Historia de la ciencia del cambio climático

Desde la antigüedad, se sospechaba que el clima de una región podía cambiar a lo largo de los siglos. Por ejemplo, Teofrasto , discípulo del filósofo griego Aristóteles en el siglo IV a. C., relató cómo el drenaje de marismas había hecho que una localidad en particular fuera más susceptible a las heladas, y especuló que las tierras se volvían más cálidas cuando la tala de bosques las exponía a la luz solar. En el siglo I a. C., el escritor y arquitecto romano Vitruvio escribió sobre el clima en relación con la arquitectura de las viviendas y cómo elegir ubicaciones para las ciudades. ^{[ 9 ] [ 10 ]} Los eruditos europeos del Renacimiento y posteriores observaron que la deforestación , el riego y el pastoreo habían alterado las tierras alrededor del Mediterráneo desde la antigüedad; consideraron plausible que estas intervenciones humanas hubieran afectado el clima local. ^{[ 11 ] [ 12 ]} En su libro publicado en 1088, el erudito y estadista chino Shen Kuo, de la dinastía Song del Norte , promovió la teoría del cambio climático gradual a lo largo de los siglos, una vez que se encontraron antiguos bambúes petrificados conservados bajo tierra en la zona de clima seco y la árida región norte de Yanzhou , ahora Yan'an , Shaanxi, lejos de las zonas de clima más cálido y húmedo de China donde normalmente crecen los bambúes. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

La conversión del este de Norteamérica, de bosques a tierras de cultivo, durante los siglos XVIII y XIX , produjo cambios evidentes en el transcurso de una vida humana. Desde principios del siglo XIX, muchos creían que la transformación estaba alterando el clima de la región, probablemente para mejor. Cuando los agricultores estadounidenses, apodados "rompedores de suelo", se apoderaron de las Grandes Llanuras , sostenían que " la lluvia sigue al arado ". ^{[ 15 ] [ 16 ]} Otros expertos discreparon, y algunos argumentaron que la deforestación causaba una rápida escorrentía de agua de lluvia e inundaciones, e incluso podía resultar en una reducción de las precipitaciones. Académicos europeos, sugiriendo que las zonas templadas habitadas por la " raza caucásica " eran naturalmente superiores para la expansión de la civilización, propusieron que los orientales del Antiguo Cercano Oriente habían convertido imprudentemente sus tierras, antaño exuberantes, en desiertos empobrecidos. ^{[ 17 ]}

Mientras tanto, las agencias meteorológicas nacionales habían comenzado a recopilar gran cantidad de observaciones fiables de temperatura, precipitaciones y otros fenómenos similares. Al analizar estas cifras, se observaron numerosas fluctuaciones, pero ningún cambio constante a largo plazo. A finales del siglo XIX, la opinión científica se había vuelto decisivamente contraria a cualquier creencia en la influencia humana sobre el clima. Y, más allá de los efectos regionales, pocos imaginaban que los humanos pudieran afectar el clima del planeta en su conjunto. ^{[ 17 ]}

Desde mediados del siglo XVII, los naturalistas intentaron conciliar la filosofía mecanicista con la teología, inicialmente dentro de una escala temporal bíblica . A finales del siglo XVIII, se aceptaba cada vez más la existencia de épocas prehistóricas. Los geólogos hallaron evidencia de una sucesión de eras geológicas con cambios climáticos. Existían diversas teorías contrapuestas sobre estos cambios; Buffon propuso que la Tierra había comenzado como un globo incandescente y se estaba enfriando muy gradualmente. James Hutton , cuyas ideas de cambio cíclico a lo largo de enormes períodos fueron posteriormente denominadas uniformitarismo , fue uno de los que hallaron indicios de actividad glacial pasada en lugares demasiado cálidos para la presencia de glaciares en la actualidad. ^{[ 18 ]}

En 1815, Jean-Pierre Perraudin describió por primera vez cómo los glaciares podrían ser responsables de las enormes rocas que se ven en los valles alpinos. Mientras caminaba por el Val de Bagnes , observó enormes rocas de granito dispersas por el estrecho valle. Sabía que se necesitaría una fuerza excepcional para mover rocas tan grandes. También notó cómo los glaciares dejaban franjas en el terreno y concluyó que era el hielo el que había arrastrado las rocas hasta los valles. ^{[ 19 ]}

Su idea fue recibida inicialmente con incredulidad. Jean de Charpentier escribió: «Encontré su hipótesis tan extraordinaria e incluso tan extravagante que no la consideré digna de examen ni siquiera de consideración». ^{[ 20 ]} A pesar del rechazo inicial de Charpentier, Perraudin finalmente convenció a Ignaz Venetz de que podría valer la pena estudiarla. Venetz convenció a Charpentier, quien a su vez convenció al influyente científico Louis Agassiz de que la teoría glacial tenía mérito. ^{[ 19 ]}

Agassiz desarrolló una teoría de lo que denominó " Edad de Hielo ", cuando los glaciares cubrieron Europa y gran parte de Norteamérica. En 1837, Agassiz fue el primero en proponer científicamente que la Tierra había estado sujeta a una edad de hielo pasada . ^{[ 21 ]} William Buckland había sido un destacado defensor en Gran Bretaña de la geología de las inundaciones , más tarde denominada catastrofismo , que explicaba las rocas erráticas y otros "diluvios" como reliquias del diluvio bíblico . Esto fue fuertemente rechazado por la versión del uniformismo de Hutton de Charles Lyell y fue gradualmente abandonado por Buckland y otros geólogos catastrofistas. Un viaje de campo a los Alpes con Agassiz en octubre de 1838 convenció a Buckland de que las características de Gran Bretaña habían sido causadas por la glaciación, y tanto él como Lyell apoyaron firmemente la teoría de la edad de hielo, que se generalizó en la década de 1870. ^{[ 18 ]}

Antes de que se propusiera el concepto de edades de hielo, Joseph Fourier, en 1824, razonó basándose en la física que la atmósfera terrestre mantenía el planeta más cálido de lo que sería en el vacío. Fourier reconoció que la atmósfera transmitía eficientemente las ondas de luz visible a la superficie terrestre. La Tierra absorbía entonces la luz visible y emitía radiación infrarroja en respuesta, pero la atmósfera no transmitía la radiación infrarroja de manera eficiente, lo que, por lo tanto, aumentaba las temperaturas de la superficie. También sospechaba que las actividades humanas podían influir en el balance de radiación y el clima de la Tierra, aunque se centró principalmente en los cambios en el uso del suelo . En un artículo de 1827, Fourier afirmó: ^{[ 22 ]}

El establecimiento y el progreso de las sociedades humanas, así como la acción de las fuerzas naturales, pueden modificar notablemente, en vastas regiones, el estado de la superficie, la distribución del agua y los grandes movimientos del aire. Estos efectos pueden provocar variaciones, a lo largo de muchos siglos, en la temperatura media, ya que las expresiones analíticas contienen coeficientes relacionados con el estado de la superficie que influyen considerablemente en la temperatura.

El trabajo de Fourier se basó en descubrimientos previos: en 1681, Edme Mariotte observó que el vidrio, aunque transparente a la luz solar, obstruye el calor radiante . ^{[ 23 ] [ 24 ]} Alrededor de 1774, Horace Bénédict de Saussure demostró que los objetos calientes no luminosos emiten calor infrarrojo y utilizó una caja aislada con tapa de vidrio para atrapar y medir el calor de la luz solar. ^{[ 25 ] [ 26 ]}

El físico Claude Pouillet propuso en 1838 que el vapor de agua y el dióxido de carbono podrían atrapar la radiación infrarroja y calentar la atmósfera, pero aún no existía evidencia experimental de que estos gases absorbieran calor de la radiación térmica. ^{[ 27 ]}

El efecto de calentamiento de la luz solar sobre diferentes gases fue examinado en 1856 por Eunice Newton Foote , quien describió sus experimentos utilizando tubos de vidrio expuestos a la luz solar. El efecto de calentamiento del sol fue mayor para el aire comprimido que para un tubo al vacío y mayor para el aire húmedo que para el aire seco. "En tercer lugar, el mayor efecto de los rayos del sol que he encontrado se da en el dióxido de carbono". Continuó: "Una atmósfera de ese gas le daría a nuestra tierra una temperatura alta; y si, como algunos suponen, en algún período de su historia, el aire se mezcló con él en una proporción mayor que en la actualidad, un aumento de la temperatura debido a su acción, así como a un aumento de peso, necesariamente habría resultado". Su trabajo fue presentado por el profesor Joseph Henry en la reunión de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia en agosto de 1856 y descrito como una breve nota escrita por el entonces periodista David Ames Wells ; su artículo fue publicado más tarde ese año en el American Journal of Science and Arts . Pocos notaron el papel y solo fue redescubierto en el siglo XXI, ^{[ 28 ] [ 3 ] [ 29 ] [ 30 ]}

En 1859, John Tyndall llevó el trabajo de Fourier un paso más allá al construir un aparato para investigar la absorción de radiación infrarroja en diferentes gases. Descubrió que el vapor de agua, los hidrocarburos como el metano (CH₄ ₎ y el dióxido de carbono ( CO₂ ) bloquean fuertemente la radiación. Comprendió que, sin estos gases, el planeta se congelaría rápidamente _. ^{[ 31 ] [ 32 ]}

Algunos científicos sugirieron que las edades de hielo y otros grandes cambios climáticos se debían a variaciones en la cantidad de gases emitidos por el vulcanismo . Pero esa era solo una de las muchas causas posibles. Otra posibilidad obvia era la variación solar . Los cambios en las corrientes oceánicas también podrían explicar muchos cambios climáticos. Durante millones de años, el ascenso y descenso de las cordilleras alteraría los patrones de los vientos y las corrientes oceánicas. O tal vez el clima de un continente no hubiera cambiado en absoluto, sino que se hubiera vuelto más cálido o más frío debido a la deriva polar (el Polo Norte desplazándose a donde había estado el Ecuador, o algo similar). Existían docenas de teorías.

