Atribuição de mudanças climáticas recentes - Attribution of recent climate change

Temperatura observada pela NASA versus a média de 1850–1900 usada pelo IPCC como uma linha de base pré-industrial. O principal fator para o aumento das temperaturas globais na era industrial é a atividade humana, com forças naturais adicionando variabilidade.

A atribuição de mudanças climáticas recentes é o esforço para determinar cientificamente os mecanismos responsáveis ​​pelo aquecimento global recente e mudanças climáticas relacionadas na Terra . O esforço tem se concentrado nas mudanças observadas durante o período de registro instrumental da temperatura , principalmente nos últimos 50 anos. Este é o período em que a atividade humana cresceu mais rápido e as observações da atmosfera acima da superfície tornaram-se disponíveis. De acordo com o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), é "extremamente provável" que a influência humana tenha sido a causa dominante do aquecimento global entre 1951 e 2010. A contribuição humana provável é 93% –123% da mudança de temperatura observada entre 1951–2010 .

Algumas das principais atividades humanas que contribuem para o aquecimento global são:

• aumentando as concentrações atmosféricas de gases de efeito estufa , para um efeito de aquecimento
• mudanças globais na superfície da terra, como desmatamento , para um efeito de aquecimento
• aumento das concentrações atmosféricas de aerossóis , principalmente para um efeito de resfriamento

Função de densidade de probabilidade (PDF) da fração das tendências de temperatura da superfície desde 1950 atribuíveis à atividade humana, com base no IPCC AR5 10.5

Além das atividades humanas, alguns mecanismos naturais também podem causar mudanças climáticas, incluindo, por exemplo, oscilações climáticas , mudanças na atividade solar e atividade vulcânica .

Múltiplas linhas de evidência apóiam a atribuição de mudanças climáticas recentes às atividades humanas:

• Uma compreensão física do sistema climático : as concentrações de gases de efeito estufa aumentaram e suas propriedades de aquecimento estão bem estabelecidas.
• Estimativas históricas de mudanças climáticas anteriores sugerem que as mudanças recentes na temperatura da superfície global são incomuns.
• Modelos climáticos baseados em computador são incapazes de replicar o aquecimento observado, a menos que as emissões humanas de gases de efeito estufa sejam incluídas.
• As forças naturais por si só (como atividade solar e vulcânica) não podem explicar o aquecimento observado.

A atribuição do recente aquecimento global às atividades humanas pelo IPCC reflete a visão da comunidade científica e também é apoiada por 196 outras organizações científicas em todo o mundo. ( Veja também: Consenso científico sobre mudanças climáticas . )

Fundo

A energia flui entre o espaço, a atmosfera e a superfície da Terra. Os níveis atuais de gases de efeito estufa estão causando um desequilíbrio radiativo de cerca de 0,9 W / m ² .

Os fatores que afetam o clima da Terra podem ser divididos em feedbacks e forças. Um forçamento é algo que é imposto externamente ao sistema climático . Forças externas incluem fenômenos naturais como erupções vulcânicas e variações na saída do sol. As atividades humanas também podem impor forças, por exemplo, alterando a composição da atmosfera.

O forçamento radiativo é uma medida de como vários fatores alteram o equilíbrio de energia da atmosfera terrestre . Um forçamento radiativo positivo tende a aumentar a energia do sistema Terra-atmosfera, levando ao aquecimento do sistema. Entre o início da Revolução Industrial em 1750, e o ano de 2005, o aumento da concentração atmosférica de dióxido de carbono ( fórmula química : CO
2) levou a um forçamento radiativo positivo, calculado sobre a área da superfície da Terra , de cerca de 1,66 watts por metro quadrado (abreviado W m ^-2 ).

Feedbacks climáticos podem amplificar ou amortecer a resposta do clima a um determinado forçamento. Existem muitos mecanismos de feedback no sistema climático que podem ampliar (um feedback positivo ) ou diminuir (um feedback negativo ) os efeitos de uma mudança nas forças climáticas.

O sistema climático irá variar em resposta às mudanças nas forças. O sistema climático mostrará variabilidade interna tanto na presença quanto na ausência de forças impostas a ele (ver imagens ao lado). Essa variabilidade interna é resultado de interações complexas entre componentes do sistema climático, como o acoplamento entre a atmosfera e o oceano (consulte também a seção posterior sobre Variabilidade climática interna e aquecimento global ). Um exemplo de variabilidade interna é o El Niño – Oscilação Sul .

