², en total 494 w/m2, como la superficie de la Tierra emite un total de 493 w/m2 (17+80+396), supone una absorción neta de calor de 0,9 w/m2, que en el tiempo actual está provocando el calentamiento de la Tierra.

El sistema climático puede responder a cambios en los forzantes externos.[62] [63] Estos pueden "empujar" el clima en la dirección de calentamiento o enfriamiento.[64] Ejemplos de los forzamientos externos incluyen cambios en la composición atmosférica (p. ej. aumento de las concentraciones de gases de efecto invernadero), la luminosidad solar, las erupciones volcánicas y las variaciones en la órbita de la Tierra alrededor del Sol.[65] Los ciclos orbitales varían lentamente a lo largo de decenas de miles de años y en el presente se encuentran en una tendencia general al enfriamiento que se esperaría que condujiese hacia un periodo glacial dentro de la edad de hielo actual, pero el registro instrumental de temperaturas del siglo XX muestra un aumento repentino de la temperatura global.[66]

Gases de efecto invernadero

El efecto invernadero es el proceso mediante el cual la absorción y emisión de radiación infrarroja por los gases en la atmósfera de un planeta calientan su atmósfera interna y la superficie. Fue propuesto por Joseph Fourier en 1824, descubierto en 1860 por John Tyndall,[67] se investigó cuantitativamente por primera vez por Svante Arrhenius en 1896[68] y fue desarrollado en la década de 1930 hasta acabada la década de 1960 por Guy Stewart Callendar.[69]

Emisiones mundiales de gases de efecto invernadero en 2010 por sector.
Emisiones mundiales de gases de efecto invernadero en 2010 por sector.
Participación porcentual de las emisiones acumuladas de CO2 relacionadas a la energía entre 1751 y 2012 a lo largo de diferentes regiones.
Participación porcentual de las emisiones acumuladas de CO2 relacionadas a la energía entre 1751 y 2012 a lo largo de diferentes regiones.

En la Tierra, las cantidades naturales de gases de efecto invernadero tienen un efecto de calentamiento medio de aproximadamente 33 °C.[70] [c] [70] Sin la atmósfera, la temperatura a través de casi toda la superficie de la Tierra estaría bajo el punto de congelación.[71] Los principales gases de efecto invernadero son el vapor de agua, que causa alrededor del 36-70 % del efecto invernadero; el dióxido de carbono (CO2), que provoca un 9-26 %; el metano (CH4), que contribuye un 4-9 %; y el ozono (O3), que es responsable del 7,3%.[72] [73] [74] Las nubes también afectan el balance radiativo a través de los forzantes de nube similares a los gases de efecto invernadero.

La actividad humana desde la Revolución Industrial ha incrementado la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera, conduciendo a un aumento del forzante radiativo de CO2, metano, ozono troposférico, CFC y el óxido nitroso. De acuerdo con un estudio publicado en 2007, las concentraciones de CO2 y metano han aumentado en un 36% y 148% respectivamente desde 1750.[75] Estos niveles son mucho más altos que en cualquier otro tiempo durante los últimos 800 000 años, período hasta donde se tienen datos fiables extraídos de núcleos de hielo.[76] [77] [78] [79] Evidencia geológica menos directa indica que valores de CO2 mayores a este fueron vistos por última vez hace aproximadamente 20 millones de años.[80] La quema de combustibles fósiles ha producido alrededor de las tres cuartas partes del aumento en el CO2 por la actividad humana en los últimos 20 años. El resto de este aumento se debe principalmente a los cambios en el uso del suelo, especialmente la deforestación.[81] Estimaciones de las emisiones globales de CO2 en 2011 por el uso de combustibles fósiles, incluidas la producción de cemento y la flama de gas, fue de 34 800 millones de toneladas (9,5 ± 0,5 PgC) , un incremento del 54 % respecto a las emisiones de 1990. El mayor contribuyente fue la quema de carbón (43 %), seguido por el aceite (34 %), el gas (18 %), el cemento (4,9 %) y la flama de gas (0,7 %).[82] En mayo de 2013, se informó de que las mediciones de CO2 tomadas en el principal estándar de referencia del mundo (ubicado en Mauna Loa) superaron los 400 ppm. De acuerdo con el profesor Brian Hoskins, es probable que esta sea la primera vez que los niveles de CO2 hayan sido tan altos desde hace unos 4,5 millones de años.[83] [84]