Por ejemplo, a mediados del siglo XIX, James Croll publicó cálculos sobre cómo las fuerzas gravitatorias del Sol, la Luna y los planetas afectan sutilmente el movimiento y la orientación de la Tierra. La inclinación del eje terrestre y la forma de su órbita alrededor del Sol oscilan suavemente en ciclos que duran decenas de miles de años. Durante algunos períodos, el hemisferio norte recibiría un poco menos de luz solar durante el invierno que durante otros siglos. La nieve se acumularía, reflejando la luz solar y dando lugar a una era glacial autosostenible. ^{[ 20 ] [ 33 ]} Sin embargo, la mayoría de los científicos consideraron que las ideas de Croll —y todas las demás teorías sobre el cambio climático— no eran convincentes.

En 1896, Svante Arrhenius calculó que el efecto de duplicar el dióxido de carbono atmosférico sería un aumento de las temperaturas superficiales de 5 a 6 grados Celsius.

TC Chamberlin

Este artículo de 1902 atribuye a Svante Arrhenius una teoría según la cual la combustión del carbón podría eventualmente conducir a la extinción humana . ^{[ 34 ]}

Este artículo de 1912, publicado anteriormente en Popular Mechanics , describe sucintamente el efecto invernadero, explicando cómo la quema de carbón crea dióxido de carbono que causa el cambio climático. ^{[ 35 ]}

A finales de la década de 1890, Samuel Pierpoint Langley, junto con Frank W. Very ^{[ 36 ],} intentó determinar la temperatura superficial de la Luna midiendo la radiación infrarroja que salía de la Luna y llegaba a la Tierra. ^{[ 37 ]} El ángulo de la Luna en el cielo al tomar la medición determinaba la cantidad de _CO₂ y vapor de agua que la radiación lunar debía atravesar para alcanzar la superficie terrestre, lo que resultaba en mediciones más débiles cuando la Luna estaba baja en el cielo. Este resultado no fue sorprendente, dado que los científicos conocían la absorción de la radiación infrarroja desde hacía décadas.

En 1896, _Svante Arrhenius utilizó las observaciones de Langley sobre el aumento de la absorción infrarroja en la atmósfera donde los rayos lunares inciden con un ángulo bajo, encontrando mayor cantidad de dióxido de carbono ( CO₂ ), para estimar un efecto de enfriamiento atmosférico derivado de una futura disminución del CO₂ _. Se percató de que una atmósfera más fría contendría menos vapor de agua (otro gas de efecto invernadero ) y calculó el efecto de enfriamiento adicional. También comprendió que este enfriamiento aumentaría la capa de nieve y hielo en latitudes altas, lo que provocaría que el planeta reflejara más luz solar y, por lo tanto, se enfriara aún más, tal como había hipotetizado James Croll . En general, Arrhenius calculó que reducir _el CO₂ a la mitad sería suficiente para producir una era glacial. Además, calculó que duplicar el CO₂ atmosférico _daría lugar a un calentamiento total de 5 a 6 grados Celsius. ^{[ 38 ]}

Además, el colega de Arrhenius, _Arvid Högbom , citado extensamente en el estudio de Arrhenius de 1896, Sobre la influencia del ácido carbónico en el aire sobre la temperatura de la Tierra ^{[ 39 ],} había estado intentando cuantificar las fuentes naturales de emisiones de CO₂ con el fin de comprender el ciclo global del carbono . Högbom descubrió que la producción estimada de carbono proveniente de fuentes industriales en la década de 1890 (principalmente la quema de carbón) era comparable con las fuentes naturales. ^{[ 40 ]} Arrhenius observó que esta emisión humana de carbono eventualmente conduciría a un desequilibrio energético que provocaría un calentamiento . Sin embargo, debido a la tasa relativamente baja de producción _de CO₂ en 1896, Arrhenius pensó que el calentamiento tardaría miles de años y esperaba que fuera beneficioso para la humanidad. ^{[ 40 ] [ 41 ]} En 1908 revisó esta predicción, estimando que tardaría cientos de años debido a la tasa cada vez mayor de uso de combustible y que, durante su vida, esto beneficiaría a la humanidad. ^{[ 42 ]}

En 1899, Thomas Crowder Chamberlin desarrolló extensamente la idea de que los cambios climáticos podrían resultar de cambios en la concentración de dióxido de carbono atmosférico. ^{[ 43 ]} Chamberlin escribió en su libro de 1899, Un intento de formular una hipótesis de trabajo sobre la causa de los períodos glaciales sobre una base atmosférica :

Las investigaciones de Tyndall, Lecher y Pretner, Keller, Roentgen y Arrhenius demostraron que el dióxido de carbono y el vapor de agua de la atmósfera poseen una notable capacidad para absorber y retener temporalmente los rayos de calor, mientras que el oxígeno, el nitrógeno y el argón de la atmósfera poseen esta capacidad en menor medida. De ello se deduce que el efecto del dióxido de carbono y el vapor de agua es cubrir la Tierra con una capa térmicamente absorbente.  Los resultados generales atribuibles a un aumento o una disminución considerable de la cantidad de dióxido de carbono y vapor de agua en la atmósfera pueden resumirse de la siguiente manera:

• a. Un aumento, al provocar una mayor absorción de la energía radiante del sol , eleva la temperatura media, mientras que una reducción la disminuye. La estimación del Dr. Arrhenius, basada en un elaborado análisis matemático de las observaciones del profesor Langley, es que un aumento del dióxido de carbono a dos o tres veces su contenido actual elevaría la temperatura media entre 8° y 9  °C y daría lugar a un clima templado similar al que prevaleció en el Terciario Medio. Por otro lado, una reducción de la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera a entre el 55 y el 62 por ciento del contenido actual disminuiría la temperatura media entre 4 y 5 °C, lo que daría lugar a una glaciación comparable a la del Pleistoceno.
• b. Un segundo efecto del aumento y la disminución de la cantidad de dióxido de carbono atmosférico es la igualación, por un lado, de las temperaturas superficiales, o su diferenciación, por otro. [...] ^{[ 44 ]}

El término « efecto invernadero » para este calentamiento fue introducido por Nils Gustaf Ekholm en 1901. ^{[ 45 ]} Fundamentalmente, Ekholm reconoció que el vapor de agua amplifica el cambio climático, no lo impulsa, porque el agua es condensable. ^{[ nota 1 ] [ 46 ]} Por lo tanto, la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera juega un papel clave en la regulación de la cantidad de vapor de agua en la atmósfera. ^{[ 46 ]}

Los cálculos de Arrhenius fueron cuestionados y se integraron en un debate más amplio sobre si los cambios atmosféricos habían causado las edades de hielo. Los intentos experimentales de medir la absorción infrarroja en el laboratorio parecían mostrar pocas diferencias resultantes del aumento de los niveles _de CO₂ , y también encontraron una superposición significativa entre la absorción por CO₂ y la absorción por vapor de agua, lo que sugería que el aumento de las emisiones de dióxido _de carbono tendría poco efecto climático. Posteriormente se descubrió que estos primeros experimentos eran insuficientemente precisos, dada la instrumentación de la época. Muchos científicos también pensaban que los océanos absorberían rápidamente cualquier exceso de dióxido de carbono. ^{[ 40 ]}