Detecção vs. atribuição

Na detecção e atribuição, os fatores naturais incluem mudanças na produção do Sol e erupções vulcânicas , bem como modos naturais de variabilidade, como El Niño e La Niña. Os fatores humanos incluem as emissões de gases e partículas que retêm o calor do "efeito estufa" , bem como o desmatamento de florestas e outras mudanças no uso da terra . Fonte da figura: NOAA NCDC.

A detecção e atribuição de sinais climáticos, bem como seu significado de senso comum, tem uma definição mais precisa dentro da literatura sobre mudanças climáticas, expressa pelo IPCC. A detecção de um sinal climático nem sempre implica uma atribuição significativa. O Quarto Relatório de Avaliação do IPCC afirma que "é extremamente provável que as atividades humanas tenham exercido uma influência significativa no aquecimento líquido sobre o clima desde 1750", onde "extremamente provável" indica uma probabilidade superior a 95%. A detecção de um sinal requer a demonstração de que uma mudança observada é estatisticamente significativamente diferente daquela que pode ser explicada pela variabilidade interna natural.

A atribuição requer a demonstração de que um sinal é:

• improvável que seja devido inteiramente à variabilidade interna;
• consistente com as respostas estimadas para a combinação dada de forçantes antropogênicas e naturais
• não é consistente com explicações alternativas e fisicamente plausíveis das mudanças climáticas recentes que excluem elementos importantes da combinação de forças dada.

Atribuições-chave

Gases de efeito estufa

A influência do aquecimento (chamada de força radiativa ) de diferentes contribuintes para as mudanças climáticas em 2011, conforme relatado no quinto relatório de avaliação do IPCC .

A influência do aquecimento dos gases do efeito estufa atmosférico quase dobrou desde 1979, com o dióxido de carbono e o metano sendo os motores dominantes.

CO
₂é absorvido e emitido naturalmente como parte do ciclo do carbono , através da respiração animal e vegetal , erupções vulcânicas e trocas oceano-atmosfera. As atividades humanas, como a queima de combustíveis fósseis e mudanças no uso da terra (veja abaixo), liberam grandes quantidades de carbono na atmosfera, causando CO
₂ concentrações na atmosfera aumentem.

As medições de alta precisão do CO atmosférico
2concentração, iniciada por Charles David Keeling em 1958, constitui a série temporal mestre que documenta a composição mutável da atmosfera . Esses dados têm status icônico na ciência das mudanças climáticas como evidência do efeito das atividades humanas na composição química da atmosfera global.

Em maio de 2019, a concentração de CO
2na atmosfera atingiu 415 ppm. A última vez em que atingiu esse nível foi de 2,6 a 5,3 milhões de anos atrás. Sem intervenção humana, seria 280 ppm.

Junto com CO
2, o metano e, em menor grau, o óxido nitroso também são os principais contribuintes para o efeito estufa . O Protocolo de Kyoto lista estes junto com hidrofluorocarbonos (HFCs), perfluorocarbonos (PFCs) e hexafluoreto de enxofre (SF ₆ ), que são gases inteiramente artificiais, como contribuintes para o forçamento radiativo. O gráfico à direita atribui as emissões antropogênicas de gases de efeito estufa a oito setores econômicos principais, dos quais os maiores contribuintes são usinas de energia (muitas das quais queimam carvão ou outros combustíveis fósseis ), processos industriais, combustíveis de transporte (geralmente combustíveis fósseis ) e produtos agrícolas. produtos (principalmente metano da fermentação entérica e óxido nitroso do uso de fertilizantes ).

Vapor de água

O vapor de água é o gás de efeito estufa mais abundante e o que mais contribui para o efeito estufa natural, apesar de ter uma vida útil atmosférica curta (cerca de 10 dias). Algumas atividades humanas podem influenciar os níveis locais de vapor de água. No entanto, em uma escala global, a concentração de vapor d'água é controlada pela temperatura, que influencia as taxas gerais de evaporação e precipitação . Portanto, a concentração global de vapor d'água não é substancialmente afetada pelas emissões humanas diretas.

Uso da terra

A mudança climática é atribuída ao uso da terra por duas razões principais. Entre 1750 e 2007, cerca de dois terços do CO antropogênico
2as emissões foram produzidas pela queima de combustíveis fósseis e cerca de um terço das emissões por mudanças no uso da terra, principalmente desmatamento . O desmatamento reduz a quantidade de dióxido de carbono absorvida pelas regiões desmatadas e libera gases de efeito estufa diretamente, junto com aerossóis, por meio da queima de biomassa que frequentemente o acompanha.