Durante las últimas tres décadas del siglo XX, el crecimiento del producto interno bruto per cápita y el crecimiento poblacional fueron los principales impulsores del aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero.[85] Las emisiones de CO2 siguen aumentando debido a la quema de combustibles fósiles y el cambio de uso del suelo.[86] [87] :71 Las emisiones pueden ser atribuidas a las diferentes regiones. La atribución de las emisiones debido al cambio de uso de la tierra es un tema controvertido.[88] [89] :289

Se han proyectado escenarios de emisiones, estimaciones de los cambios en los niveles futuros de emisiones de gases de efecto invernadero, que dependen de evoluciones económicas, sociológicas, tecnológicas y naturales inciertas.[90] En la mayoría de los escenarios, las emisiones siguen aumentando durante el presente siglo, mientras que en unos poco las emisiones se reducen.[91] [92] Las reservas de combustibles fósiles son abundantes y no van a limitar las emisiones de carbono en el siglo XXI.[93] Se han utilizado los escenarios de emisiones, junto con el modelado del ciclo del carbono, para producir estimaciones de cómo las concentraciones atmosféricas de gases de efecto invernadero podrían cambiar en el futuro. Usando los seis escenarios SRES del IPCC, los modelos sugieren que para el año 2100 la concentración atmosférica de CO2 podría llegar entre 541 y 970 ppm.[94] Esto es un 90-250% por encima de la concentración en el año 1750.

Los medios de comunicación populares y el público a menudo confunden el calentamiento global con el agotamiento del ozono, es decir, la destrucción del ozono estratosférico por clorofluorocarbonos.[95] [96] Aunque hay unas pocas áreas de vinculación, la relación entre los dos no es fuerte. La reducción del ozono estratosférico ha tenido una ligera influencia hacia el enfriamiento en las temperaturas superficiales, mientras que el aumento del ozono troposférico ha tenido un efecto de calentamiento algo mayor.[97]

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Atmospheric CO2 concentration from 650,000 years ago to near present, using ice core proxy data and direct measurements

Partículas y hollín

"Ship tracks" sobre el Océano Atlántico en la costa este de los Estados Unidos.

El oscurecimiento global, una reducción gradual de la cantidad de luz solar en la superficie de la Tierra, tiene parcialmente contrarrestado el calentamiento global desde 1960 hasta la actualidad.[98] La principal causa de esta regulación son las partículas producidas por los volcanes y los contaminantes humanos, que ejercen un efecto de enfriamiento mediante el aumento de la reflexión de la luz solar entrante. Los efectos de los productos de la combustión de combustibles fósiles —CO2 y aerosoles— se han compensado en gran medida entre sí en las últimas décadas, de modo que el calentamiento neto ha sido debido al aumento de los gases de efecto invernadero distintos del CO2 como el metano.[99] El forzante radiactivo debido a la partículas está temporalmente limitada debido a la deposición húmeda que los lleva a tener una vida atmosférica de una semana. El dióxido de carbono tiene una duración de un siglo o más, y como tal, los cambios en las concentraciones de partículas sólo servirán para demorar el cambio climático debido al dióxido de carbono.[100]

Además de su efecto directo en la dispersión y la absorción de la radiación solar, las partículas tienen efectos indirectos sobre el balance de radiación.[101] Los sulfatos actúan como núcleos de condensación de nubes que reflejan la radiación solar más eficientemente.[102] Este efecto también produce gotas de tamaño más uniforme, lo que reduce el crecimiento de las gotas de lluvia y hace que la nube dé más reflexión a la luz solar entrante.[103] Los efectos indirectos de las partículas representan la mayor incertidumbre en el forzante radiativo.[104]

El hollín puede enfriar o calentar la superficie, dependiendo de si se está en el aire o depositado. El hollín atmosférico absorbe la radiación solar directa, que calienta la atmósfera y enfría la superficie. En zonas aisladas donde la producción de hollín de alta, como la India rural, tanto como el 50% del calentamiento de la superficie debido a los gases de efecto invernadero puede estar enmascarada por las nubes atmosféricas marrones.[105] Cuando se depositan, en especial en los glaciares o en el hielo en las regiones árticas, el menor albedo consecuente también puede calentar directamente la superficie.[106] La influencia de las partículas, incluyendo el negro de carbón, son más pronunciados en las zonas tropicales y subtropicales, especialmente en Asia, mientras que los efectos de los gases de efecto invernadero son dominantes en la extratropicales y el hemisferio sur.[107]

Variación solar

Variaciones en el ciclo solar.

