Calentamiento Global

Calentamiento Global. 

Calentamiento global y cambio climático se refieren al aumento observado en más de un siglo de la temperatura del sistema climático de la Tierra y sus efectos.​ Múltiples líneas de pruebas científicas demuestran que el sistema climático se está calentando.​ Muchos de los cambios observados desde los años 1950 no tienen precedentes en el registro instrumental de temperaturas que se extiende a mediados del siglo XIX ni en los registros proxy paleoclimáticos que cubren miles de años.

El calentamiento global es un aumento continuo de la temperatura media de la tierra. Es decir, que la tierra se calienta poco a poco.Los glaciares se están derritiendo, el nivel del mar aumenta, las selvas se están secando y esto hace pensar que efectivamente hay un calentamiento global porque aumenta la temperatura en la atmósfera y en los océanos.
Algunos lugares pueden experimentar sequías mientras otros se inundan, los lugares fríos se vuelven más cálidos y, en algunos casos, los lugares calurosos se hacen más fríos. Por eso también se utiliza el término «cambio climático» para hablar del calentamiento global; ambos términos se refieren al mismo fenómeno, aunque el cambio climático se usa mas concretamente para hablar del cambio en los patrones del clima y el calentamiento global de la subida de la temperatura.
En 2013, el Quinto Informe de Evaluación (AR5) del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) concluyó que «es extremadamente probable que la influencia humana ha sido la causa dominante del calentamiento observado desde la mitad del siglo XX».​ La mayor influencia humana ha sido la emisión de gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono, metano y óxido de nitrógeno. Las proyecciones de modelos climáticos resumidos en el AR5 indicaron que durante el presente siglo la temperatura superficial global subirá probablemente 0,3 a 1,7 °C para su escenario de emisiones más bajas usando mitigación estricta y 2,6 a 4,8 °C para las mayores. Estas conclusiones han sido respaldadas por las academias nacionales de ciencia de los principales países industrializados​ y no son disputadas por ninguna organización científica de prestigio nacional o internacional.

El cambio climático futuro y los impactos asociados serán distintos en una región a otra alrededor del globo.​ Los efectos anticipados incluyen un aumento en las temperaturas globales, una subida en el nivel del mar, un cambio en los patrones de las precipitaciones y una expansión de los desiertos subtropicales.​ Se espera que el calentamiento sea mayor en la tierra que en los océanos y el más acentuado ocurra en el Ártico, con el continuo retroceso de los glaciares, el permafrost y la banquisa. Otros efectos probables incluyen fenómenos meteorológicos extremos más frecuentes, tales como olas de calor, sequías, lluvias torrenciales y fuertes nevadas; acidificación del océano y extinción de especies debido a regímenes de temperatura cambiantes. Entre sus impactos humanos significativos se incluye la amenaza a la seguridad alimentaria por la disminución del rendimiento de las cosechas y la pérdida de hábitat por inundación.​ Debido a que el sistema climático tiene una gran inercia y los gases de efecto invernadero continuarán en la atmósfera por largo tiempo, muchos de estos efectos persistirán no solo durante décadas o siglos, sino por decenas de miles de años.​

Las posibles respuestas al calentamiento global incluyen la mitigación mediante la reducción de las emisiones, la adaptación a sus efectos, la construcción de sistemas resilientes a sus impactos 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), cuyo objetivo último es prevenir un cambio climático antropogénico peligroso.​ La CMNUCC ha adoptado una serie de políticas destinadas a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero​ y ayudar en la adaptación al calentamiento global.​ Los miembros de la CMNUCC han acordado que se requieren grandes reducciones en las emisiones​ y que el calentamiento global futuro debe limitarse muy por debajo de 2,0 °C con respecto al nivel preindustrial​ con esfuerzos para limitarlo a 1,5 °C.

¿Por Qué se Produce el Calentamiento Global?

La atmósfera tiene una pequeña proporción de un gas llamado dióxido de carbono ( CO₂ ).
Los rayos solares cuando chocan con la superficie de la tierra, la calientan y rebotan escapando al espacio. Si un rayo al rebotar y querer escapar al espacio se encuentra en su camino con una molécula de dióxido de carbono, choca con ella y no escapa sino que vuelve a la superficie terrestre y por lo tanto vuelve a calentarla otra vez.

 ¿Qué pasaría si aumentase la proporción de dióxido de carbono en la atmósfera?
Si aumenta la proporción de gas, aumentarían el número de moléculas de este gas, lo que provocaría que más rayos solares chocarán contra ellos en su intento de escapar de la atmósfera, volviendo a calentar la superficie de la tierra y aumentando la temperatura media de la Tierra.

El aumento del CO₂  en la atmósfera es la causa del aumento de la temperatura en la tierra. Pero… ¿De donde sale?
Hay dos fuentes de CO₂ principales, una es natural y la otra artificial.
Las fuentes naturales son causas que el hombre no puede evitar, como por ejemplo los gases de las erupciones de los volcanes, la respiración y la descomposición de la materia. En estos 3 casos se produce CO₂ de forma natural y se manda a la atmósfera. Pero estas no son las causas principales del gran aumento de CO₂ en la atmósfera.