Otras teorías sobre las causas del cambio climático no tuvieron mejor suerte. Los principales avances se produjeron en la paleoclimatología observacional , a medida que científicos de diversos campos de la geología desarrollaron métodos para revelar climas antiguos. En 1929, Wilmot H. Bradley descubrió que las varvas anuales de arcilla depositadas en los lechos lacustres mostraban ciclos climáticos. Andrew Ellicott Douglass observó fuertes indicios de cambio climático en los anillos de los árboles . Al notar que los anillos eran más delgados en los años secos, informó sobre los efectos climáticos de las variaciones solares, particularmente en relación con la escasez de manchas solares del siglo XVII (el Mínimo de Maunder ) observada previamente por William Herschel y otros. Sin embargo, otros científicos encontraron buenas razones para dudar de que los anillos de los árboles pudieran revelar algo más allá de variaciones regionales aleatorias. El valor de los anillos de los árboles para el estudio del clima no se estableció sólidamente hasta la década de 1960. ^{[ 47 ] [ 48 ]}

Durante la década de 1930, el defensor más persistente de una conexión entre el sol y el clima fue el astrofísico Charles Greeley Abbot . A principios de la década de 1920, concluyó que la "constante" solar estaba mal denominada: sus observaciones mostraban grandes variaciones, que relacionó con las manchas solares que se desplazaban por la superficie del Sol. Él y algunos otros continuaron investigando el tema hasta la década de 1960, convencidos de que las variaciones de las manchas solares eran una de las principales causas del cambio climático. Otros científicos se mostraron escépticos. ^{[ 47 ] [ 48 ]} Sin embargo, los intentos de conectar el ciclo solar con los ciclos climáticos fueron populares en las décadas de 1920 y 1930. Científicos respetados anunciaron correlaciones que, según ellos, eran lo suficientemente fiables como para hacer predicciones. Tarde o temprano, todas las predicciones fallaron y el tema cayó en descrédito. ^{[ 49 ]}

Mientras tanto, Milutin Milankovitch , basándose en la teoría de James Croll , mejoró los tediosos cálculos de las distancias y ángulos variables de la radiación solar a medida que el Sol y la Luna perturbaban gradualmente la órbita terrestre. Algunas observaciones de varvas (capas que se ven en el lodo que cubre el fondo de los lagos) coincidieron con la predicción de un ciclo de Milankovitch de unos 21 000 años. Sin embargo, la mayoría de los geólogos descartaron la teoría astronómica, ya que no podían ajustar la cronología de Milankovitch a la secuencia aceptada, que solo tenía cuatro edades de hielo, todas ellas mucho más largas que 21 000 años. ^{[ 50 ]}

En 1938, Guy Stewart Callendar intentó revivir la teoría del efecto invernadero de Arrhenius. Callendar presentó evidencia de que tanto la temperatura como el nivel _de CO₂ en la atmósfera habían estado aumentando durante el último medio siglo, y argumentó que nuevas mediciones espectroscópicas mostraban que el gas era eficaz absorbiendo la radiación infrarroja en la atmósfera. Sin embargo, la mayoría de la comunidad científica continuó cuestionando o ignorando la teoría. ^{[ 51 ]}

Las mejoras en la espectrografía en la década de 1950 demostraron que las líneas de absorción _de CO₂ y vapor de agua no se superponían completamente. Los climatólogos también se percataron de que había poco vapor de agua en la atmósfera superior. Ambos avances demostraron que el efecto invernadero _del CO₂ no se vería contrarrestado por el vapor de agua. ^{[ 52 ] [ 40 ]}

En 1955, el análisis de isótopos de carbono-14 de Hans Suess demostró que _el CO₂ liberado por los combustibles fósiles no era absorbido inmediatamente por el océano. En 1956, Gilbert Plass publicó los resultados de su trascendental investigación sobre la relación entre el CO₂ _atmosférico y la temperatura media global. Sus resultados indicaron que una duplicación del CO₂ calentaría el planeta en 3,6 °C. ^{[ 53 ]} En 1957, una mejor comprensión de la _química oceánica llevó a Roger Revelle a darse cuenta de que la capa superficial del océano tenía una capacidad limitada para absorber dióxido de carbono, prediciendo también el aumento de los niveles de CO₂ y siendo posteriormente demostrado por Charles David Keeling . ^{[ 54 ]} _{A finales de la década} de 1950, más científicos argumentaban que las emisiones de dióxido de carbono podrían ser un problema, y ​​algunos proyectaron en 1959 que _el CO₂ aumentaría un 25 % para el año 2000, con efectos potencialmente "radicales" en el clima. ^{[ 40 ]} 

En el centenario de la industria petrolera estadounidense en 1959 , organizado por el Instituto Americano del Petróleo y la Escuela de Negocios de Columbia, Edward Teller dijo: "Se ha calculado que un aumento de temperatura correspondiente a un aumento del 10 por ciento en el dióxido de carbono será suficiente para derretir el casquete polar y sumergir Nueva York.  ... En la actualidad, el dióxido de carbono en la atmósfera ha aumentado un 2 por ciento por encima de lo normal. Para 1970, será quizás un 4 por ciento, para 1980, un 8 por ciento, para 1990, un 16 por ciento si continuamos con nuestro aumento exponencial en el uso de combustibles puramente convencionales". ^{[ 55 ]} En 1960, Charles David Keeling demostró que el nivel de CO ₂ en la atmósfera estaba, de hecho, aumentando. La preocupación creció año tras año junto con el aumento de la " Curva de Keeling " del CO ₂ atmosférico .

Otra pista sobre la naturaleza del cambio climático surgió a mediados de la década de 1960 a partir del análisis de núcleos de sedimentos marinos profundos realizado por Cesare Emiliani y del análisis de corales antiguos realizado por Wallace Broecker y sus colaboradores. En lugar de cuatro largas edades de hielo , encontraron un gran número de edades más cortas en una secuencia regular. Parecía que la cronología de las edades de hielo estaba determinada por los pequeños cambios orbitales de los ciclos de Milankovitch . Si bien el tema siguió siendo controvertido, algunos comenzaron a sugerir que el sistema climático es sensible a pequeños cambios y puede pasar fácilmente de un estado estable a uno inestable . ^{[ 50 ]}

Mientras tanto, los científicos comenzaron a utilizar computadoras para desarrollar versiones más sofisticadas de los cálculos de Arrhenius. En 1967, aprovechando la capacidad de las computadoras digitales para integrar numéricamente las curvas de absorción, Syukuro Manabe y Richard Wetherald realizaron el primer cálculo detallado del efecto invernadero incorporando la convección (el " modelo radiativo-convectivo unidimensional de Manabe-Wetherald "). ^{[ 56 ] [ 57 ]} Descubrieron que, en ausencia de retroalimentaciones desconocidas, como cambios en las nubes, una duplicación del dióxido de carbono con respecto al nivel actual resultaría en  un aumento de aproximadamente 2 °C en la temperatura global . Por este trabajo, y otros relacionados, Manabe recibió una parte del Premio Nobel de Física de 2021. ^{[ 58 ]}

En la década de 1960, la contaminación por aerosoles ("smog") se había convertido en un grave problema local en muchas ciudades, y algunos científicos comenzaron a considerar si el efecto de enfriamiento de la contaminación por partículas podría afectar las temperaturas globales. Los científicos no estaban seguros de si predominaría el efecto de enfriamiento de la contaminación por partículas o el efecto de calentamiento de las emisiones de gases de efecto invernadero, pero, en cualquier caso, comenzaron a sospechar que las emisiones humanas podrían ser perjudiciales para el clima en el siglo XXI, si no antes. En su libro de 1968, La bomba demográfica , Paul R. Ehrlich escribió: "El efecto invernadero se está intensificando ahora por el nivel enormemente aumentado de dióxido de carbono  ... [esto] se está contrarrestando con nubes bajas generadas por estelas de condensación, polvo y otros contaminantes  ... Por el momento, no podemos predecir cuáles serán los resultados climáticos generales de nuestro uso de la atmósfera como un vertedero de basura". ^{[ 59 ]}

Los esfuerzos por establecer un registro global de temperatura, iniciados en 1938, culminaron en 1963, cuando J. Murray Mitchell presentó una de las primeras reconstrucciones actualizadas de temperatura. Su estudio incluyó datos de más de 200 estaciones meteorológicas, recopilados por el Registro Mundial del Tiempo ^{[ 60 ]} , que se utilizaron para calcular la temperatura media latitudinal. En su presentación, Murray demostró que, a partir de 1880, las temperaturas globales aumentaron de forma constante hasta 1940. Posteriormente, surgió una tendencia de enfriamiento que se prolongó durante varias décadas. El trabajo de Murray contribuyó a la aceptación generalizada de una posible tendencia de enfriamiento global . ^{[ 61 ] [ 62 ]}

En 1965, el histórico informe "Restaurando la calidad de nuestro medio ambiente", elaborado por el Comité Asesor Científico del presidente estadounidense Lyndon B. Johnson, advirtió sobre los efectos nocivos de las emisiones de combustibles fósiles:

