El Cuarto Informe de Evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés) afirma: es más del 90 por ciento de certeza que las emisiones de gases que atrapan el calor de las actividades humanas han causado “la mayor parte del aumento observado en las temperaturas promediadas a nivel mundial desde mediados de – Siglo XX ”. [1] Todos sabemos que el calentamiento y el enfriamiento han ocurrido en el pasado y mucho antes de que los humanos estuvieran presentes. Muchos factores (llamados “factores climáticos”) pueden influir en el clima de la Tierra, como los cambios en la intensidad del sol y las erupciones volcánicas, así como los gases que atrapan el calor en la atmósfera.
Entonces, ¿cómo saben los científicos que el calentamiento de hoy se debe principalmente a que los humanos depositan demasiado carbono en la atmósfera cuando quemamos carbón, petróleo y gas, o talamos bosques?
- Hay huellas humanas en la sobrecarga de carbono. Cuando los humanos queman carbón, petróleo y gas (combustibles fósiles) para generar electricidad o conducir nuestros autos, se libera dióxido de carbono a la atmósfera, donde atrapa el calor. Una molécula de carbono que proviene de los combustibles fósiles y la deforestación es “más liviana” que la señal combinada de otras fuentes. A medida que los científicos miden el “peso” del carbono en la atmósfera a lo largo del tiempo, observan un claro aumento en las moléculas más ligeras provenientes de fuentes de deforestación y combustibles fósiles que se corresponden estrechamente con la tendencia conocida de las emisiones. [2,3]
- Los cambios naturales por sí solos no pueden explicar los cambios de temperatura que hemos visto. Para que un modelo de computadora proyecte con precisión el clima futuro, los científicos primero deben asegurarse de que reproduzca con precisión los cambios de temperatura observados. Cuando los modelos solo incluyen controladores climáticos naturales registrados, como la intensidad del sol, los modelos no pueden reproducir con precisión el calentamiento observado en el último medio siglo. Cuando los controladores climáticos inducidos por el hombre también se incluyen en los modelos, capturan con precisión los aumentos recientes de la temperatura en la atmósfera y en los océanos. [4,5,6] Cuando todos los factores climáticos naturales y provocados por el hombre se comparan entre sí , la dramática acumulación de carbono de fuentes humanas es, con mucho, el principal impulsor del cambio climático en el último medio siglo.
- La atmósfera de nivel inferior, que contiene la carga de carbono, se está expandiendo. El límite entre la atmósfera inferior (troposfera) y la atmósfera superior (estratosfera) se ha desplazado hacia arriba en las últimas décadas. Consulte la sección de Preguntas frecuentes sobre el ozono para ver una figura que ilustra las capas de la atmósfera. [6,7,8] Este límite probablemente haya cambiado porque los gases que atrapan el calor se acumulan en la atmósfera inferior y la capa atmosférica se expande a medida que se calienta (al igual que el calentamiento de la atmósfera). aire en un globo). Y debido a que se escapa menos calor a la atmósfera superior, es probable que se enfríe. Este diferencial no ocurriría si el sol fuera el único impulsor del clima, ya que los cambios solares calentarían ambas capas atmosféricas, y ciertamente no habrían calentado una al enfriar la otra.
Evidencia directa de la contribución humana al CO2 atmosférico.
El dióxido de carbono (CO2) es el principal gas que atrapa el calor, en gran parte responsable de la mayor parte del calentamiento promedio en las últimas décadas. [2] Para comparar la influencia del CO2 en comparación con los muchos otros gases importantes que atrapan el calor que contribuyen al cambio climático, consulte las Preguntas frecuentes sobre el CO2. Hay una manera en que los científicos pueden separar la concentración atmosférica de CO2 para ver qué cantidad de CO2 proviene de fuentes naturales y cuánto de fuentes de combustibles fósiles quemados.
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La concentración atmosférica de CO2 ha aumentado desde una concentración de la era preindustrial (1000 a 1750 dC) de aproximadamente 280 partes por millón (ppm) a alrededor de 383 ppm, medida en Mauna Loa, Hawái en 2007. [2,9] El carbono en la atmósfera. El CO2 contiene información sobre su fuente, de modo que los científicos pueden decir que las emisiones de combustibles fósiles constituyen la fuente más grande del aumento desde la era preindustrial.