La principal causa de su aumento es artificial provocando el llamado «Efecto Invernadero». Vamos a intentar resumir un poco esto del efecto invernadero.
Se llama efecto invernadero porque es lo que hacen los invernaderos, colocar un plástico para no dejar escapar los rayos solares que entran. Los rayos entran pero no salen por culpa del plástico del invernadero, y esto hace que la temperatura interior del invernadero aumente. El CO₂ que hay en la atmósfera sería el plástico de los invernaderos. Abajo tienes un enlace sobre esto si quieres saber más.
¿Quien manda tanto dióxido de carbono a la atmósfera para que la tierra se caliente?
Cuando se hace una combustión, por ejemplo un fuego, los gases de la combustión tienen dióxido de carbono.
Ahora solo tienes que pensar en ejemplos de combustiones que el hombre hace en su vida diaria. En todas esas combustiones se está mandando dióxido de carbono a la atmósfera una y otra vez.
Por ejemplo las centrales térmicas cuando queman carbón para generar electricidad, manda CO₂ a la atmósfera, los coches, las fábricas, las calderas de la calefacción, los hornos, los aviones, los trenes, etc. Fíjate que son muchos ejemplos, e incluso cuando respiramos también mandamos CO₂ a la atmósfera.

Pues bien cuanto más proporción de CO₂ tenga la atmósfera, más calor tendrá la tierra y la temperatura media aumentará. Eso es lo que se llama el calentamiento global. ¿Quien provoca el calentamiento global? Pues está claro, tal como hemos visto somos nosotros, los hombres.
Otras causas artificiales posible, aunque en menor medida, son la deforestación y la urbanización, también provocada por los hombres.
También hay otras causas naturales que provocan el calentamiento global, entre ellas se encuentra la liberación de gas metano en la tundra ártica y en los humedales, la formación de las nubes y el vapor de agua, y también las erupciones volcánicas que emiten gases a la atmósfera.
¿Qué Produce el Calentamiento Global?

Algunas de las consecuencias del aumento de la temperatura media en la tierra son:

• Los glaciares se están derritiendo a un ritmo demasiado rápido y esto hace que se eleve el nivel de agua de los mares y océanos. Cuando el agua de mar penetra en zonas cada vez más alejadas de la costa, puede generar consecuencias catastróficas como la erosión, las inundación de humedales, la contaminación de acuíferos y de suelo agrícola, y la pérdida del hábitat de peces, pájaros y plantas.
• Zonas que antes no eran desiertos ahora se están convirtiendo en desiertos, es decir mayor desertización de la tierra.
• Un impacto negativo en la agricultura y la ganadería por las cambios en las precipitaciones.
• Parte del CO₂ que emitimos, no solo lo absorbe la atmósfera, sino que también lo absorben los océanos. Se estima que los océanos del mundo han absorbido la mitad del CO₂ producido por todas las actividades humanas desde el año 1800, algo que se ha visto reflejado en alteraciones de su PH el cual se ha vuelto ligeramente más ácido. Si esto continúa, la vida marina de todo el planeta podría verse afectada ya que el pH del agua es vital para su ciclo vital.
• Modificación de la forma de vida de muchos seres vivos debido al aumento de la temperatura del ecosistema donde viven.
• Aumento de sequías en algunas zonas y de inundaciones en otras.

¿Qué podemos hacer para evitarlo?
La respuesta es clara, enviar menos CO₂ a la atmósfera. Para esto hay muchas cosas que podríamos mejorar, solo hay que pensar en las causas que lo producen:

• Ir andando, en bicicleta o en autobús al trabajo o cuando tengamos que movernos por las ciudades, en lugar del coche particular.
• Hacer un uso racional de la electricidad, es decir consumir menos luz. Deberíamos utilizar electrodomésticos y bombillas más eficientes.
• No usar producto que producen CO₂ como aerosoles CFC que se usaban como líquidos refrigerantes para las máquinas frigoríficas. En la mayoría de los países ya están prohibidos.

• Aumentar la Generación de la energía solar y/o otras fuentes de energía que no necesiten combustiones.
• Exigir que los gobiernos tengan en sus proyectos planes ecológicos de desarrollo sostenible.
• Reutilizar los productos que se puedan para que las fábricas no tengan que fabricar tanto.

Bueno seguro que si piensas en las causas se te ocurren algunas medidas más para mandar menos CO₂ a la atmósfera. Ahora deberías hacer el Juego de Preguntas Sobre el Calentamiento Global para ver si te has enterado de todo bien. Para acabar diremos que todo esto son teorías porque no están realmente demostradas las consecuencias del cambio climático, pero da igual sea o no sea cierto no está mal cuidar un poco más de nuestro planeta.