La parte que permanece en la atmósfera puede tener un efecto significativo en el clima; el dióxido de carbono es casi transparente a la luz visible, pero es un fuerte absorbente y emisor de radiación infrarroja, particularmente en las longitudes de onda de 12 a 18 micras; en consecuencia, un aumento del dióxido de carbono atmosférico podría actuar, de manera similar al vidrio de un invernadero, para elevar la temperatura del aire inferior. ^{[ 43 ]}

El comité utilizó las reconstrucciones de temperatura global y los datos de dióxido de carbono recientemente disponibles de Charles David Keeling y sus colegas para llegar a sus conclusiones. Declararon que el aumento de los niveles de dióxido de carbono atmosférico era el resultado directo de la quema de combustibles fósiles. El comité concluyó que las actividades humanas eran lo suficientemente importantes como para tener un impacto global significativo, más allá del área donde se realizan dichas actividades. «El ser humano está llevando a cabo, sin darse cuenta, un vasto experimento geofísico», escribió el comité. ^{[ 62 ]}

En 1966 , el premio Nobel Glenn T. Seaborg , presidente de la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos, advirtió sobre la crisis climática: «Al ritmo actual en que añadimos dióxido de carbono a nuestra atmósfera (seis mil millones de toneladas al año), en las próximas décadas el balance térmico de la atmósfera podría alterarse lo suficiente como para producir cambios marcados en el clima, cambios que quizás no tengamos forma de controlar incluso si para entonces hemos logrado grandes avances en nuestros programas de modificación del clima ». ^{[ 63 ]}

Memorándum de 1969 dirigido a John Ehrlichman, asesor jurídico de la Casa Blanca de Richard Nixon.

   El dióxido de carbono en la atmósfera tiene el efecto de un cristal en un invernadero. El contenido de CO₂ _normalmente se encuentra en un ciclo estable, pero recientemente el ser humano ha comenzado a introducir inestabilidad mediante la quema de combustibles fósiles. ... Ahora existe un consenso bastante claro de que el contenido de CO₂ _aumentará un 25 % para el año 2000. Esto podría incrementar la temperatura promedio cerca de la superficie terrestre en 7  °F (3,9  °C). Esto, a su vez, podría elevar el nivel del mar en 10 pies. Adiós, Nueva York. Adiós, Washington, por cierto. No tenemos datos sobre Seattle.

— Daniel Patrick Moynihan , 17 de septiembre de 1969 ^{[ 64 ]}

El director de Asuntos Urbanos de la Casa Blanca habló sobre el efecto invernadero e instó a la construcción de un sistema de monitoreo.

(Haz clic en { } para ver el memorándum)

Un estudio de 1968 realizado por el Instituto de Investigación de Stanford para el Instituto Americano del Petróleo señaló: ^{[ 65 ]}

Si la temperatura de la Tierra aumenta significativamente, cabe esperar que se produzcan diversos fenómenos, como el deshielo de la Antártida , el aumento del nivel del mar, el calentamiento de los océanos y un incremento de la fotosíntesis.  Revelle señala que el ser humano se encuentra inmerso en un vasto experimento geofísico con su entorno, la Tierra. Es casi seguro que para el año 2000 se producirán cambios significativos de temperatura, los cuales podrían provocar cambios climáticos.

En 1969, la OTAN fue la primera candidata a abordar el cambio climático a nivel internacional. Se planeó entonces establecer un centro de investigación e iniciativas de la organización en el ámbito civil, que tratara temas ambientales ^{[ 66 ]} como la lluvia ácida y el efecto invernadero . La sugerencia del presidente estadounidense Richard Nixon no tuvo mucho éxito con la administración del canciller alemán Kiesinger . Sin embargo, los temas y el trabajo preparatorio realizado por las autoridades alemanas en torno a la propuesta de la OTAN cobraron impulso internacional (véase, por ejemplo, la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Medio Ambiente Humano de Estocolmo de 1970), ya que el gobierno de Willy Brandt comenzó a aplicarlos en el ámbito civil. ^{[ 66 ]}

También en 1969, Mikhail Budyko publicó una teoría sobre la retroalimentación hielo-albedo , un elemento fundamental de lo que hoy se conoce como amplificación ártica . ^{[ 67 ]} Ese mismo año , William D. Sellers publicó un modelo similar . ^{[ 68 ]} Ambos estudios atrajeron una atención significativa, ya que sugerían la posibilidad de una retroalimentación positiva descontrolada dentro del sistema climático global. ^{[ 69 ]}

Un memorando de 1969 del director de Asuntos Urbanos de la Casa Blanca, Daniel Patrick Moynihan, intentó impresionar a la oficina del presidente estadounidense Nixon con la gravedad proyectada del efecto invernadero. ^{[ 64 ]} Sin embargo, no se tomaron medidas, incluso después de una iniciativa del 20 de diciembre de 1971 de la Oficina de Ciencia y Tecnología , "Determinar el cambio climático causado por el hombre y la naturaleza". ^{[ 70 ]} En la iniciativa, los asesores científicos de Nixon recomendaron una red internacional para monitorear las tendencias climáticas y el impacto humano en ellas. ^{[ 71 ]}

A principios de la década de 1970, la evidencia de que los aerosoles estaban aumentando en todo el mundo y que la serie de temperaturas globales mostraba un enfriamiento animó a Reid Bryson y a otros a advertir sobre la posibilidad de un enfriamiento severo. Las preguntas e inquietudes planteadas por Bryson y otros impulsaron una nueva ola de investigación sobre los factores de dicho enfriamiento global. ^{[ 62 ]} Mientras tanto, la nueva evidencia de que el momento de las edades de hielo estaba determinado por ciclos orbitales predecibles sugería que el clima se enfriaría gradualmente, a lo largo de miles de años. Varios paneles científicos de este período concluyeron que se necesitaba más investigación para determinar si era probable un calentamiento o un enfriamiento, lo que indicaba que la tendencia en la literatura científica aún no se había convertido en un consenso. ^{[ 73 ] [ 74 ] [ 75 ]} Sin embargo, para el siglo siguiente, un estudio de la literatura científica de 1965 a 1979 encontró 7 artículos que predecían enfriamiento y 44 que predecían calentamiento (muchos otros artículos sobre el clima no hicieron ninguna predicción); los artículos sobre calentamiento fueron citados con mucha más frecuencia en la literatura científica posterior. ^{[ 62 ]} La investigación sobre el calentamiento y los gases de efecto invernadero recibió mayor atención, con casi seis veces más estudios que predicen calentamiento que enfriamiento, lo que sugiere que la preocupación entre los científicos se centraba principalmente en el calentamiento, ya que dirigían su atención hacia el efecto invernadero. ^{[ 62 ]}

John Sawyer publicó el estudio «Dióxido de carbono antropogénico y el efecto invernadero» en 1972. ^{[ 76 ]} En él resumió el conocimiento científico de la época, la atribución antropogénica del dióxido de carbono, su distribución y su aumento exponencial, hallazgos que siguen vigentes hoy en día. Además, predijo con precisión la tasa de calentamiento global para el período comprendido entre 1972 y 2000. ^{[ 77 ] [ 78 ]}

El aumento del 25 % de CO₂ _previsto para finales de siglo corresponde, por tanto, a un incremento de 0,6  °C en la temperatura mundial, una cantidad algo mayor que la variación climática de los últimos siglos . – John Sawyer, 1972

Los primeros registros satelitales recopilados a principios de la década de 1970 mostraron un aumento en la capa de nieve y hielo sobre el hemisferio norte, lo que impulsó un mayor escrutinio sobre la posibilidad de un enfriamiento global. ^{[ 62 ]} J. Murray Mitchell actualizó su reconstrucción de la temperatura global en 1972, la cual continuó mostrando un enfriamiento. ^{[ 62 ] [ 79 ]} Sin embargo, los científicos determinaron que el enfriamiento observado por Mitchell no era un fenómeno global. Los promedios globales estaban cambiando, en gran parte debido a los inviernos inusualmente severos experimentados por Asia y algunas partes de América del Norte en 1972 y 1973, pero estos cambios se limitaron principalmente al hemisferio norte. En el hemisferio sur, se observó la tendencia opuesta. Sin embargo, los inviernos severos impulsaron el tema del enfriamiento global a la atención pública. ^{[ 62 ]}