Así es como lo saben los científicos. Los mismos elementos (es decir, el mismo número de protones en el núcleo) con diferentes números de masa (que surgen de los diferentes números de neutrones en el núcleo) se denominan isótopos. Cada molécula de carbono tiene seis protones en el núcleo, pero hay muchos isótopos diferentes con un número variable de neutrones en el núcleo. [10] Los isótopos de carbono de diferentes fuentes son “más ligeros” (valor negativo alto) o más pesados (valor negativo más bajo). Por ejemplo, el carbono del océano es el estándar con un valor de “0”, mientras que el carbono de los combustibles fósiles varía de -20 a -32. [11] Si bien el carbono atmosférico tiene un valor promedio de -5 a -9, con el tiempo se está volviendo “más ligero” a medida que el carbono de los combustibles fósiles se vuelve más abundante en la atmósfera (Figura 1). [9,11,12]
Figura 1. Evidencia directa de CO2 derivado de combustibles fósiles en la atmósfera.
La combinación de conductores naturales y conductores humanos se ajusta mejor a la realidad.
(1) Factores naturales y humanos que influyen en el clima (conocidos como “factores climáticos”)
Muchos factores naturales y humanos influyen en el clima. Los factores naturales incluyen la energía del sol; erupciones volcánicas periódicas de partículas diminutas, polvo y rocío de sal, todos conocidos como aerosoles, muchos de los cuales pueden reflejar la luz solar; y los procesos del ciclo del carbono natural, como los montículos de termitas en África que emiten metano o pequeños organismos en la superficie del océano que absorben dióxido de carbono. Los factores climáticos humanos incluyen las emisiones que atrapan el calor de la quema de carbón, gas y petróleo en centrales eléctricas y automóviles; tala y quema de bosques; diminutas partículas de contaminación conocidas como aerosoles; la contaminación del carbono negro más comúnmente conocida como hollín; y los cambios en el uso de la tierra que cambian la forma en que la superficie de la Tierra refleja la energía del sol de regreso al espacio (denominado albedo).
Algunos de estos factores climáticos provocan un calentamiento de la red y otros conducen al enfriamiento, pero todos se suelen expresar como Fuerzas Radiativas (RF) en unidades de vatios por metro cuadrado. Cuando todos los impulsores climáticos naturales y los inducidos por el hombre se acumulan y se comparan entre sí, la acumulación de gases que atrapan el calor liberado por el hombre en la atmósfera es tan grande que es muy probable que haya inundado a otros impulsores climáticos durante el último medio siglo. conduciendo a un calentamiento global observado (ver Figura 2). [2,4,5]
Figura 2. Historia del siglo XX de los conductores del clima.
Las emisiones que atrapan el calor (gases de efecto invernadero) superan con creces los efectos de otros conductores que actúan sobre el clima de la Tierra. Fuente: Hansen et al. 2005, Figura adaptada por la Unión de Científicos Preocupados [5]
(2) Enfriamiento que compensa parcialmente el calentamiento reciente: “Oscurecimiento global”
La figura de arriba también muestra la fuerte influencia del enfriamiento que puede tener una gran erupción volcánica a medida que arroja pequeñas partículas en la estratosfera (la capa de la atmósfera sobre la troposfera donde normalmente ocurre el clima). Las explosiones masivas de Krakatoa (Indonesia) en 1883 y el Monte Pinatubo (Filipinas) en 1991, por ejemplo, pueden verse como los dos picos descendentes más grandes en la información volcánica azul representada en la figura. Estas partículas impidieron que la energía completa del sol alcanzara la superficie de la Tierra y, por lo tanto, crearon una tendencia de enfriamiento durante varios años.