Algumas das causas das mudanças climáticas, geralmente, não estão diretamente relacionadas com a cobertura da mídia . Por exemplo, o dano causado pelos humanos às populações de elefantes e macacos contribui para o desmatamento e, portanto, para as mudanças climáticas.

Uma segunda razão pela qual as mudanças climáticas foram atribuídas ao uso da terra é que o albedo terrestre é freqüentemente alterado pelo uso, o que leva ao forçamento radiativo . Este efeito é mais significativo localmente do que globalmente.

Pecuária e uso da terra

Em todo o mundo, a produção de gado ocupa 70% de toda a terra usada para a agricultura, ou 30% da superfície da terra sem gelo. Mais de 18% das emissões antropogênicas de gases de efeito estufa são atribuídas à pecuária e às atividades relacionadas à pecuária, como o desmatamento e práticas agrícolas cada vez mais intensivas. Atribuições específicas para o setor pecuário incluem:

• 9% de antropogénicas globais de dióxido de carbono das emissões
• 35-40% das emissões antropogênicas globais de metano (principalmente devido à fermentação entérica e esterco )
• 64% das emissões antropogênicas globais de óxido nitroso , principalmente devido ao uso de fertilizantes .

Uso do oceano

Uma causa relativamente menos conhecida das mudanças climáticas está prejudicando diferentes organismos marinhos: as ervas marinhas absorvem 10% do carbono absorvido no fundo do mar e retêm 19,9 bilhões de toneladas métricas de carbono. 30% das ervas marinhas em todo o mundo desapareceram devido à atividade humana: escoamento, desmatamento, dragagem, hélices de barco, mudanças climáticas. A poluição sonora também é provavelmente uma causa significativa. As causas da poluição sonora incluem transporte marítimo, extração de petróleo e gás e implantação de energia renovável.

Aerossóis

Com quase certeza, o consenso científico tem atribuído várias formas de mudança climática, principalmente efeitos de resfriamento, aos aerossóis , que são pequenas partículas ou gotículas suspensas na atmosfera. As principais fontes às quais os aerossóis antropogênicos são atribuídos incluem:

• queima de biomassa, como desmatamento por corte e queima . Os aerossóis produzidos são principalmente de carbono negro .
• poluição do ar industrial, que produz fuligem e sulfatos aerotransportados , nitratos e amônio
• poeira produzida por efeitos do uso da terra , como a desertificação

Atribuição da mudança climática do século 20

A Curva de Keeling mostra o aumento de longo prazo do dióxido de carbono atmosférico ( CO
2) concentrações de 1958–2018. CO Mensal
2as medições exibem oscilações sazonais em uma tendência ascendente. O máximo de cada ano ocorre durante o final da primavera do hemisfério norte .

CO
2 fontes e sumidouros desde 1880. Embora haja pouco debate que o excesso de dióxido de carbono na era industrial veio principalmente da queima de combustíveis fósseis, a força futura dos sumidouros de carbono terrestres e oceânicos é uma área de estudo.

Contribuição para a mudança climática discriminada por setores econômicos, de acordo com o relatório AR5 do IPCC.

Nos últimos 150 anos, as atividades humanas liberaram quantidades crescentes de gases de efeito estufa na atmosfera . Isso levou a aumentos na temperatura global média, ou aquecimento global . Outros efeitos humanos são relevantes - por exemplo, acredita-se que os aerossóis de sulfato tenham um efeito de resfriamento. Fatores naturais também contribuem. De acordo com o registro histórico de temperatura do século passado, a temperatura do ar próximo à superfície da Terra aumentou em torno de 0,74 ± 0,18 ° Celsius (1,3 ± 0,32 ° Fahrenheit).