Cambios térmicos observados

Mapamundi mostrando las tendencias en la temperatura superficial (°C por década) entre 1950 y 2014.

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.

Gráfico de las anomalías de las temperaturas anuales del globo en el periodo 1950-2012, mostrando El Niño-Oscilación del Sur.

La temperatura promedio de la superficie de la Tierra ha aumentado alrededor de 0,8 °C desde 1880. La velocidad de calentamiento casi se duplicó en la segunda mitad de dicho periodo (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.​ 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 proxies climáticos demuestran que la temperatura se ha mantenido relativamente estable durante mil o dos mil años hasta 1850, con fluctuaciones que varían regionalmente tales como el Período cálido medieval y la Pequeña edad de hielo.​

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. Algunos ejemplos son el aumento del nivel del mar debido a la fusión de la nieve y el hielo y la expansión del agua al calentarse por encima de 3,98 °C (dilatación térmica),​ el derretimiento generalizado de la nieve y el hielo con base en tierra,​ el aumento del contenido oceánico de calor, el aumento de la humedad,​ y la precocidad de los eventos primaverales, por ejemplo, la floración de las plantas. La probabilidad de que estos cambios pudieran haber ocurrido por azar es virtualmente cero.

Tendencias

Los cambios de temperatura varían a lo largo del globo. Desde 1979, las temperaturas en tierra han aumentado casi el doble de rápido que las temperaturas oceánicas (0,25 °C por década frente a 0,13 °C por década).​ Las temperaturas del océano aumentan más lentamente que las terrestres debido a la mayor capacidad calórica efectiva de los océanos y porque estos pierden más calor por evaporación.​ Desde el comienzo de la industrialización la diferencia térmica entre los hemisferios se ha incrementado debido al derretimiento de la banquisa y la nieve en el Polo Norte.​ Las temperaturas medias del Ártico se han incrementado a casi el doble de la velocidad del resto del mundo en los últimos 100 años; sin embargo las temperaturas árticas además son muy variables. A pesar de que en el hemisferio norte se emiten 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 ambas mitades del planeta.

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

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 en 2002-2009, periodo bautizado como el hiato en el calentamiento global por los medios de comunicación y algunos científicos, es coherente con tal incidente.​ Actualizaciones realizadas en 2015 para considerar diferentes métodos de medición de las temperaturas oceánicas superficiales muestran una tendencia positiva durante la última década.

Años más cálidos

Dieciséis de los 17 años más cálidos del registro instrumental han ocurrido desde el 2000.​ Pese a que los años récords pueden atraer considerable interés público, los años individuales son menos significativos que la tendencia general. Debido a ello algunos climatólogos han criticado la atención que la prensa popular da a las estadísticas del «año más caluroso»; por ejemplo, Gavin Schmidt señaló que «las tendencias a largo plazo o la serie prevista de récords son mucho más importantes que si un año particular es récord o no».

Causas iniciales de cambios térmicos (forzamientos externos)

Concentraciones de CO2 durante los últimos 400 000 años

Esquema del efecto invernadero mostrando los flujos de energía entre el espacio, la atmósfera y la 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.

El sistema climático puede responder a cambios en los forzamientos externos.​ Estos son «externos» al sistema climático pero no necesariamente externos a la Tierra. Ejemplos de forzamientos externos incluyen cambios en la composición atmosférica (p. ej. un aumento en 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.

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,​ se investigó cuantitativamente por primera vez por Svante Arrhenius en 1896​ y fue desarrollado en la década de 1930 hasta acabada la década de 1960 por Guy Stewart Callendar.

Emisiones mundiales de gases de efecto invernadero en 2010 por sector.

Contribución porcentual de las emisiones acumuladas de CO₂ asociadas 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.​ Sin la atmósfera, la temperatura promedio de la Tierra estaría muy por debajo del punto de congelación del agua.​ Los principales gases de efecto invernadero son el vapor de agua (causante de alrededor de 36-70 % del efecto invernadero); el dióxido de carbono (CO₂, 9-26 %), el metano (CH₄, 4-9 %) y el ozono (O₃, 7,3 %).​ Las nubes también afectan el balance radiativo a través de los forzamientos 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 forzamiento 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.​ 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. Evidencia geológica menos directa indica que valores de CO₂ mayores a este fueron vistos por última vez hace aproximadamente 20 millones de años.

La quema de combustibles fósiles ha producido alrededor de las tres cuartas partes del aumento en el CO₂ por 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.​ Estimaciones de las emisiones globales de CO₂ en 2011 por el uso de combustibles fósiles, incluido la producción de cemento y el gas residual, 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 petróleo (34 %), el gas (18 %), el cemento (4,9 %) y el gas residual (0,7 %).​

En mayo de 2013, se informó que las mediciones de CO₂ tomadas en el principal estándar de referencia del mundo (ubicado en Mauna Loa) superaron las 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.​ Las concentraciones mensuales del CO₂ global excedieron las 400 ppm en marzo de 2015, probablemente por primera vez en varios millones de años. El 12 de noviembre de 2015, científicos de la NASA informaron que el dióxido de carbono producido por el ser humano continúa incrementándose sobre niveles no alcanzados en cientos de miles de años: actualmente, cerca de la mitad del CO₂ proveniente de la quema de combustibles fósiles no es absorbido ni por la vegetación ni los océanos y permanece en la atmósfera.