Los principales medios de comunicación de la época exageraron las advertencias de la minoría que esperaba un enfriamiento inminente. Por ejemplo, en 1975, la revista Newsweek publicó un artículo titulado "El mundo enfriándose" que alertaba sobre "signos ominosos de que los patrones climáticos de la Tierra han comenzado a cambiar". ^{[ 80 ]} El artículo se basaba en estudios que documentaban el aumento de la nieve y el hielo en regiones del hemisferio norte, así como en las preocupaciones y afirmaciones de Reid Bryson de que el enfriamiento global por aerosoles predominaría sobre el calentamiento por dióxido de carbono. ^{[ 62 ]} El artículo continuaba afirmando que la evidencia de enfriamiento global era tan sólida que a los meteorólogos les resultaba difícil seguirle el ritmo. ^{[ 80 ]} El 23 de octubre de 2006, Newsweek publicó una actualización en la que afirmaba haberse equivocado "espectacularmente sobre el futuro cercano". ^{[ 81 ]} Sin embargo, este artículo y otros similares tuvieron efectos duraderos en la percepción pública de la ciencia climática. ^{[ 62 ]}

La cobertura mediática que anunciaba la llegada de una nueva era glacial generó la creencia de que este era el consenso entre los científicos, a pesar de que la literatura científica no lo reflejaba. A medida que se hizo evidente que la opinión científica favorecía el calentamiento global, el público comenzó a dudar de la fiabilidad de la ciencia. ^{[ 62 ]} El argumento de que los científicos se equivocaron sobre el enfriamiento global, y por lo tanto podrían equivocarse sobre el calentamiento global, ha sido denominado «la falacia de la era glacial» por Bryan Walsh, autor de Time . ^{[ 83 ]}

En los dos primeros «Informes para el Club de Roma» de 1972 ^{[ 84 ]} y 1974 ^{[ 85 ],} se mencionaron los cambios climáticos antropogénicos por el aumento _del CO₂ y por el calor residual . Sobre este último , John Holdren escribió en un estudio ^{[ 86 ]} citado en el primer informe: «que la contaminación térmica global no es ni mucho menos nuestra amenaza ambiental más inmediata. Sin embargo, podría resultar ser la más inexorable si tenemos la fortuna de evitar todas las demás». Estimaciones simples a escala global ^{[ 87 ]} que recientemente se han actualizado ^{[ 88 ]} y confirmado mediante cálculos de modelos más refinados ^{[ 89 ] [ 90 ]} muestran contribuciones notables del calor residual al calentamiento global después del año 2100, si sus tasas de crecimiento no se reducen drásticamente (por debajo del promedio del 2 % anual que se produjo desde 1973).

Las pruebas del calentamiento se acumularon. Para 1975, Manabe y Wetherald habían desarrollado un modelo climático global tridimensional que proporcionaba una representación bastante precisa del clima actual. Duplicar el CO₂ _en la atmósfera del modelo produjo un  aumento de aproximadamente 2 °C en la temperatura global. ^{[ 91 ]} Otros tipos de modelos informáticos dieron resultados similares: era imposible crear un modelo que se asemejara al clima real sin que la temperatura aumentara al incrementarse la concentración de _{CO₂ .}

En otro desarrollo, un análisis de núcleos de sedimentos marinos profundos publicado en 1976 por Nicholas Shackleton y sus colegas mostró que la influencia dominante en la cronología de las edades de hielo provenía de un cambio orbital de Milankovitch de 100 000 años. Esto fue inesperado, ya que el cambio en la luz solar en ese ciclo fue leve. El resultado enfatizó que el sistema climático está impulsado por retroalimentaciones y, por lo tanto, es altamente susceptible a pequeños cambios en las condiciones. ^{[ 20 ]}

Un memorando de 1977 (véase el recuadro de citas) del principal asesor científico del presidente Carter, Frank Press, advertía sobre la posibilidad de un cambio climático catastrófico. ^{[ 82 ]} Sin embargo, otros asuntos, como los daños conocidos a la salud causados ​​por los contaminantes y la necesidad de evitar la dependencia energética de otras naciones, parecían más urgentes e inmediatos. ^{[ 82 ]} El secretario de Energía, James Schlesinger, advirtió que «las implicaciones políticas de este asunto aún son demasiado inciertas como para justificar la participación presidencial y las iniciativas políticas», y la industria de los combustibles fósiles comenzó a sembrar dudas sobre la ciencia del clima. ^{[ 82 ]}

La Conferencia Mundial sobre el Clima de 1979 (del 12 al 23 de febrero) de la Organización Meteorológica Mundial concluyó que «parece plausible que un aumento de la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera pueda contribuir a un calentamiento gradual de la atmósfera inferior, especialmente en latitudes más altas.  ... Es posible que algunos efectos a escala regional y global sean detectables antes de finales de este siglo y se vuelvan significativos antes de mediados del próximo siglo». ^{[ 92 ]}

En julio de 1979, el Consejo Nacional de Investigación de los Estados Unidos publicó un informe ^{[ 93 ]} que concluía (en parte):

Si se asume que el contenido de CO₂ _en la atmósfera se duplica y se alcanza el equilibrio térmico estadístico, los modelos más realistas predicen un calentamiento global de la superficie de entre 2  °C y 3,5  °C, con mayores incrementos en latitudes altas. ...  Hemos intentado, pero no hemos podido, encontrar ningún efecto físico pasado por alto o subestimado que pudiera reducir a proporciones insignificantes los calentamientos globales estimados actualmente debidos a la duplicación del CO₂ atmosférico, _o incluso revertirlos por completo.

Una semana antes de que el presidente Carter dejara el cargo, el Consejo de Calidad Ambiental de la Casa Blanca (CEQ) publicó informes que incluían una sugerencia para limitar la temperatura media global a 2  °C por encima de los niveles preindustriales, un objetivo acordado en el acuerdo climático de París de 2015. ^{[ 94 ]}

A principios de la década de 1980, la leve tendencia al enfriamiento observada entre 1945 y 1975 se había detenido. La contaminación por aerosoles había disminuido en muchas zonas debido a la legislación ambiental y a los cambios en el uso de combustibles, y quedó claro que el efecto de enfriamiento de los aerosoles no iba a aumentar sustancialmente mientras los niveles de dióxido de carbono aumentaran progresivamente.

Hansen y otros publicaron en 1981 el estudio " Impacto climático del aumento del dióxido de carbono atmosférico" y señalaron:

Se ha demostrado que el calentamiento antropogénico por dióxido de carbono debería superar el nivel de ruido de la variabilidad climática natural a finales de siglo, y existe una alta probabilidad de calentamiento en la década de 1980. Los posibles efectos sobre el clima en el siglo XXI incluyen la creación de regiones propensas a la sequía en América del Norte y Asia central como parte de un cambio en las zonas climáticas , la erosión de la capa de hielo de la Antártida Occidental con el consiguiente aumento mundial del nivel del mar y la apertura del legendario Paso del Noroeste . ^{[ 95 ]}

En 1982, los núcleos de hielo de Groenlandia perforados por Hans Oeschger , Willi Dansgaard y sus colaboradores revelaron drásticas oscilaciones de temperatura en el lapso de un siglo en el pasado remoto. ^{[ 96 ]} El cambio más prominente en su registro correspondió a la violenta oscilación climática del Dryas Reciente, observada en cambios en los tipos de polen en los lechos lacustres de toda Europa. Evidentemente, los cambios climáticos drásticos eran posibles en el transcurso de una vida humana.

En 1973, James Lovelock especuló que los clorofluorocarbonos (CFC) podrían tener un efecto de calentamiento global. En 1975, V. Ramanathan descubrió que una molécula de CFC podía ser 10 000 veces más eficaz en la absorción de radiación infrarroja que una molécula de dióxido de carbono, lo que hacía que los CFC fueran potencialmente importantes a pesar de sus muy bajas concentraciones en la atmósfera. Si bien la mayoría de los primeros trabajos sobre los CFC se centraron en su papel en el agotamiento de la capa de ozono , en 1985 Ramanathan y otros demostraron que los CFC, junto con el metano y otros gases traza, podrían tener un efecto climático casi tan importante como el aumento del _CO₂ . En otras palabras, el calentamiento global llegaría el doble de rápido de lo previsto. ^{[ 97 ]}

En 1985, una conferencia conjunta del PNUMA /OMM/ ICSU sobre la "Evaluación del papel del dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero en las variaciones climáticas y sus impactos asociados" concluyó que se "prevé" que los gases de efecto invernadero provoquen un calentamiento significativo en el próximo siglo y que cierto calentamiento es inevitable. ^{[ 98 ]}

Mientras tanto, los núcleos de hielo extraídos por un equipo franco-soviético en la estación Vostok en la Antártida mostraron que _el CO₂ y la temperatura habían fluctuado simultáneamente en amplias variaciones durante las pasadas eras glaciales. Esto confirmó la relación CO₂ _{- temperatura de una manera totalmente independiente de} los modelos climáticos computarizados , reforzando considerablemente el consenso científico emergente. Los hallazgos también apuntaron a importantes retroalimentaciones biológicas y geoquímicas. ^{[ 99 ]}

En enero de 1986, ^{[ 100 ]} la Sociedad Alemana de Física publicó una advertencia sobre una inminente catástrofe climática ^{[ 101 ].}

En junio de 1988, James E. Hansen realizó una de las primeras evaluaciones que indicaban que el calentamiento global causado por el ser humano ya había afectado de forma significativa el clima mundial. ^{[ 102 ]} Poco después, una " Conferencia Mundial sobre el Cambio Atmosférico: Implicaciones para la Seguridad Global " reunió a cientos de científicos y otros expertos en Toronto . Concluyeron que los cambios en la atmósfera debidos a la contaminación humana "representan una grave amenaza para la seguridad internacional y ya están teniendo consecuencias perjudiciales en muchas partes del planeta", y declararon que para 2005 sería conveniente que el mundo redujera sus emisiones en un 20% con respecto al nivel de 1988. ^{[ 103 ]}

En la década de 1980 se produjeron importantes avances en relación con los desafíos ambientales globales. El agotamiento de la capa de ozono se mitigó gracias al Convenio de Viena (1985) y al Protocolo de Montreal (1987). La lluvia ácida se reguló principalmente a nivel nacional y regional.