Uma questão historicamente importante na pesquisa sobre mudanças climáticas tem considerado a importância relativa da atividade humana e das causas não antropogênicas durante o período de registro instrumental . No Segundo Relatório de Avaliação (SAR) de 1995 , o IPCC fez a declaração amplamente citada de que "O balanço das evidências sugere uma influência humana perceptível no clima global". A frase "equilíbrio de evidências" sugeria o padrão de direito comum (inglês) de prova exigido em tribunais civis em oposição a tribunais criminais: não tão alto quanto "além de qualquer dúvida razoável". Em 2001, o Terceiro Relatório de Avaliação (TAR) refinou isso, dizendo "Há evidências novas e mais fortes de que a maior parte do aquecimento observado nos últimos 50 anos é atribuível às atividades humanas". O Quarto Relatório de Avaliação de 2007 (AR4) reforçou esta conclusão:

• “O aquecimento antropogênico do sistema climático é generalizado e pode ser detectado em observações de temperatura feitas na superfície, na atmosfera livre e nos oceanos. As evidências do efeito de influências externas, antropogênicas e naturais, sobre o sistema climático têm continuado acumulam desde o TAR. "

Outras conclusões do Quarto Relatório de Avaliação do IPCC incluem:

• "É extremamente improvável (<5%) que o padrão global de aquecimento durante o último meio século possa ser explicado sem forçantes externos (ou seja, é inconsistente com ser o resultado de variabilidade interna), e muito improvável que seja devido a causas externas naturais conhecidas apenas. O aquecimento ocorreu tanto no oceano quanto na atmosfera e ocorreu em um momento em que fatores forçantes externos naturais provavelmente teriam produzido o resfriamento. "
• "A partir de novas estimativas da forçante antropogênica combinada devido a gases de efeito estufa, aerossóis e mudanças na superfície da terra , é extremamente provável (> 95%) que as atividades humanas tenham exercido uma influência significativa no aquecimento líquido sobre o clima desde 1750."
• "É praticamente certo que os aerossóis antropogênicos produzem um forçamento radiativo negativo líquido (influência de resfriamento) com uma magnitude maior no hemisfério norte do que no hemisfério sul ."

Nas últimas cinco décadas, houve um aquecimento global de aproximadamente 0,65 ° C (1,17 ° F) na superfície da Terra (ver registro histórico de temperatura ). Entre os possíveis fatores que podem produzir mudanças na temperatura média global estão a variabilidade interna do sistema climático, forçantes externos, um aumento na concentração de gases de efeito estufa, ou qualquer combinação deles. Estudos atuais indicam que o aumento dos gases de efeito estufa, principalmente CO
2, é o principal responsável pelo aquecimento observado. As evidências para esta conclusão incluem:

• As estimativas de variabilidade interna de modelos climáticos e reconstruções de temperaturas passadas indicam que é improvável que o aquecimento seja totalmente natural.
• Modelos climáticos forçados por fatores naturais e aumento de gases de efeito estufa e aerossóis reproduzem as mudanças de temperatura globais observadas; aqueles forçados apenas por fatores naturais, não.
• Os métodos de "impressão digital" (veja abaixo ) indicam que o padrão de mudança está mais próximo do esperado da mudança forçada pelos gases de efeito estufa do que da mudança natural.
• O platô no aquecimento das décadas de 1940 a 1960 pode ser atribuído em grande parte ao resfriamento por aerossol de sulfato.

Detalhes sobre atribuição

Avaliações científicas recentes descobriram que a maior parte do aquecimento da superfície da Terra nos últimos 50 anos foi causada por atividades humanas (consulte também a seção sobre literatura científica e opinião ). Essa conclusão se baseia em várias linhas de evidência. Como o "sinal" de aquecimento que gradualmente emergiu do "ruído" da variabilidade natural do clima, as evidências científicas da influência humana no clima global se acumularam nas últimas décadas, a partir de muitas centenas de estudos. Nenhum estudo é uma " arma fumegante ". Nem um único estudo ou combinação de estudos minou o grande corpo de evidências que sustentam a conclusão de que a atividade humana é o principal motor do aquecimento recente.

A primeira linha de evidência é baseada em uma compreensão física de como os gases do efeito estufa retêm o calor, como o sistema climático responde ao aumento dos gases do efeito estufa e como outros fatores humanos e naturais influenciam o clima. A segunda linha de evidência provém de estimativas indiretas das mudanças climáticas nos últimos 1.000 a 2.000 anos. Esses registros são obtidos de seres vivos e seus restos (como anéis de árvores e corais ) e de quantidades físicas (como a proporção entre os isótopos mais leves e mais pesados de oxigênio nos núcleos de gelo ), que mudam de maneiras mensuráveis ​​conforme as mudanças climáticas. A lição desses dados é que as temperaturas da superfície global nas últimas décadas são claramente incomuns, pois foram mais altas do que em qualquer momento durante pelo menos os últimos 400 anos. Para o Hemisfério Norte , o recente aumento da temperatura é claramente incomum pelo menos nos últimos 1.000 anos (veja o gráfico ao lado).