Las variaciones en la radiación solar han sido la causa de cambios climáticos en el pasado.[108] El efecto de los cambios en el forzamiento solar en las últimas décadas es incierto, aunque algunos estudios muestran un efecto de enfriamiento,[109] [110] mientras que otros estudios sugieren un ligero efecto de calentamiento.[65] [111] [112]

Los gases de efecto invernadero y el forzamiento solar afectan las temperaturas de diferentes maneras. Mientras que con un aumento de la actividad solar sumada al aumento de los gases de efecto invernadero se espera que se caliente la troposfera, un aumento en la actividad solar debe calentar la estratosfera, mientras que un aumento de los gases de efecto invernadero debe enfriar la estratosfera.[65] Datos recogidos por medio de radiosonda (globos meteorológicos) muestran que la estratosfera se ha enfriado en el período transcurrido desde inicio de las observaciones (1958), aunque existe incertidumbre en el registro temprano de las radiosondas. Las observaciones por satélite, que han estado disponibles desde 1979, también muestran dicha refrigeración.[113]

Una hipótesis relacionada, propuesta por Henrik Svensmark, es que la actividad magnética del sol desvía los rayos cósmicos que pueden influir en la generación de núcleos de condensación de nubes y por lo tanto afectan el clima.[114] Otros estudios no han encontrado ninguna relación entre el calentamiento en las últimas décadas y la radiación cósmica.[115] [116] La influencia de los rayos cósmicos sobre la cubierta de nubes es un factor 100 veces menor de lo necesario para explicar los cambios observados en las nubes o ser un contribuyente significativo al cambio climático actual.[117]

Retroalimentación

La retroalimentación es un proceso por el cual un cambio en una cantidad cambia una segunda cantidad, y el cambio en la segunda cantidad tiene como consecuencia un cambio en la primera cantidad. La retroalimentación positiva aumenta el cambio en la primera cantidad mientras que la retroalimentación negativa lo reduce. La retroalimentación es importante en el estudio del calentamiento global porque puede amplificar o disminuir el efecto de un proceso particular.

El principal mecanismo de retroalimentación positiva en el calentamiento global es la tendencia de calentamiento que causa un incremento en el vapor de agua en la atmósfera, el cual es un gas de efecto invernadero. El principal mecanismo de retroalimentación negativa es el enfriamiento radiactivo, el cual incrementa a la cuarta potencia de su temperatura según la ley de Stefan-Boltzmann, y por el cual la cantidad de calor radiada de la tierra al espacio aumenta con la temperatura de la superficie terrestre y la atmósfera. Las retroalimentaciones positivas y negativas no son impuestas como suposiciones en los modelos, pero por el contrario como propiedades emergentes que resultan de las interacciones de procesos dinámicos y termodinámicos básicos.

El conocimiento imperfecto sobre la retroalimentación es una de las causas principales de incertidumbre y preocupación sobre el calentamiento global. Existe una amplia gama de procesos de retroalimentación potencial como las emisiones de metano del Ártico y la retroalimentación del albedo nieve/hielo. Consecuentemente pueden existir puntos de inflexión, los cuales podrían tener el potencial de causar un cambio climático abrupto.[118]

Por ejemplo, los escenarios de emisiones usados por el IPCC en su informe de 2007 examinaban principalmente las emisiones de gases de efecto invernadero procedentes de fuentes humanas. En 2011, un estudio conjunto entre el Centro Nacional de Datos sobre Nieve y Hielo de los Estados Unidos (NSIDC por sus siglas en inglés) y la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA por sus siglas en inglés) calculó las emisiones adicionales de gases de efecto invernadero que podrían emanar del derretimiento y descomposición del permafrost, incluso si los responsables de formular políticas intentasen reducir las emisiones humanas de los actuales escenarios A1F1 al A1B. El equipo descubrió que aun en el nivel más bajo de emisiones humanas, el descongelamiento y la descomposición del permafrost todavía daría como resultado la liberación de 190 ± 64 Gt Ct de carbono a la atmósfera por encima de las fuentes humanas.[119]