En 1988, la OMM estableció el Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático con el apoyo del PNUMA. El IPCC continúa su trabajo hasta la actualidad y publica una serie de Informes de Evaluación e informes complementarios que describen el estado del conocimiento científico en el momento en que se prepara cada informe. Los avances científicos durante este período se resumen aproximadamente cada cinco o seis años en los Informes de Evaluación del IPCC que se publicaron en 1990 ( Primer Informe de Evaluación ), 1995 ( Segundo Informe de Evaluación ), 2001 ( Tercer Informe de Evaluación ), 2007 ( Cuarto Informe de Evaluación ), 2013/2014 ( Quinto Informe de Evaluación ) y 2021 (Sexto Informe de Evaluación ) ^{[ 108 ]} . El informe de 2001 fue el primero en afirmar positivamente que el aumento observado de la temperatura global era "probable" que se debiera a las actividades humanas. La conclusión se vio influenciada especialmente por el llamado gráfico de palo de hockey, que mostraba un aumento abrupto de la temperatura histórica simultáneamente con el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero, y por las observaciones de cambios en el contenido de calor oceánico que presentaban una "firma" que coincidía con el patrón calculado por los modelos informáticos para el efecto del calentamiento global. Para el momento del informe de 2021, los científicos contaban con mucha más evidencia. Sobre todo, las mediciones de paleotemperaturas de varias épocas del pasado remoto, y el registro de cambios de temperatura desde mediados del siglo XIX, pudieron compararse con las mediciones de los niveles de CO₂ para proporcionar una confirmación independiente de los cálculos de los modelos de _{supercomputadora} .

Estos avances dependieron fundamentalmente de los satélites meteorológicos , otros satélites y enormes programas de observación a escala global. Desde la década de 1990, la investigación sobre el cambio climático histórico y moderno se expandió rápidamente. La coordinación internacional estuvo a cargo del Programa Mundial de Investigación Climática (establecido en 1980) y se orientó cada vez más a aportar información a los informes del IPCC. Redes de medición como el Sistema Mundial de Observación de los Océanos , el Sistema Integrado de Observación del Carbono y el Sistema de Observación de la Tierra de la NASA permitieron monitorear las causas y los efectos del cambio en curso. La investigación también se amplió, vinculando muchos campos como las ciencias de la Tierra , las ciencias del comportamiento , la economía y la seguridad .

Una cuestión históricamente importante en la investigación del cambio climático ha sido la importancia relativa de la actividad humana y las causas naturales durante el período de registro instrumental . En el Segundo Informe de Evaluación (SAR) de 1995, el IPCC hizo la declaración ampliamente citada de que "El balance de la evidencia sugiere una influencia humana discernible en el clima global". La frase "balance de la evidencia" sugería el estándar de prueba del derecho consuetudinario (inglés) requerido en los tribunales civiles en contraposición a los penales: no tan alto como "más allá de toda duda razonable". En 2001, el Tercer Informe de Evaluación (TAR) refinó esto, diciendo: "Hay evidencia nueva y más sólida de que la mayor parte del calentamiento observado en los últimos 50 años es atribuible a las actividades humanas". ^{[ 109 ]} El Cuarto Informe de Evaluación (AR4) de 2007 reforzó esta conclusión:

• "El calentamiento antropogénico del sistema climático está muy extendido y puede detectarse en las observaciones de temperatura tomadas en la superficie, en la atmósfera libre y en los océanos. Desde la TAR, se ha seguido acumulando evidencia del efecto de las influencias externas, tanto antropogénicas como naturales, sobre el sistema climático." ^{[ 110 ]}

Otras conclusiones del Cuarto Informe de Evaluación del IPCC incluyen:

• "Es extremadamente improbable (<5%) ^{[ 111 ]} que el patrón global de calentamiento durante el último medio siglo pueda explicarse sin forzamiento externo (es decir, es incompatible con ser el resultado de la variabilidad interna), y muy improbable ^{[ 111 ]} que se deba únicamente a causas externas naturales conocidas. El calentamiento se produjo tanto en el océano como en la atmósfera y tuvo lugar en un momento en que los factores de forzamiento externo natural probablemente habrían producido enfriamiento." ^{[ 112 ]}
• "Según las nuevas estimaciones del forzamiento antropogénico combinado debido a los gases de efecto invernadero, los aerosoles y los cambios en la superficie terrestre , es extremadamente probable (>95%) ^{[ 111 ]} que las actividades humanas hayan ejercido una influencia de calentamiento neto sustancial sobre el clima desde 1750." ^{[ 113 ]}
• "Es prácticamente seguro ^{[ 111 ]} que los aerosoles antropogénicos producen un forzamiento radiativo negativo neto (influencia de enfriamiento) con una magnitud mayor en el hemisferio norte que en el hemisferio sur ." ^{[ 113 ]}

A continuación se presentan algunos resultados de estudios científicos sobre este tema:

• En 1996, en un artículo publicado en Nature titulado "Una búsqueda de influencias humanas en la estructura térmica de la atmósfera", Benjamin D. Santer y otros escribieron: "Los patrones espaciales observados del cambio de temperatura en la atmósfera libre entre 1963 y 1987 son similares a los predichos por los modelos climáticos más avanzados que incorporan diversas combinaciones de cambios en las concentraciones de dióxido de carbono, aerosoles de sulfato antropogénicos y ozono estratosférico. El grado de similitud de los patrones entre los modelos y las observaciones aumenta a lo largo de este período. Es probable que esta tendencia se deba en parte a las actividades humanas, aunque persisten muchas incertidumbres, en particular en lo que respecta a las estimaciones de la variabilidad natural". ^{[ 114 ]}
• Un artículo de 2002 publicado en el Journal of Geophysical Research afirma: «Nuestro análisis sugiere que el calentamiento de principios del siglo XX se explica mejor mediante una combinación de calentamiento debido al aumento de los gases de efecto invernadero y el forzamiento natural, cierto enfriamiento debido a otros forzamientos antropogénicos y una contribución sustancial, aunque no inverosímil, de la variabilidad interna. En la segunda mitad del siglo, encontramos que el calentamiento se debe en gran medida a cambios en los gases de efecto invernadero, mientras que los cambios en los sulfatos y, quizás, en los aerosoles volcánicos compensan aproximadamente un tercio del calentamiento». ^{[ 115 ] [ 116 ]}
• Una revisión de estudios de detección y atribución realizada en 2005 por el Grupo Internacional Ad Hoc de Detección y Atribución ^{[ 117 ]} concluyó que «los factores naturales, como la variabilidad solar y la actividad volcánica, son, como mucho, parcialmente responsables de los cambios de temperatura a gran escala observados durante el último siglo, y que una gran parte del calentamiento de los últimos 50 años puede atribuirse al aumento de los gases de efecto invernadero. Por lo tanto, la investigación reciente respalda y refuerza la conclusión del Tercer Informe de Evaluación del IPCC de que "la mayor parte del calentamiento global de los últimos 50 años probablemente se deba al aumento de los gases de efecto invernadero"».
• Barnett y sus colegas (2005) afirman que el calentamiento observado de los océanos "no puede explicarse por la variabilidad climática interna natural ni por el forzamiento solar y volcánico, pero está bien simulado por dos modelos climáticos forzados antropogénicamente ", concluyendo que "es de origen humano, una conclusión robusta ante las diferencias en el muestreo observacional y en los modelos". ^{[ 118 ]}
• Dos artículos publicados en la revista Science en agosto de 2005 ^{[ 119 ] [ 120 ]} resuelven el problema, evidente en el momento del TAR, de las tendencias de la temperatura troposférica . La versión del registro de la UAH contenía errores, y hay evidencia de tendencias de enfriamiento espurias en el registro de radiosonda, particularmente en los trópicos. Véanse las mediciones de temperatura satelital para más detalles; y el informe del CCSP de EE. UU. de 2006. ^{[ 121 ]}