A terceira linha de evidência é baseada na ampla consistência qualitativa entre as mudanças observadas no clima e as simulações de modelos de computador de como o clima deveria mudar em resposta às atividades humanas. Por exemplo, quando os modelos climáticos são executados com aumentos históricos nos gases de efeito estufa, eles mostram o aquecimento gradual da Terra e da superfície do oceano, aumentos no conteúdo de calor do oceano e da temperatura da baixa atmosfera, um aumento no nível do mar global, recuo do gelo marinho e cobertura de neve, resfriamento da estratosfera , aumento na quantidade de vapor d'água atmosférico e mudanças nos padrões de precipitação e pressão em grande escala . Esses e outros aspectos da mudança climática modelada estão de acordo com as observações.

Estudos de "impressão digital"

Painel superior: Mudança de temperatura média global observada (1870—).
Painel inferior: os dados da Quarta Avaliação Nacional do Clima são combinados para exibição na mesma escala para enfatizar a intensidade relativa das forças que afetam a mudança de temperatura. Forças causadas pelo homem têm dominado cada vez mais.

Finalmente, há uma extensa evidência estatística dos chamados estudos de "impressão digital". Cada fator que afeta o clima produz um padrão único de resposta climática, da mesma forma que cada pessoa tem uma impressão digital única. Os estudos de impressão digital exploram essas assinaturas exclusivas e permitem comparações detalhadas de padrões de mudança climática modelados e observados. Os cientistas contam com esses estudos para atribuir as mudanças observadas no clima a uma causa específica ou conjunto de causas. No mundo real, as mudanças climáticas ocorridas desde o início da Revolução Industrial devem-se a uma complexa mistura de causas humanas e naturais. A importância da influência de cada indivíduo nessa mistura muda com o tempo. Claro, não existem várias Terras, o que permitiria a um experimentador alterar um fator de cada vez em cada Terra, ajudando assim a isolar diferentes impressões digitais. Portanto, os modelos climáticos são usados ​​para estudar como os fatores individuais afetam o clima. Por exemplo, um único fator (como gases de efeito estufa) ou um conjunto de fatores pode ser variado, e a resposta do sistema climático modelado a essas mudanças individuais ou combinadas pode, assim, ser estudada.

Essas projeções foram confirmadas por observações (mostradas acima). Por exemplo, quando as simulações de modelos climáticos do século passado incluem todas as principais influências no clima, tanto induzidas pelo homem quanto naturais, elas podem reproduzir muitas características importantes dos padrões de mudança climática observados. Quando as influências humanas são removidas dos experimentos do modelo, os resultados sugerem que a superfície da Terra teria realmente esfriado um pouco nos últimos 50 anos. A mensagem clara dos estudos de impressão digital é que o aquecimento observado no último meio século não pode ser explicado por fatores naturais e, em vez disso, é causado principalmente por fatores humanos.

Outra impressão digital dos efeitos humanos no clima foi identificada observando-se uma fatia através das camadas da atmosfera e estudando o padrão das mudanças de temperatura da superfície até a estratosfera (veja a seção sobre atividade solar ). O primeiro trabalho de impressão digital se concentrou nas mudanças na superfície e na temperatura atmosférica. Os cientistas então aplicaram métodos de impressão digital a uma ampla gama de variáveis ​​climáticas, identificando sinais climáticos causados ​​pelo homem no conteúdo de calor dos oceanos, a altura da tropopausa (a fronteira entre a troposfera e a estratosfera , que subiu centenas de pés em décadas recentes), os padrões geográficos de precipitação, seca, pressão superficial e escoamento das principais bacias hidrográficas .

Estudos publicados após o aparecimento do Quarto Relatório de Avaliação do IPCC em 2007 também encontraram impressões digitais humanas no aumento dos níveis de umidade atmosférica (tanto perto da superfície quanto em toda a extensão da atmosfera), no declínio da extensão do gelo marinho do Ártico , e nos padrões de mudanças nas temperaturas da superfície ártica e antártica .

A mensagem de todo este trabalho é que o sistema climático está contando uma história consistente de influência humana cada vez mais dominante - as mudanças na temperatura, extensão do gelo, umidade e padrões de circulação se encaixam de forma fisicamente consistente, como peças em um complexo quebra-cabeça.