Modelos climáticos

Predicciones basadas en diferentes modelos del incremento de la temperatura media global respecto de su valor en el año 2000.
Predicciones basadas en diferentes modelos del incremento de la temperatura media global respecto de su valor en el año 2000.
La distribución geográfica de calentamiento de la superficie durante el siglo XXI. En esta figura, el calentamiento global corresponde a un promedio de 3,0 ° C (5.4 ° F).
La distribución geográfica de calentamiento de la superficie durante el siglo XXI. En esta figura, el calentamiento global corresponde a un promedio de 3,0 ° C (5.4 ° F).

Un modelo climático es una representación computarizada de los cinco componentes del sistema climático: Atmósfera, la hidrosfera, la criosfera, superficie terrestre y la biosfera.[120] Estos modelos se basan en principios físicos como la dinámica de fluidos, la termodinámica y la transferencia de radiación. No puede haber componentes que representen el movimiento del aire, la temperatura, las nubes, y otras propiedades de la atmósfera, la temperatura del océano, el contenido de sal, y la circulación; la capa de hielo en tierra y mar; la transferencia de calor y humedad del suelo y la vegetación a la atmósfera; procesos químicos y biológicos; y otros.[121]

Aunque los investigadores intentan incluir tantos procesos como sea posible, la simplificación del sistema climático real son inevitables debido a las limitaciones de potencia de los ordenadores disponibles y limitaciones en el conocimiento del sistema climático. Los resultados de los modelos también pueden variar debido a las diferentes entradas de gases de efecto invernadero y la sensibilidad del modelo climático. Por ejemplo, la incertidumbre del IPCC en las proyecciones de 2007 se debe a (1) el uso de varios modelos con diferente sensibilidad a las concentraciones de gases de efecto invernadero, (2) el uso de diferentes estimaciones de "las futuras emisiones humanas de gases de efecto invernadero, (3) cualquier emisión adicional de las retroalimentaciones climáticas que no fueron incluidas en los modelos del IPCC para preparar su informe, es decir, las emisiones de gases de invernadero de permafrost.[122]

Los modelos no contemplan que el clima se caliente debido al aumento de los niveles de gases de efecto invernadero. En cambio los modelos predicen cómo los gases de efecto invernadero van a interactuar con la transferencia de radiación y otros procesos físicos. Uno de los resultados matemáticos de estas ecuaciones complejas es una predicción de si se producirá el calentamiento o enfriamiento.[123]

Investigaciones recientes han llamado la atención sobre la necesidad de perfeccionar los modelos con respecto al efecto de las nubes[124] y el ciclo del carbono.[125] [126] [127]

Los modelos también se utilizan para ayudar a investigar las causas del reciente cambio climático mediante la comparación de los cambios observados en los modelos proyectados desde diferentes causas de origen natural y humano. Aunque estos modelos no sin ambigüedad atribuyen el calentamiento que ocurrió entre aproximadamente 1910 hasta 1945 a cualquiera de las variaciones naturales o los efectos humanos, indican que el calentamiento desde 1970 está dominado por las emisiones de gases de efecto invernadero de origen humano.[65]

El realismo de los modelos físicos se prueba mediante el examen de su capacidad para simular el clima actual o pasado.[128]

Los modelos climáticos actuales producen una buen parte de las observaciones de los cambios de la temperatura global durante el último siglo, pero no simula todos los aspectos del cambio climático.[129] No todos los efectos del calentamiento global han sido predichos con exactitud por los modelos climáticos utilizados por el IPCC. Por ejemplo, la contracción del Ártico ha sido más rápida de lo previsto.[130] Las precipitaciones se incrementan proporcionalmente a la humedad atmosférica, y por lo tanto mucho más rápido que los actuales modelos climáticos globales predicen.[131] [132]

Efectos atribuidos y expectativas

Varias organizaciones (tanto públicas como privadas, incluyendo gobiernos y personas individuales) están preocupados que los efectos que el calentamiento global pueda producir sean negativos, o incluso catastróficos tanto a nivel mundial como en regiones vulnerables específicas. Esos efectos incluyen no solo el medio ambiente, sino además repercusiones económicas y biológicas (especialmente en la agricultura) que a su vez podrían afectar el bienestar general de la humanidad.[133] [134]