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.​ Las emisiones de CO₂ siguen aumentando debido a la quema de combustibles fósiles y el cambio de uso del suelo. Las emisiones pueden ser atribuidas a las diferentes regiones. La atribución de emisiones por el cambio de uso del suelo posee una incertidumbre considerable.

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.​ En la mayoría de los escenarios, las emisiones siguen aumentando durante el presente siglo, mientras que en unos pocos las emisiones se reducen.​ Las reservas de combustibles fósiles son abundantes y no van a limitar las emisiones de carbono en el siglo xxi.​ 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.​ Esto es un 90-250 % mayor a 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.​ 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.

Aerosoles y hollín

Las estelas de barcos pueden observarse como líneas en estas nubes sobre el océano Atlántico de la costa este de los Estados Unidos. Las partículas de esta y otras fuentes podrían tener un gran efecto sobre el clima a través del efecto indirecto de los aerosoles.

El oscurecimiento global, una reducción gradual de la cantidad de irradiancia directa en la superficie de la Tierra, se observó a partir de 1961 hasta por lo menos 1990.​ Se piensa que la causa principal de este oscurecimiento son las partículas sólidas y líquidas conocidas como aerosoles, producto de los volcanes y los contaminantes antropogénicos. Ejercen un efecto de enfriamiento por el aumento de la reflexión de la luz solar entrante. Los efectos de los productos de la quema de combustibles fósiles (CO₂y aerosoles) se han compensado parcialmente entre sí en las últimas décadas, por lo que el calentamiento neto se ha debido al aumento de gases de efecto invernadero distintos del CO₂, como el metano.​ El forzamiento radiativo por los aerosoles está limitado temporalmente por los procesos que los remueven de la atmósfera. La eliminación por las nubes y la precipitación les da a los aerosoles troposféricos una vida atmosférica cercana a solo una semana; en cambio, los aerosoles estratosféricos pueden permanecer durante algunos años. El dióxido de carbono tiene una vida atmosférica de un siglo o más, por tanto los cambios en los aerosoles solo retrasarán los cambios climáticos causados por el CO₂.⁹³​ La contribución al calentamiento global del carbono negro solo es superada por la del dióxido de carbono.​

Además de su efecto directo en la dispersión y la absorción de la radiación solar, las partículas tienen efectos indirectos sobre el balance radiativo de la Tierra. Los sulfatos actúan como núcleos de condensación y por lo tanto conducen a nubes que tienen más y más pequeñas gotitas. Estas nubes reflejan la radiación solar más eficientemente que aquellas con menos y más grandes gotitas, fenómeno conocido como el efecto Twomey. Este efecto también provoca que las gotitas sean de tamaño más uniforme, lo que reduce el crecimiento de las gotas de lluvia y hace a la nube más reflexiva a la luz solar entrante, llamado el efecto Albrecht. Los efectos indirectos son más notables en las nubes estratiformes marinas y tienen muy poco efecto radiativo en las convectivas. Los efectos indirectos de los aerosoles representan la mayor incertidumbre en el forzamiento radiativo.​

El hollín puede enfriar o calentar la superficie, dependiendo de si está suspendido o depositado. El hollín atmosférico absorbe directamente la radiación solar, lo que calienta la atmósfera y enfría la superficie. En áreas aisladas con alta producción de hollín, como la India rural, las nubes marrones pueden enmascarar tanto como el 50 % del calentamiento de la superficie por gases de efecto invernadero. Cuando se deposita, especialmente sobre los glaciares o el hielo de las regiones árticas, el menor albedo de la superficie también puede calentar directamente la superficie.​ Las influencias de las partículas, incluido el carbono negro, son más acusadas en las zonas tropicales y subtropicales, particularmente en Asia, mientras que los efectos de los gases de efecto invernadero son dominantes en las regiones extratropicales y el hemisferio sur.

Cambios en la irradiancia solar total y manchas solares desde mediados de la década de 1970.

Contribución de los factores naturales y las actividades humanas al forzamiento radiativo del cambio climático.​ Los valores de forzamiento radiativo son del año 2005 con respecto a la era pre industrial (1750).​ La contribución de la radiación solar al forzamiento radiativo es el 5 % del valor de los forzamientos radiativos combinados debido al incremento en las concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono, metano y óxido nitroso.​

Actividad solar

Desde 1978, las radiaciones del Sol se han medido con precisión mediante satélites. Estas mediciones indican que las emisiones del Sol no han aumentado desde 1978, por lo que el calentamiento durante los últimos 30 años no puede ser atribuido a un aumento de la energía solar que llegase a la Tierra.