La atribución de eventos extremos (AEE), también conocida como ciencia de la atribución, se desarrolló en las primeras décadas del siglo XXI. ^{[ 6 ]} La AEE utiliza modelos climáticos para identificar y cuantificar el papel que desempeña el cambio climático antropogénico en la frecuencia, intensidad, duración e impactos de eventos meteorológicos extremos individuales específicos . ^{[ 7 ] [ 8 ]} Los resultados de los estudios de atribución permiten a científicos y periodistas hacer afirmaciones como: "este evento meteorológico fue al menos n veces más probable debido al cambio climático antropogénico" o "esta ola de calor fue m grados más caliente de lo que habría sido en un mundo sin calentamiento global" o "este evento era prácticamente imposible sin el cambio climático". ^{[ 125 ]}

Un enfoque común de la EEA utiliza simulaciones de modelos para comparar eventos en dos mundos: un primer mundo con emisiones de gases de efecto invernadero causadas por el ser humano y un segundo mundo sin dichas emisiones, y atribuye las diferencias a la influencia humana. ^{[ 126 ]} La mayor capacidad de computación de la década de 2000 permitió simular el clima repetidamente, y los avances conceptuales de principios y mediados de la década de 2010 ^{[ 123 ]} permitieron que la ciencia de la atribución detectara los efectos del cambio climático en algunos eventos con alta confianza. ^{[ 6 ]} Los científicos utilizan métodos que ya han sido revisados ​​por pares , lo que permite que los estudios de "atribución rápida" se publiquen dentro del plazo de un " ciclo de noticias ". ^{[ 123 ]}

Los primeros trabajos de Joseph Fourier descubrieron que un invernadero se calienta principalmente debido a la retención de radiación. Esto es análogo a la retención de radiación en la atmósfera, lo que dio origen al término " efecto invernadero ". ^{[ 139 ]}

Un experimento realizado por el profesor RW Wood en 1909 lo llevó a rechazar la captura de radiación, afirmando que un invernadero se calienta simplemente debido al bloqueo de la convección . ^{[ 140 ]} Esta teoría se convirtió en una opinión generalizada en la comunidad científica. ^{[ 141 ] [ 142 ] [ 143 ] [ 144 ]}

Además, la teoría de Wood se ha utilizado para rechazar la analogía y para dudar de la existencia de un efecto invernadero en la atmósfera. ^{[ 145 ] [ 146 ] [ 147 ] [ 148 ]} Los experimentos han desacreditado la teoría de Wood. Han confirmado que el atrapamiento de radiación es, de hecho, la causa dominante del calentamiento en un invernadero. Por lo tanto, la analogía es válida. ^{[ 149 ] [ 150 ] [ 151 ]}

Se han realizado intentos de generar controversia pública sobre la precisión del registro instrumental de temperatura basándose en el efecto de isla de calor urbana , la calidad de la red de estaciones de superficie y afirmaciones de que se han realizado ajustes injustificados al registro de temperatura. ^{[ 152 ] [ 153 ]}

Las estaciones meteorológicas que se utilizan para calcular los registros de temperatura global no están distribuidas uniformemente en el planeta, y su distribución ha cambiado con el tiempo. Había un pequeño número de estaciones meteorológicas en la década de 1850, y el número no alcanzó los más de 3000 actuales hasta el período de 1951 a 1990 ^{[ 154 ].}

El Tercer Informe de Evaluación (TAR) del IPCC de 2001 reconoció que la isla de calor urbana es un efecto local importante, pero citó análisis de datos históricos que indicaban que el efecto de la isla de calor urbana en la tendencia de la temperatura global no supera los 0,05  °C (0,09  °F) hasta 1990. ^{[ 155 ]} Peterson (2003) no encontró diferencias entre el calentamiento observado en áreas urbanas y rurales. ^{[ 156 ]}

Parker (2006) descubrió que no había diferencia en el calentamiento entre noches tranquilas y noches ventosas. Dado que el efecto de isla de calor urbana es más fuerte en noches tranquilas y débil o inexistente en noches ventosas, esto se interpretó como evidencia de que las tendencias de temperatura global no están significativamente contaminadas por efectos urbanos. ^{[ 157 ]} Pielke y Matsui publicaron un artículo en desacuerdo con las conclusiones de Parker. ^{[ 158 ]}

En 2005, Roger A. Pielke y Stephen McIntyre criticaron el registro instrumental de temperatura de EE. UU. y sus ajustes, y Pielke y otros criticaron la mala ubicación de varias estaciones meteorológicas en Estados Unidos. ^{[ 159 ] [ 160 ]} Un estudio de 2010 examinó la ubicación de las estaciones de temperatura y encontró que aquellas estaciones de medición que estaban mal ubicadas mostraban un ligero sesgo frío en lugar del sesgo cálido que habían postulado los negacionistas. ^{[ 161 ] [ 162 ]}

El grupo Berkeley Earth Surface Temperature llevó a cabo una evaluación independiente de los registros de temperatura terrestre, que examinó cuestiones planteadas por los negacionistas, como el efecto de isla de calor urbana, la mala calidad de las estaciones y el riesgo de sesgo en la selección de datos. Los resultados preliminares, publicados en octubre de 2011, revelaron que estos factores no habían sesgado los resultados obtenidos por la NOAA, el Centro Hadley junto con la Unidad de Investigación Climática ( HadCRUT ) y el GISS de la NASA en estudios anteriores. El grupo también confirmó que en los últimos 50 años la superficie terrestre se calentó 0,911  °C, y sus resultados coincidieron estrechamente con los obtenidos en estos estudios anteriores. ^{[ 163 ] [ 164 ] [ 165 ] [ 166 ]}

Los modelos de circulación general y las consideraciones físicas básicas predicen que en los trópicos la temperatura de la troposfera debería aumentar más rápidamente que la temperatura de la superficie. Un informe de 2006 para el Programa de Ciencia del Cambio Climático de EE. UU. señaló que los modelos y las observaciones coincidían en esta amplificación para escalas de tiempo mensuales e interanuales, pero no para escalas de tiempo decenales en la mayoría de los conjuntos de datos observados. Las técnicas mejoradas de medición y análisis han resuelto esta discrepancia: las temperaturas de la superficie corregidas por boyas y satélites son ligeramente más frías y las mediciones corregidas por satélites y radiosondas de la troposfera tropical son ligeramente más cálidas. ^{[ 167 ]} Las mediciones de temperatura por satélite muestran que las temperaturas troposféricas están aumentando con "tasas similares a las de la temperatura de la superficie", lo que llevó al IPCC a concluir en 2007 que esta discrepancia se ha resuelto. ^{[ 168 ]}

Algunos negacionistas del cambio climático han argumentado que la variación solar contribuye significativamente al calentamiento global observado, lo que reduciría la importancia relativa de las causas antropogénicas. Sin embargo, esto no cuenta con el respaldo del consenso científico sobre el cambio climático . Los científicos rechazan la idea de que el calentamiento observado en el registro de la temperatura media global de la superficie desde aproximadamente 1850 sea resultado de las variaciones solares: «El rápido aumento observado en las temperaturas medias globales después de 1985 no puede atribuirse a la variabilidad solar, independientemente del mecanismo que se invoque y de cuánto se amplifique dicha variación». ^{[ 222 ]}

La posición consensuada es que la radiación solar puede haber aumentado en 0,12  W/m² ^desde 1750, en comparación con 1,6  W/m² ^para el forzamiento antropogénico neto. ^{[ 223 ] : 3} Ya en 2001, el Tercer Informe de Evaluación del IPCC había encontrado que, "Se estima que el cambio combinado en el forzamiento radiativo de los dos principales factores naturales (variación solar y aerosoles volcánicos) es negativo para las últimas dos, y posiblemente para las últimas cuatro, décadas". ^{[ 224 ]}

Muchos estudios afirman que el nivel reciente de actividad solar fue históricamente alto, según lo determinado por la actividad de las manchas solares y otros factores. Esto se conoce como el " Máximo Moderno ". La actividad solar podría afectar el clima ya sea por la variación en la emisión solar o, de manera más especulativa, por un efecto indirecto en la cantidad de formación de nubes . Solanki y colaboradores sugieren que la actividad solar de los últimos 60 a 70 años podría estar en su nivel más alto en 8000 años; sin embargo, afirmaron que "es improbable que la variabilidad solar haya sido la causa dominante del fuerte calentamiento durante las últimas tres décadas" y concluyeron que "como máximo el 30% del fuerte calentamiento desde [1970] puede ser de origen solar". ^{[ 225 ]} Aunque el paradigma del Máximo Moderno es ampliamente aceptado, ^{[ 226 ]} su tasa de recurrencia sigue siendo una cuestión abierta, ^{[ 227 ]} y "las reconstrucciones de la actividad solar nos dicen que solo una pequeña fracción del calentamiento global reciente puede explicarse por la variabilidad solar". ^{[ 228 ]}