Sistemas naturales

Mapa mostrando la disminución del glaciar Puncak Jaya en Indonesia durante el periodo 1850-2003 debido al calentamiento.
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El calentamiento global ha sido detectado en varios sistemas. Algunos de estos cambios, por ejemplo, sobre la base de los registros de temperatura instrumental, se han descrito en la sección relativa a los cambios de temperatura. La subida del nivel del mar y los descensos observados en la nieve y la extensión del hielo son coherentes con dicho calentamiento.[135] La mayor parte del aumento de la temperatura media mundial desde mediados del siglo XX es, con alta probabilidad, consecuencia de cambios inducidos por el hombre en las concentraciones de gas de efecto invernadero.[136]

Incluso con las políticas actuales para reducir las emisiones, se espera que sigan creciendo las emisiones mundiales en las próximas décadas.[137] En el transcurso del siglo XXI, el aumento de las emisiones o el mantenimiento de su tasa actual, muy probablemente van a inducir cambios en el sistema climático mayores a los observados en el siglo XX.[138] [139]

En el Cuarto Informe de Evaluación del IPCC, a través de una serie de escenarios de emisiones futuras, las estimaciones basadas en modelos de la subida del nivel del mar para el final del siglo XII (años 2090-2099, respecto del período 1980-1999) el rango es de 0,18 a 0,59 m. A estas estimaciones, sin embargo, no se les concedió un nivel de riesgo debido a la falta de conocimiento científico. A lo largo de los próximos siglos, el derretimiento de las capas de hielo podría dar lugar a la elevación del nivel del mar de 4-6 metros o más.[140] [141] [142]

Se espera que los cambios en el clima a nivel regional sean mayores en las latitudes altas del norte, y menores en el Océano Antártico y partes del Océano Atlántico Norte.[143] [144] Se calcula que disminuyan las zonas cubiertas de nieve y la extensión del hielo en el mar, especialmente en el Ártico, que se espera este en gran parte libre de hielo en setiembre de 2037.[145] La frecuencia de episodios de calor extremo, olas de calor y fuertes precipitaciones aumentará muy probablemente.[146]

Sistemas ecológicos

En los ecosistemas terrestres, los prematuros eventos de primavera, así como el desplazamiento hacia los polos varias especies de plantas y animales, han sido vinculados con alto grado de certitud al calentamiento reciente.[135] Se espera que el cambio climático futuro afecte en particular ciertos ecosistemas, incluyendo la tundra, los manglares, y los arrecifes de coral.[137] También se espera que la mayoría de los ecosistemas se vean afectados por el aumento de los niveles de CO2 en la atmósfera, combinado con las altas temperaturas globales.[147] En general, se espera que el cambio climático dará lugar a la extinción de muchas especies y la reducción de la diversidad de los ecosistemas.[148]

Sistemas sociales

La vulnerabilidad de las sociedades humanas al cambio climático reside principalmente en los efectos de fenómenos meteorológicos extremos en lugar del cambio gradual del clima.[149] Los efectos del cambio climático hasta la fecha incluyen efectos adversos en islas pequeñas,[150] [151] efectos adversos sobre las poblaciones indígenas en zonas de altas latitudes,[152] y pequeños pero perceptibles efectos en la salud humana.[153] Durante el siglo XXI, el cambio climático puede afectar negativamente a cientos de millones de personas a través de aumento de las inundaciones costeras, las reducciones en los suministros de agua, el aumento de la desnutrición y el aumento de impactos en la salud.[154]

El futuro calentamiento de alrededor de 3 ° C (para el año 2100, en comparación con 1990-2000) podría dar lugar a un aumento en el rendimiento de los cultivos en zonas de media y alta latitud, pero en las zonas de latitudes bajas, los rendimientos podrían disminuir, aumentando el riesgo de desnutrición. Un patrón regional similar podría tener efectos en los beneficios netos y los costos económicos.[153] [155] Un calentamiento por encima de 3 ° C podría dar lugar a un menor rendimiento de los cultivos en las regiones templadas, lo que conllevaría a una reducción de la producción mundial de alimentos.[156] Con magnitud del calentamiento, la mayoría estudios económicos sugieren pérdidas en el producto interno bruto mundial (PIB).[157] [158] [159]