Se han utilizado modelos climáticos para examinar el papel del Sol en el cambio climático reciente. Los modelos son incapaces de reproducir el rápido calentamiento observado en las décadas recientes cuando solo se tienen en cuenta las variaciones en la radiación solar y la actividad volcánica. Los modelos son, no obstante, capaces de simular los cambios observados en la temperatura del siglo xx cuando incluyen todos los forzamientos externos más importantes, incluidos la influencia humana y los forzamientos naturales.

Otra línea de prueba en contra de que el Sol sea el causante del cambio climático reciente proviene de observar cómo han cambiado las temperaturas a diferentes niveles en la atmósfera de la Tierra.​ Los modelos y las observaciones muestran que el calentamiento de efecto invernadero resulta en el calentamiento de la atmósfera inferior (troposfera), pero el enfriamiento de la atmósfera superior (estratosfera).​​ El agotamiento de la capa de ozono por refrigerantes químicos también ha dado lugar a un fuerte efecto de enfriamiento en la estratosfera. Si el Sol fuera responsable del calentamiento observado, se esperaría el calentamiento tanto de la troposfera como de la estratosfera.

Variaciones en la órbita de la Tierra

La inclinación del eje de la Tierra y la forma de su órbita alrededor del Sol varían lentamente durante decenas de miles de años y son una fuente natural de cambio climático al modificar la distribución estacional y latitudinal de la insolación.

Durante los últimos miles de años, este fenómeno contribuyó a una lenta tendencia hacia el enfriamiento en las latitudes altas del hemisferio norte durante el verano, la que se invirtió debido al calentamiento inducido por los GEI durante el siglo xx.​

Variaciones en los ciclos orbitales pueden iniciar un nuevo periodo glaciar en el futuro, aunque la fecha de esto depende de las concentraciones de GEI además del forzamiento orbital. No se prevé un nuevo periodo glaciar dentro de los próximos 50 000 años si las concentraciones de CO₂ atmosférico continúan sobre las 300 ppm.

Retroalimentación

El hielo marino, que se muestra aquí en Nunavut (norte de Canadá), refleja más luz solar, mientras que el mar abierto absorbe más, acelerando el derretimiento.

El sistema climático incluye una serie de retroalimentaciones, que alteran la respuesta del sistema a los cambios en los forzamientos externos. Las retroalimentaciones positivas incrementan la respuesta del sistema climático a un forzamiento inicial, mientras que las retroalimentaciones negativas la reducen.​

Existe una serie de retroalimentaciones en el sistema climático, incluido el vapor de agua, los cambios en el hielo-albedo (la capa de nieve y hielo afecta la cantidad que la superficie de la Tierra absorbe o refleja la luz solar entrante), las nubes y los cambios en el ciclo del carbono de la Tierra (por ejemplo, la liberación de carbono del suelo).¹¹⁷​ La principal retroalimentación negativa es la energía que la superficie de la Tierra irradia hacia el espacio en forma de radiación infrarroja.​ De acuerdo con la ley de Stefan-Boltzmann, si la temperatura absoluta (medida en kelvin) se duplica,​ la energía radiativa aumenta por un factor de 16 (2 a la cuarta potencia).

Las retroalimentaciones son un factor importante en la determinación de la sensibilidad del sistema climático a un aumento de las concentraciones atmosféricas de GEI. Si lo demás se mantiene, una sensibilidad climática superior significa que se producirá un mayor calentamiento para un mismo incremento en el forzamiento de gas de efecto invernadero.La incertidumbre sobre el efecto de las retroalimentaciones es una razón importante del porqué diferentes modelos climáticos proyectan diferentes magnitudes de calentamiento para un determinado escenario de forzamiento. Se necesita más investigación para entender el papel de las retroalimentaciones de las nubes y el ciclo del carbono en las proyecciones climáticas.​

Las proyecciones del IPCC previamente mencionadas figuran en el rango de «probable» (probabilidad mayor al 66 %, basado en la opinión de expertos) para los escenarios de emisiones seleccionados. Sin embargo, las proyecciones del IPCC no reflejan toda la gama de incertidumbre.​ El extremo inferior del rango de «probable» parece estar mejor limitado que su extremo superior.

Modelos climáticos

Cálculos del calentamiento global preparados en o antes de 2001 a partir de una gama de modelos climáticos en el escenario de emisiones SRES A2, el cual asume que no se toman medidas para reducir las emisiones en un desarrollo económico regionalmente dividido.

Cambios proyectados en la media anual térmica del aire superficial desde finales del siglo xx hasta mediados del siglo xxi, basado en un escenario de emisiones moderadas (SRES A1B). Este escenario asume que no se adoptarán políticas futuras para limitar las emisiones de gases de efecto invernadero. Crédito de la imagen: NOAA GFDL.