El papel de la actividad solar en el cambio climático también se ha calculado en periodos de tiempo más largos utilizando conjuntos de datos "indirectos", como los anillos de los árboles . ^{[ 229 ]} Los modelos indican que los forzamientos solares y volcánicos pueden explicar los periodos de calor y frío relativos entre el año 1000 y el 1900 d. C.  , pero se necesitan forzamientos inducidos por el ser humano para reproducir el calentamiento de finales del siglo XX. ^{[ 230 ]}

Otra línea de evidencia en contra de que el sol haya causado el cambio climático reciente proviene de observar cómo han cambiado las temperaturas en diferentes niveles de la atmósfera terrestre. ^{[ 231 ]}

La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (US EPA, 2009) respondió a los comentarios públicos sobre la atribución del cambio climático. ^{[ 232 ]} Varios comentaristas habían argumentado que el cambio climático reciente podría atribuirse a cambios en la irradiancia solar. Según la US EPA (2009), esta atribución no estaba respaldada por la mayor parte de la literatura científica . Citando el trabajo del IPCC (2007), la US EPA señaló la baja contribución de la irradiancia solar al forzamiento radiativo desde el comienzo de la Revolución Industrial en 1750. Durante este período (1750 a 2005), ^{[ 233 ]} la contribución estimada de la irradiancia solar al forzamiento radiativo fue del 5% del valor del forzamiento radiativo combinado debido a los aumentos en las concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono, metano y óxido nitroso (ver gráfico opuesto).

Los científicos del clima han analizado el papel del Sol en el cambio climático reciente. Desde 1978, la radiación solar se ha medido mediante satélites ^{[ 234 ] : 6} con una precisión significativamente mayor que la que era posible anteriormente desde la superficie. Estas mediciones indican que la irradiancia solar total del Sol no ha aumentado desde 1978, por lo que el calentamiento de los últimos 30 años no puede atribuirse directamente a un aumento de la energía solar total que llega a la Tierra (véase el gráfico superior izquierdo). En las tres décadas transcurridas desde 1978, la combinación de actividad solar y volcánica probablemente tuvo una ligera influencia de enfriamiento en el clima. ^{[ 235 ]}

Los modelos climáticos se han utilizado para examinar el papel del Sol en el cambio climático reciente. ^{[ 236 ]} Los modelos no pueden reproducir el rápido calentamiento observado en las últimas décadas cuando solo tienen en cuenta las variaciones en la irradiancia solar total y la actividad volcánica. Sin embargo, los modelos pueden simular los cambios de temperatura observados en el siglo XX cuando incluyen todos los forzamientos externos más importantes, incluidas las influencias humanas y los forzamientos naturales. Como ya se ha dicho, Hegerl et al. (2007) concluyeron que el forzamiento de los gases de efecto invernadero había causado "muy probablemente" la mayor parte del calentamiento global observado desde mediados del siglo XX. Al llegar a esta conclusión, Hegerl et al. (2007) admitieron la posibilidad de que los modelos climáticos hubieran subestimado el efecto del forzamiento solar. ^{[ 237 ]}

Los modelos y las observaciones (véase la figura superior, centro) muestran que los gases de efecto invernadero producen un calentamiento de la atmósfera inferior en la superficie (llamada troposfera ) pero un enfriamiento de la atmósfera superior (llamada estratosfera ). ^{[ 238 ]} El agotamiento de la capa de ozono por refrigerantes químicos también ha producido un efecto de enfriamiento en la estratosfera. Si el Sol fuera responsable del calentamiento observado, se esperaría un calentamiento de la troposfera en la superficie y un calentamiento en la parte superior de la estratosfera, ya que el aumento de la actividad solar repondría el ozono y los óxidos de nitrógeno . ^{[ 239 ]} La estratosfera tiene un gradiente de temperatura inverso al de la troposfera, de modo que, a medida que la temperatura de la troposfera se enfría con la altitud, la estratosfera asciende con la altitud. Las células de Hadley son el mecanismo por el cual el ozono generado ecuatorialmente en los trópicos (área de mayor irradiancia UV en la estratosfera) se mueve hacia los polos. Los modelos climáticos globales sugieren que el cambio climático puede ensanchar las células de Hadley y empujar la corriente en chorro hacia el norte, expandiendo así la región tropical y dando como resultado condiciones más cálidas y secas en esas áreas en general. ^{[ 240 ]}

La opinión de que los rayos cósmicos podrían proporcionar el mecanismo por el cual los cambios en la actividad solar afectan el clima no está respaldada por la literatura. ^{[ 246 ]} Solomon et al. (2007) ^{[ 247 ]} afirman:

[...] La serie temporal de rayos cósmicos no parece corresponderse con la cobertura nubosa total global después de 1991 ni con la cobertura nubosa global de baja altitud después de 1994. Junto con la falta de un mecanismo físico probado y la plausibilidad de otros factores causales que afectan los cambios en la cobertura nubosa, esto hace que la asociación entre los cambios en aerosoles y la formación de nubes inducidos por los rayos cósmicos galácticos sea controvertida.

Estudios realizados en 2007 y 2008 no encontraron relación entre el calentamiento de las últimas décadas y los rayos cósmicos. ^{[ 248 ] [ 249 ]} Pierce y Adams (2009) ^{[ 250 ]} utilizaron un modelo para simular el efecto de los rayos cósmicos en las propiedades de las nubes. Concluyeron que el efecto hipotetizado de los rayos cósmicos era demasiado pequeño para explicar el cambio climático reciente. ^{[ 250 ]} Los autores de ese estudio señalaron que sus hallazgos no descartaban una posible conexión entre los rayos cósmicos y el cambio climático, y recomendaron más investigación. ^{[ 251 ]}

Erlykin et al. (2009) ^{[ 252 ]} encontraron que la evidencia mostraba que las conexiones entre la variación solar y el clima tenían más probabilidades de estar mediadas por la variación directa de la insolación que por los rayos cósmicos, y concluyeron: "Por lo tanto, dentro de nuestras suposiciones, el efecto de la actividad solar variable, ya sea por la irradiancia solar directa o por las tasas de rayos cósmicos variables, debe ser menor a 0,07 °C desde 1956, es decir, menos del 14 % del calentamiento global observado". Carslaw (2009) ^{[ 253 ]} y Pittock (2009) ^{[ 254 ]} revisaron la literatura reciente e histórica en este campo y siguen encontrando que el vínculo entre los rayos cósmicos y el clima es tenue, aunque alientan a continuar la investigación.

Henrik Svensmark ha sugerido que la actividad magnética del sol desvía los rayos cósmicos , y que esto puede influir en la generación de núcleos de condensación de nubes y, por lo tanto, tener un efecto en el clima. ^{[ 255 ]}

En 2011, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente analizó cómo podrían evolucionar las emisiones mundiales hasta el año 2020 dependiendo de diferentes decisiones políticas. ^{[ 256 ] : 7} Convocaron a 55 científicos y expertos de 28 grupos científicos de 15 países. Las proyecciones, suponiendo que no se realizaran nuevos esfuerzos para reducir las emisiones o basándose en la tendencia hipotética de "continuidad de las prácticas habituales" , ^{[ 257 ]} sugirieron emisiones globales en 2020 de 56 gigatoneladas de CO ₂ equivalentes (GtCO₂ -eq), con un rango de 55–59 GtCO₂ -eq. ^{[ 256 ] : 12}Al adoptar una línea de base diferente donde los compromisos delAcuerdo de Copenhaguese cumplieron en su forma más ambiciosa, la emisión global proyectada para 2020 aún alcanzará las 50 gigatoneladasde CO_2. ^{[ 258 ]} Continuando con la tendencia actual, particularmente en el caso de la forma de baja ambición, se espera un aumento de temperatura de 3°Cpara finales de siglo, lo que se estima que traerá graves consecuencias ambientales, económicas y sociales. ^{[ 259 ]}

El informe también consideró el efecto sobre las emisiones de las políticas propuestas por las Partes de la CMNUCC para abordar el cambio climático. Suponiendo que se implementen esfuerzos más estrictos para limitar las emisiones, se proyectan emisiones globales en 2020 de entre 49 y 52  Gt de CO₂.₂ -eq, con unaestimaciónmediana GtCO₂ -eq. ^{[ 256 ] : 12}Suponiendo esfuerzos menos estrictos para limitar las emisiones, se proyectan emisiones globales en 2020 de entre 53 y 57 GtCO₂ -eq, con una estimación mediana de 55 GtCO₂ -ecuación ^{[ 256 ] : 12}