Algunas áreas del mundo empezarían a superar el límite de temperatura de bulbo húmedo de la supervivencia humana con un calentamiento global de alrededor de 6,7 ° C (12 ° F), mientras que un calentamiento de 11,7 ° C (21 ° F) pondría la mitad de la población mundial en un entorno inhabitable.[160] [161] En la práctica, el límite de supervivencia al calentamiento global en estas áreas es, probablemente, más bajo y algunas zonas pueden experimentar temperaturas de bulbo húmedo letales incluso antes, ya que este estudio es conservador.[161]

Respuestas al calentamiento global

Mitigación

En años recientes se han realizado ciertos esfuerzos para suavizar los efectos del cambio climático. En este sentido, el IPCC prescribe acciones como reducir la emisiones de gases responsables del efecto invernadero o aumentar la capacidad de los sumideros de carbono para absorber estos gases de la atmósfera.[162] Varios países, tanto desarrollados como en vías de desarrollo, están impulsando el uso de tecnologías más limpias y menos contaminantes.[87] Los avances en esta área, unidos a la implantación de políticas que suavicen el impacto ecológico, podrían a la larga redundar en una sustancial reducción de las emisiones de CO2. Las propuestas dirigidas a mitigar los efectos del cambio climático se basan en definir áreas de intervención, propugnar la implantación de energías renovables y difundir usos más eficientes de la energía. Algunos estudios estiman que la reducción de emisiones perjudiciales podría ser muy significativa si estas políticas se mantienen en el futuro.[163]

En vistas a reducir los efectos del calentamiento global al mínimo, los informes "Summary Report for Policymakers"[164] publicados por el IPCC presentan estrategias de disminución de las emisiones en función de hipotéticos escenarios futuros.[165] Según sus conclusiones, cuanto más tarde la comunidad internacional en adoptar políticas de reducción de las emisiones, más drásticas tendrán que ser las medidas necesarias para estabilizar las concentraciones de gases nocivos en la atmósfera. En este contexto, la Agencia Internacional de la Energía ha asegurado que durante 2010 las emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera fueron las más elevadas de la historia, superando el máximo histórico alcanzado en 2008.[166]

Considerando que, incluso en el más optimista de los escenarios, el uso de los combustibles fósiles será mayoritario aún durante varios años, las estrategias destinadas a suavizar el impacto de las emisiones deberían incluir aspectos como la captura y almacenamiento de carbono, o el desarrollo de técnicas que filtren el dióxido de carbono generado por la actividad industrial o la obtención de energía y lo almacenen en depósitos subterráneos.[167]

Adaptación

Otras respuestas políticas incluyen la adaptación al cambio climático. La adaptación al cambio climático puede ser planificada, por ejemplo, por el gobierno local o nacional, o espontánea, realizada en privado sin la intervención del gobierno.[168] La capacidad de adaptación está estrechamente vinculada al desarrollo económico y social.[163] Incluso las sociedades con una alta capacidad de adaptación son todavía vulnerables al cambio climático. La adaptación planificada ya se está produciendo de forma limitada. Las barreras, límites, y los costos de adaptación en el futuro no se conocen completamente.

Geoingeniería

Otra respuesta política es la ingeniería del clima (geoingeniería). Esta respuesta política a veces se agrupa con la mitigación.[169] La geoingeniería no ha sido probada en gran medida, y las estimaciones de costos confiables no han sido publicadas.[170] La geoingeniería abarca una gama de técnicas para eliminar el CO2 de la atmósfera o para bloquear la luz solar. Como la mayoría de las técnicas de geoingeniería afectaría a todo el planeta, el uso de técnicas efectivas, si se puede desarrollar, requiere la aceptación pública mundial y un adecuado marco legal y regulatorio global.[171]

Puntos de vista sobre el calentamiento global

Científicos

La mayoría de los científicos aceptan que los seres humanos están contribuyendo al cambio climático observado.[86] [172] [173] Academias de ciencias nacionales han pedido a los líderes mundiales ejecutar políticas para reducir las emisiones globales.[174] Sin embargo, algunos científicos y no-científicos cuestionan aspectos de la ciencia del cambio climático.[175] [176]