Un modelo climático es una representación de los procesos físicos, químicos y biológicos que afectan el sistema climático.​ Tales modelos se basan en disciplinas científicas como la dinámica de fluidos y la termodinámica, así como los procesos físicos como la transferencia de radiación. Los modelos pueden usarse para predecir un rango de variables tales como el movimiento local del aire, la temperatura, las nubes y otras propiedades atmosféricas; la temperatura, salinidad y circulación del océano; la capa de hielo en tierra y mar; la transferencia de calor y humedad del suelo y la vegetación a la atmósfera; y procesos químicos y biológicos, entre otros.

Aunque los investigadores tratan de incluir tantos procesos como sea posible, las simplificaciones del sistema climático real son inevitables debido a las restricciones del poder computacional disponible y las limitaciones en el conocimiento del sistema climático. Los resultados de los modelos también pueden variar debido a diferentes ingresos de gases de efecto invernadero y la sensibilidad climática del modelo. Por ejemplo, la incertidumbre de las proyecciones de 2007 del IPCC es causada por (1) el uso de múltiples modelos​ con diferentes sensibilidades a las concentraciones de GEI,​ (2) el empleo de diferentes estimaciones de las emisiones humanas futuras de GEI​ y (3) las emisiones adicionales de retroalimentaciones climáticas que no fueron consideradas en los modelos usados por el IPCC para preparar su informe, a saber, la liberación de GEI procedentes del permafrost.

Los modelos no presuponen que el clima se calentará debido al aumento de los niveles de gases de efecto invernadero. En cambio, los modelos predicen cómo los gases de efecto invernadero interactuarán con la transferencia de radiación y otros procesos físicos. El enfriamiento o calentamiento es por tanto un resultado, no un supuesto, de los modelos​

Las nubes y sus efectos son especialmente difíciles de predecir. Mejorar la representación de las nubes en los modelos es por tanto un tema importante en la investigación actual.​ Otro asunto importante es expandir y mejorar las representaciones del ciclo del carbono.​

Los modelos también se utilizan para ayudar a investigar las causas del cambio climático reciente al comparar los cambios observados con aquellos que los modelos proyectan a partir de diversas causas naturales y humanas. Aunque estos modelos no atribuyen inequívocamente el calentamiento que se produjo a partir de aproximadamente 1910 hasta 1945 a la variación natural o la acción del ser humano, sí indican que el calentamiento desde 1970 está dominado por las emisiones de gases de efecto invernadero producidas por el ser humano.

El realismo físico de los modelos se prueba mediante el examen de su capacidad para simular climas contemporáneos o pasados. Los modelos climáticos producen una buena correspondencia con las observaciones de los cambios globales de temperatura durante el siglo pasado, pero no simulan todos los aspectos del clima. Los modelos climáticos utilizados por el IPCC no predicen con exactitud todos los efectos del calentamiento global. El deshielo ártico observado ha sido más rápido que el predicho. La precipitación aumentó proporcionalmente a la humedad atmosférica y por lo tanto significativamente más rápido que lo predicho por los modelos del clima global.​ Desde 1990, el nivel del mar también ha aumentado considerablemente más rápido que lo predicho por los modelos.​

Efectos ambientales observados y esperados

Proyecciones del promedio global de la subida del nivel del mar por Parris y otros.​ No se han asignados probabilidades a estas proyecciones,​ por lo tanto ninguna de estas proyecciones debe interpretarse como una «mejor estimación» de la subida futura del nivel del mar. Crédito de la imagen: NOAA.

El forzamiento antropogénico ha contribuido probablemente a algunos de los cambios observados, incluido el aumento del nivel del mar, los cambios en los extremos climáticos (como el número de días cálidos y fríos), la disminución de la extensión de la banquisa ártica, el retroceso de los glaciares y el reverdecimiento del Sahara.

En el transcurso del siglo xxi, se prevé que los glaciares​ y la capa de nieve​ continúen su retirada generalizada. Las proyecciones de la disminución del hielo marino ártico varían. Las proyecciones recientes sugieren que ya en 2025-2030 los veranos árticos podrían quedar libres de hielo, definido como una extensión de hielo menor a 1 millón de km².​

La «detección» es el proceso de demostrar que el clima ha cambiado en cierto sentido estadístico definido, sin proporcionar una razón para ese cambio. La detección no implica la atribución del cambio detectado a una causa particular. La «atribución» de las causas del cambio climático es el proceso de establecer las causas más probables para el cambio detectado con un cierto nivel de confianza definido.​ La detección y atribución también se pueden aplicar a cambios observados en los sistemas físicos, ecológicos y sociales.