La quema de combustibles fósiles por parte de los humanos también emite pequeñas partículas. Algunas partículas reflejan la luz solar hacia el espacio (aerosoles), similar a las partículas volcánicas; otras partículas de contaminación como el hollín (carbono negro) absorben la luz solar, lo que conduce al calentamiento local del nivel de la atmósfera por donde circulan las partículas de hollín (consulte la sección de Preguntas frecuentes sobre aerosoles). Ambos tipos de partículas creadas por el hombre conducen a una disminución en la cantidad de energía solar que llega a la superficie de la Tierra. El término “atenuación global” se ha utilizado para describir este fenómeno. Es muy probable que hubiera habido un calentamiento aún mayor en los últimos 60 años si no fuera por estas diminutas partículas naturales y hechas por el hombre. [5]
(3) Cambios de temperatura observados en la tierra y el océano en comparación con los factores climáticos naturales y humanos.
El IPCC ha documentado cuidadosamente los cambios observados en la temperatura del aire, la temperatura del océano, la retirada del hielo y el aumento del nivel del mar durante el siglo pasado. Estos cambios observados luego se comparan en modelos de computadora climáticos con conductores climáticos naturales y conductores climáticos humanos. El IPCC concluyó que es poco probable que los cambios observados sean el resultado únicamente de procesos naturales. [4,6] Las figuras 3 y 4 ilustran varios ejemplos de modelos climáticos que muestran que la combinación de factores climáticos naturales y humanos coinciden estrechamente con las tendencias históricas observadas. Por el contrario, las cifras correspondientes de los modelos climáticos que utilizan solo factores naturales del clima no recrean muy bien las tendencias observadas.
Figura 3. Combinados naturales y naturales. Los conductores humanos se ajustan mejor a la temperatura atmosférica.
Figura 4. Combinados naturales y naturales. Los conductores humanos coinciden mejor con la temperatura del océano.
¡El cielo se está levantando!
El límite entre la atmósfera inferior (troposfera) y la atmósfera superior (estratosfera) se ha desplazado hacia arriba en las últimas décadas. Este límite se llama la tropopausa. Al igual que en los casos descritos anteriormente, los modelos que tienen factores climáticos naturales y humanos coinciden mejor con el cambio observado en la altura de la tropopausa que los modelos que solo tienen factores climáticos naturales.
La causa probable del aumento en la altura de la tropopausa es que los gases que atrapan el calor se acumulan y calientan la troposfera y, a la inversa, impiden que el calor ingrese a la estratosfera, lo que causa que se enfríe. [6,7,8] También se reduce el ozono en la estratosfera se suma a esta tendencia de enfriamiento de la estratosfera (consulte las Preguntas frecuentes sobre el ozono). Esto no ocurriría si el sol fuera el único impulsor del clima, ya que los cambios solares habrían calentado tanto la estratosfera como la troposfera.
Una forma de pensar acerca de esto es cómo cuando el aire de un globo de aire caliente se calienta, se expande y la parte superior del globo se eleva. La misma idea general se puede aplicar aquí: el volumen de la troposfera se expande y aumenta a medida que se calienta, ya que el límite entre la troposfera y la estratosfera está en parte definido por un cambio en la temperatura.
Referencias
[1] IPCC, 2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribución del Grupo de Trabajo I al Cuarto Informe de Evaluación del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, KB Averyt, M. Tignor y HL Miller (editores .)]. Cambridge University Press, Cambridge, Reino Unido y Nueva York, NY, EE. UU. Tenga en cuenta que el IPCC usa los siguientes términos para indicar la probabilidad evaluada, utilizando el juicio de expertos, de un resultado o resultado: Prácticamente cierto> 99% de probabilidad de ocurrencia, Extremadamente probable> 95%, Muy probable> 90% y Probablemente> 66% .
[2] Forster, P., V. Ramaswamy, P. Artaxo, T. Berntsen, R. Betts, DW Fahey, J. Haywood, J. Lean, DC Lowe, G. Myhre, J. Nganga, R. Prinn, G. Raga, M. Schulz y R. Van Dorland. 2007. Cambios en los constituyentes atmosféricos y en el forzamiento radiativo. En: Cambio climático 2007: La base de la ciencia física. Contribución del Grupo de Trabajo I al Cuarto Informe de Evaluación del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, KB Averyt, M. Tignor y HL Miller (editores .)]. Cambridge University Press, Cambridge, Reino Unido y Nueva York, NY, EE. UU.