Organizaciones como la Competitive Enterprise Institute, comentaristas conservadores, y algunas compañías como ExxonMobil han desafiado escenarios de cambio climático del IPCC, científicos financiados están en desacuerdo con el consenso científico, presentando sus propias proyecciones del costo económico de controles más estrictos.[177] [178] [179] [180] En la industria financiera, Deutsche Bank ha puesto en marcha una división de inversiones sobre el cambio climático (DBCCA),[181] que ha encargado y publicado investigaciones sobre el debate en torno a el calentamiento global.[182] [183] Organizaciones ambientalistas y personalidades públicas han hecho hincapié en los cambios en el clima actual y los riesgos que conllevan, abogando por fomentar la adaptación a los cambios necesarios en infraestructura y reducción de emisiones.[184] Algunas compañías de combustibles fósiles han hecho llamados para que se creen políticas centradas en reducir el calentamiento global.[185]

Políticos

Existen diferentes opiniones sobre cuál debe ser la respuesta política adecuada al cambio climático.[186] Estos puntos de vista que buscan sopesar los beneficios de limitar las emisiones de gases de efecto invernadero respecto a los costes.[187] En general, parece probable que el cambio climático impondrá mayores daños y riesgos en las regiones más pobres.[186]

La mayoría de los países son miembros de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC).[188] El objetivo último de la Convención es evitar el "peligro" de la interferencia humana en el sistema climático.[189] Como se afirma en la Convención, esta requiere que se estabilicen las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera a un nivel en el que los ecosistemas puedan adaptarse naturalmente al cambio climático, la producción de alimentos no se vea amenazada, y el desarrollo económico prosiga de manera sostenible.

El Convenio Marco se acordó en 1992, pero desde entonces, las emisiones globales han aumentado.[190] [191] Durante las negociaciones, el G-77 (un grupo de cabildeo en las Naciones Unidas que representa a 133 países en vías de desarrollo)[192] presionó por un mandato en el que los países desarrollados "tomasen el liderazgo" en la reducción de sus emisiones.[193] Esto se justifica sobre la base de que: las emisiones del mundo desarrollado han contribuido más al aumento de gases de efecto invernadero en la atmósfera, las emisiones per cápita (es decir, las emisiones per cápita de la población) fueron relativamente bajos en los países en desarrollo, y las emisiones de los países en desarrollo aumentan para satisfacer sus necesidades de desarrollo.[89] Este mandato se mantuvo en el Protocolo de Kyoto de la Convención Marco, que entró en efecto jurídico en 2005.[194]

Al ratificar el Protocolo de Kyoto, la mayoría de los países desarrollados aceptaron compromisos jurídicamente vinculantes para limitar sus emisiones. Estos compromisos de primera ronda vencen en 2012.[194] El ex-presidente estadounidense George W. Bush rechazó el tratado sobre la base de que "se exime del 80% de todo el mundo, incluidos los centros de población importantes, como China y la India, de cumplimiento, y causaría graves daños a la economía de su país.[192]

En la XV Conferencia sobre el Cambio Climático de la ONU 2009, varias partes de la UNFCCC produjeron el Acuerdo de Copenhague.[195] Las partes asociadas con el Acuerdo (140 países, a partir de noviembre de 2010)[196] definieron como finalidad, limitar el futuro aumento de la temperatura media global por debajo de 2 ° C.[197] Una evaluación preliminar publicada en noviembre de 2010 por el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) sugiere una posible "brecha de emisiones" entre las promesas de contribuciones voluntarias en el acuerdo y los recortes de emisiones necesarios para tener una situación "probable" (más del 66% de probabilidad) de cumplir el objetivo 2 ° C de la reunión.[196] Para tener posibilidades de alcanzar el objetivo de 2 ° C, los estudios que se evaluaron por lo general indican la necesidad de que las emisiones globales alcancen su máximo antes de 2020, con disminuciones sustanciales de las emisiones a partir de entonces.