Fenómenos meteorológicos extremos

Se espera que los cambios en el clima regional incluya un mayor calentamiento en tierra, en su mayoría en las latitudes altas del norte, y el menor calentamiento en el océano Austral y partes del océano Atlántico Norte.​

Se prevé que los cambios futuros en las precipitaciones sigan las tendencias actuales, con precipitaciones disminuidas en las zonas subtropicales en tierra y aumentadas en las latitudes subpolares y algunas regiones ecuatoriales.​ Las proyecciones sugieren un probable incremento en la frecuencia y severidad de algunos fenómenos meteorológicos extremos, como las olas de calor.​

Un estudio publicado por Nature Climate Change en 2015 dice:

Un 18 % de las precipitaciones diarias moderadamente extremas en tierra son atribuibles al aumento de la temperatura observado desde la época preindustrial, que a su vez es resultado principalmente de la influencia humana. Para 2 °C de calentamiento, la fracción de precipitaciones extremas atribuibles a la influencia humana se eleva a cerca del 40 %. Del mismo modo, en la actualidad alrededor del 75 % de las precipitaciones diarias moderadamente extremas en tierra son atribuibles al calentamiento. Es para los fenómenos más raros y extremos la fracción antropogénica más grande y esa contribución incrementa de forma no lineal con un mayor calentamiento.​

El análisis de datos de eventos extremos desde 1960 hasta 2010 sugiere que las sequías y olas de calor surgen simultáneamente con una frecuencia aumentada.​ Han aumentado los eventos extremos de humedad o sequía ocurridos en el periodo monzónico desde 1980.

Subida del nivel del mar

Mapa de la Tierra destacándose en rojo las zonas afectadas con una subida de 6 metros del nivel del mar.

Los escasos registros indican que los glaciares han estado retrocediendo desde principios de 1800.​ En la década de 1950 comenzaron las mediciones que permiten el seguimiento del balance de masa de los glaciares.​ Datos archivados por la World Glacier Monitoring Service (WGMS) y la National Snow and Ice Data Center (NSIDC).

Se ha estimado la subida del nivel del mar en un promedio entre 2,6 mm y 2,9 mm ± 0,4 mm por año desde 1993. Adicionalmente, esta se ha acelerado durante las dos décadas pasadas.​ Durante el siglo xxi, el IPCC proyecta en un escenario de altas emisiones que la media global del nivel del mar podría aumentar en 52 a 98 cm. Las proyecciones del IPCC son conservadoras y pueden subestimar el aumento futuro del nivel del mar.​ En el curso del siglo xxi, Parris y otros sugieren que el nivel medio global del mar podría subir entre 0,2 y 2,0 m con respecto de 1992.

Se prevé una inundación costera generalizada si varios grados de calentamiento se mantienen durante milenios.​ Por ejemplo, el calentamiento global sostenido de más de 2 °C (relativo a niveles preindustriales) podría dar lugar a un aumento final del nivel del mar de alrededor de 1 a 4 m debido a la expansión térmica del agua de mar y el derretimiento de los glaciares y las capas de hielo pequeñas.El derretimiento de la capa de hielo de Groenlandia podría contribuir 4 a 7,5 m adicionales durante muchos miles de años. Se ha estimado que ya estamos comprometidos a una subida de aproximadamente 2,3 m por cada grado de calentamiento dentro de los próximos 2000 años.

Un calentamiento mayor al límite de 2 °C podría conducir potencialmente a una tasa de aumento del nivel del mar dominada por la pérdida de hielo antártico. Las emisiones persistentes de CO₂ por fuentes fósiles podría causar una subida adicional de decenas de metros durante los próximos milenios y finalmente la eliminación de toda la capa de hielo de la Antártida, lo que causaría una elevación de aproximadamente 58 metros.

Sistemas ecológicos

En los ecosistemas terrestres, el desarrollo precoz de los eventos primaverales y los cambios de hábitat de los animales y las plantas hacia los polos y las alturas se han vinculado con alta confianza al calentamiento reciente.​ Se espera que el cambio climático futuro afecte especialmente a ciertos ecosistemas, incluidos la tundra, los manglares y los arrecifes de coral. Se prevé que la mayoría de los ecosistemas se verán afectados por el aumento de los niveles de CO₂ en la atmósfera, combinado con mayores temperaturas globales.​ En general, se espera que el cambio climático resultará en la extinción de muchas especies y la reducción de la diversidad de los ecosistemas.

Los aumentos en las concentraciones atmosféricas de CO₂ han dado lugar a un aumento de la acidez de los océanos.​ El CO₂ disuelto incrementa la acidez del océano, que es medida por los valores de pH más bajos.​ Entre 1750 y 2000, el pH de la superficie oceánica ha disminuido en ≈0,1, desde ≈8,2 a ≈8,1.​ El pH de la superficie del océano probablemente no ha estado por debajo de ≈8,1 durante los últimos dos millones de años.​ Las proyecciones sugieren que el pH superficial oceánico podría disminuir otras 0,3-0,4 unidades para 2100.​ La acidificación futura de los océanos podría amenazar los arrecifes de coral, la pesca, las especies protegidas y otros recursos naturales de valor social.