[3] Bowen, GJ, JB West, BH Vaughn, TE Dawson, JR Ehleringer, ML Fogel, K. Hobson, J. Hoogewerff, C. Kendall, C.-T. Lai, CC Miller, D. Noone, H. Sch warc z y CJ Still. 2009. Isoscapes para abordar los desafíos de las ciencias de la Tierra a gran escala EOS, Transactions, American Geophysical Union, 90: 109-116.
[4] Callejón, RB, T. Berntsen, NL Bindoff, Z. Chen, A. Chidthaisong, P. Friedlingstein, JM Gregory, GC Hegerl, M. Heimann, B. Hewitson, BJ Hoskins, F.Joos, J. Jouzel , V. Kattsov, U. Lohmann, M. Manning, T. Matsuno, M. Molina, Neville Nicholls, Jonathan Overpeck, D. Qin, G. Raga, V. Ramaswamy, J. Ren, M. Rusticucci, S. Solomon , R. Somerville, TF Stocker, PA Stott, RJ Stouffer, P. Whetton, RA Wood, D. Wratt. 2007. Resumen para responsables de políticas en: Cambio climático 2007: La base de la ciencia física. Contribución del Grupo de Trabajo I al Cuarto Informe de Evaluación del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, KB Averyt, M. Tignor y HL Miller (editores .)]. Cambridge University Press, Cambridge, Reino Unido y Nueva York, NY, EE. UU.
[5] Hansen, J., L. Nazarenko, R. Ruedy, M. Sato, J. Willis, A. Del Genio, D. Koch, A. Lacis, K. Lo, S. Menon, T. Novakov, J Perlwitz, G. Russell, GA Schmidt y N. Tausnev. 2005. Desequilibrio energético de la Tierra: confirmación e implicaciones. Science 308: 1431-1435.
[6Hegerl, GC, FW Zwiers, P. Braconnot, NP Gillett, Y. Luo, JA Marengo Orsini, N. Nicholls, JE Penner y PA Stott. 2007. Entendiendo y atribuyendo el cambio climático. En: Cambio climático 2007: La base de la ciencia física. Contribución del Grupo de Trabajo I al Cuarto Informe de Evaluación del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, KB Averyt, M. Tignor y HL Miller (editores .)]. Cambridge University Press, Cambridge, Reino Unido y Nueva York, NY, EE. UU.
[7] Santer, BD, MF Wehner, ML Wigley, R. Sausen, GA Meehl, KE Taylor, C. Ammann, J. Arblaster, WM Washington, JS Boyle, W. Brüggemann. 2003. Contribuciones de forzamiento antropogénico y natural a cambios recientes de altura en la tropopausa. Science , 301: 479–483.
[8] Santer, BD, PW Thorne, L. Haimberger, KE Taylor, TML Wigley, JR Lanzante, S. Solomon, M. Free, PJ Gleckler, PD Jones, TR Karl, SA Klein, C. Mears, D. Nychka , GA Schmidt, SC Sherwood y FJ Wentz. 2008. Consistencia de las tendencias de temperatura observadas y modeladas en la troposfera tropical. Revista Internacional de Climatología, DOI: 10.1002 / joc.1756
[9] Keeling, RF, SC Piper, AF Bollenbacher y JS Walker. 2008. Registros de CO2 atmosférico de sitios en la red de muestreo de aire SIO. En tendencias: un compendio de datos sobre el cambio global. Centro de Análisis de Información de Dióxido de Carbono, Laboratorio Nacional de Oak Ridge, Departamento de Energía de los Estados Unidos, Oak Ridge, Tenn., EE. UU.
[10] Walker W., Parrington, JR y F. Feiner. 1989. Nuclides e isótopos, decimocuarta edición, General Electric Company. San jose, ca.
[11] Clark, ID y P. Fritz. 1997. Isótopos ambientales en hidrogeología. CRC Press Lewis Publishers, Nueva York.
[12] Keeling, CD, TP Whorf, M. Wahlen y J. van der Plicht 1995, extremos interanuales en la tasa de aumento del dióxido de carbono atmosférico desde 1980, Nature, 375, 666–670.
Resumen preparado por B. Ekwurzel y revisado por N. Cole, P. Frumhoff y S. Shaw (UCS).