La XVI Conferencia sobre Cambio Climático (COP16) produjo un acuerdo, no un tratado vinculante, por el que las partes deben adoptar medidas urgentes para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero para cumplir con el objetivo de limitar el calentamiento mundial a 2 ° C por encima de las temperaturas preindustriales. También reconoció la necesidad de considerar el fortalecimiento de la meta de un aumento global promedio de 1,5 ° C.[198]

Opinión pública

Según encuestas de Gallup realizadas en 127 países en 2007 y 2008, más de un tercio de la población mundial no tenía conocimiento del calentamiento global. Los habitantes de los países en desarrollo se mostraron menos conscientes que los de los países desarrollados, y los de África presentaron el menor conocimiento sobre el asunto. De los conscientes, América Latina lidera en la creencia de que los cambios de temperatura son el resultado de las actividades humanas, mientras que en África, partes de Asia y el Oriente Medio y algunos países de la ex Unión Soviética la mayoría de personas mostraron la creencia contraria.[199] En occidente, las opiniones sobre el concepto y las respuestas apropiadas están divididas. Nick Pidgeon de la Universidad de Cardiff, dijo que "los resultados muestran las diferentes etapas de compromiso sobre el calentamiento global a cada lado del Atlántico", y agregó: "El debate en Europa se centra sobre las medidas a tomar, mientras que muchos en los Estados Unidos siguen debatiendo si el cambio climático está ocurriendo."[200] [201]

La causa de esta marcada diferencia en la opinión pública entre los Estados Unidos y la opinión pública mundial es incierta, pero se ha avanzado que una comunicación más clara por parte de los científicos, tanto directamente como a través de los medios de comunicación sería útil para informar adecuadamente a la opinión pública estadounidense sobre el consenso científico y las bases para ello.[202] [203]

Etimología

El término de calentamiento mundial a largo plazo fue probablemente utilizado por primera vez en su sentido moderno, el 8 de agosto de 1975 en un documento científico publicado por Wally Broecker en la revista Science llamado "¿Estamos al borde de un calentamiento global pronunciado?".[204] [205] [206] La elección de estas palabras era nueva y representa un importante reconocimiento de que el clima se calentaba, anteriormente la fórmula utilizada por los científicos fue "la modificación del clima inadvertida", porque si bien se reconoció que los seres humanos pueden cambiar el clima, nadie estaba seguro de en qué dirección.[207] La Academia Nacional de Ciencias utilizó por primera vez el término calentamiento global en un documento de 1979 llamado Informe Charney, que indica: "si el dióxido de carbono sigue aumentando, no hay razón para dudar de que el cambio climático tendrá lugar y no hay razón para creer que estos cambios serán insignificantes."[208]

El calentamiento global se hizo más popular después de que en 1988 el climatólogo James E. Hansen utilizó el término en un testimonio ante el Congreso.[207] Dijo: "El calentamiento global ha alcanzado un nivel tal que podemos atribuir con un alto grado de certeza una relación de causa y efecto entre el efecto invernadero y el calentamiento observado."[209] Su testimonio fue ampliamente difundido y después el calentamiento global fue de uso común por la prensa y el público.[207]

Véase también

Notas y referencias

Notas
  1. The 2001 joint statement was signed by the national academies of science of Australia, Belgium, Brazil, Canada, the Caribbean, the People's Republic of China, France, Germany, India, Indonesia, Ireland, Italy, Malaysia, New Zealand, Sweden, and the UK.[11] The 2005 statement added Japan, Russia, and the U.S. The 2007 statement added Mexico and South Africa. The Network of African Science Academies, and the Polish Academy of Sciences have issued separate statements. Professional scientific societies include American Astronomical Society, American Chemical Society, American Geophysical Union, American Institute of Physics, American Meteorological Society, American Physical Society, American Quaternary Association, Australian Meteorological and Oceanographic Society, Canadian Foundation for Climate and Atmospheric Sciences, Canadian Meteorological and Oceanographic Society, European Academy of Sciences and Arts, European Geosciences Union, European Science Foundation, Geological Society of America, Geological Society of Australia, Geological Society of London-Stratigraphy Commission, InterAcademy Council, International Union of Geodesy and Geophysics, International Union for Quaternary Research, National Association of Geoscience Teachers, National Research Council (US), Royal Meteorological Society, and World Meteorological Organization.
  2. Earth has already experienced almost 1/2 of the 0.8 °C (1.4 °F) described in the Cancún Agreement. In the last 100 years, Earth's average surface temperature increased by about 2.0 °C (3.6 °F) with about two thirds of the increase occurring over just the last three decades.[5]
  3. The greenhouse effect produces an average worldwide temperature increase of about 33 °C compared to black body predictions without the greenhouse effect, not an average surface temperature of 33 °C . The average worldwide surface temperature is about 14 °C.
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Bibliografía

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