Se proyecta que la desoxigenación oceánica incremente la hipoxia en un 10 % y triplique las aguas suboxigenadas (con concentraciones de oxígeno menores al 2 % de las medias superficiales) por cada 1 °C de calentamiento oceánico extra.​

Efectos a largo plazo

En la escala de siglos a milenios, la magnitud del calentamiento global será determinada principalmente por las emisiones antropogénicas de CO₂.​ Esto se debe a que el dióxido de carbono posee un tiempo de vida en la atmósfera muy largo.​

Estabilizar la temperatura media global requeriría grandes reducciones en las emisiones de CO₂,​ además de otros gases de efecto invernadero como el metano y el óxido de nitrógeno.​ Respecto al CO₂, las emisiones necesitan reducirse en más del 80 % con respecto a su nivel máximo.​ Incluso si esto se lograse, las temperaturas globales permanecieron cercanas a su nivel más alto por muchos siglos.

Otro efecto a largo plazo es una respuesta de la corteza terrestre al derretimiento del hielo y la desglaciación, en un proceso llamado ajuste postglaciar, cuando las masas de tierra ya no estén deprimidas por el peso del hielo. Esto podría provocar corrimientos de tierra y el aumento de las actividades sísmica y volcánica. Las aguas oceánicas más cálidas que descongelan el permafrost con base oceánica o la liberación de hidratos de gas podrían causar corrimientos submarinos, que a su vez pueden generar tsunamis.​ Algunas regiones como los Alpes Franceses ya muestran signos de un aumento en la frecuencia de corrimientos.​

Impactos abruptos y a gran escala

El cambio climático actual podría resultar en cambios globales a gran escala en sistemas sociales y naturales.​ Dos ejemplos son la acidificación de los océanos, producida por el aumento en las concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono, y el derretimiento prolongado de las calotas de hielo, que contribuye a la subida del nivel del mar.​

Algunos cambios a gran escala podrían ocurrir abruptamente, es decir, en un corto período de tiempo, y también podrían ser irreversibles. Un ejemplo de un cambio climático abrupto es la rápida liberación de metano y dióxido de carbono del permafrost, lo que llevaría a un calentamiento global amplificado, o el bloqueo de la circulación termosalina.​ La comprensión científica del cambio climático abrupto es en general pobre.​ La probabilidad de cambios abruptos para algunas retroalimentaciones climáticas puede ser baja.​ Los factores que pueden aumentar la probabilidad de un cambio climático abrupto incluyen un calentamiento global de mayor magnitud, una mayor rapidez y un calentamiento sostenido durante periodos de tiempo más largos.

Efectos observados y esperados en los sistemas sociales

Se han detectado en todo el mundo los efectos del cambio climático en los sistemas humanos, en su mayoría debido al calentamiento o cambios en los patrones de precipitación, o ambos. La producción de trigo y maíz a nivel mundial se ha visto afectada por el cambio climático. Pese a que la productividad agrícola se ha incrementado en algunas regiones de latitudes medias, como el Reino Unido y en el noreste de China, las pérdidas económicas debidas a fenómenos meteorológicos extremos han aumentado a nivel mundial. Ha habido una mortalidad vinculada al cambio de frío a calor en algunas regiones como resultado del calentamiento. El cambio climático ha alterado los medios de subsistencia de los pueblos indígenas del Ártico y hay evidencia emergente de sus impactos en los medios de subsistencia de los pueblos indígenas de otras regiones. Sus efectos se observan en más regiones que antes, en todos los continentes y a lo largo de zonas oceánicas.​

Los futuros impactos sociales del cambio climático serán desiguales.​ Se espera que muchos riesgos aumentan con mayores magnitudes de calentamiento global.​ Todas las regiones están en riesgo de sufrir impactos negativos.Las zonas de baja latitud y de menor desarrollo se enfrentan a los mayores peligros.​ Un estudio de 2015 concluyó que el crecimiento económico (producto interno bruto) de los países más pobres se verá perjudicado por el calentamiento global proyectado mucho más de lo que se creía anteriormente.

Un metaanálisis de 56 estudios concluyó en 2014 que cada grado de temperatura adicional aumentará la violencia hasta un 20 %, la que incluye riñas, crímenes violentos, agitación social o guerras.​

Los ejemplos de impactos incluyen:

• Comida: la productividad agrícola probablemente se verá afectada negativamente en los países de baja latitud, mientras que los efectos en latitudes septentrionales pueden ser positivos o negativos. Niveles de calentamiento global de alrededor de 4,6 °C en relación con los niveles preindustriales podrían representar un gran peligro para la seguridad alimentaria mundial y regional.​

• Salud: en general los impactos serán más negativos que positivos.​ Estos incluyen las consecuencias de los fenómenos meteorológicos extremos, que producen lesionados y pérdida de vidas humanas, y los efectos indirectos, como la desnutrición provocada por las malas cosechas.

Calentamiento Global. Inundación de hábitats

Como consecuencia del aumento del nivel del mar, se espera que las inundaciones amenazan la infraestructura vital y los asentamientos humanos en islas pequeñas y grandes deltas.Esto podría llevar a problemas de falta de vivienda en países con zonas bajas como Bangladesh, así como la pérdida de patria de los habitantes de Maldivas y Tuvalu.