Cada vez mais, esse tipo de trabalho de impressão digital está mudando sua ênfase. Conforme observado, evidências científicas claras e convincentes apóiam o caso de uma influência humana pronunciada no clima global. Grande parte da atenção recente está agora nas mudanças climáticas em escalas continentais e regionais, e em variáveis ​​que podem ter grandes impactos nas sociedades. Por exemplo, os cientistas estabeleceram ligações causais entre as atividades humanas e as mudanças na neve acumulada , temperatura máxima e mínima ( diurna ) e o tempo sazonal de escoamento nas regiões montanhosas do oeste dos Estados Unidos. É provável que a atividade humana tenha contribuído substancialmente para as mudanças na temperatura da superfície do oceano nas regiões de formação de furacões . Os pesquisadores também estão olhando para além do sistema físico do clima e estão começando a relacionar as mudanças na distribuição e no comportamento sazonal das espécies vegetais e animais às mudanças causadas pelo homem na temperatura e na precipitação.

Por mais de uma década, um aspecto da história da mudança climática parecia mostrar uma diferença significativa entre modelos e observações. Nos trópicos, todos os modelos previram que, com o aumento dos gases de efeito estufa, a troposfera deveria aquecer mais rapidamente do que a superfície. As observações de balões meteorológicos, satélites e termômetros de superfície pareciam mostrar o comportamento oposto (aquecimento mais rápido da superfície do que da troposfera). Essa questão foi um obstáculo para a compreensão das causas das mudanças climáticas. Agora está amplamente resolvido. A pesquisa mostrou que havia grandes incertezas nos dados do satélite e do balão meteorológico . Quando as incertezas nos modelos e observações são devidamente contabilizadas, novos conjuntos de dados observacionais (com melhor tratamento dos problemas conhecidos) estão de acordo com os resultados do modelo climático.

Isso não significa, no entanto, que todas as diferenças restantes entre os modelos e as observações foram resolvidas. As mudanças observadas em algumas variáveis ​​climáticas, como o gelo do mar Ártico, alguns aspectos da precipitação e padrões de pressão na superfície, parecem estar ocorrendo muito mais rapidamente do que os modelos projetaram. As razões para essas diferenças não são bem compreendidas. No entanto, a conclusão final da impressão digital do clima é que a maioria das mudanças observadas estudadas até o momento são consistentes entre si e também são consistentes com nosso entendimento científico de como o sistema climático deveria responder ao aumento do calor. aprisionamento de gases resultantes de atividades humanas.

Eventos climáticos extremos

Frequência de ocorrência (eixo vertical) de anomalias de temperatura locais de junho-julho-agosto (em relação à média de 1951-1980) para terras do Hemisfério Norte em unidades de desvio padrão local (eixo horizontal). De acordo com Hansen et al. (2012), a distribuição de anomalias mudou para a direita como consequência do aquecimento global, o que significa que verões excepcionalmente quentes se tornaram mais comuns. Isso é análogo ao lançamento de um dado: verões frios agora cobrem apenas metade de um lado de um dado de seis lados, o branco cobre um lado, o vermelho cobre quatro lados e uma anomalia extremamente quente (marrom-avermelhada) cobre metade de um lado.

Literatura científica e opinião

Estudos acadêmicos de acordo científico sobre o aquecimento global causado pelo homem entre especialistas em clima (2010-2015) refletem que o nível de consenso se correlaciona com a experiência em ciência do clima. Um estudo de 2019 concluiu que o consenso científico é de 100%.

Existem vários exemplos de suporte publicado e informal para a visão de consenso. Conforme mencionado anteriormente, o IPCC concluiu que a maior parte do aumento observado nas temperaturas médias globais desde meados do século 20 é "muito provável" devido às atividades humanas. As conclusões do IPCC são consistentes com as de vários relatórios produzidos pelo US National Research Council . Um relatório publicado em 2009 pelo Programa de Pesquisa de Mudanças Globais dos EUA concluiu que "o aquecimento [global] é inequívoco e principalmente induzido pelo homem". Diversas organizações científicas emitiram declarações que apóiam a visão consensual. Dois exemplos incluem:

• uma declaração conjunta feita em 2005 pelas academias de ciências nacionais do G8 e Brasil, China e Índia ;
• uma declaração conjunta feita em 2008 pela Rede de Academias de Ciências da África .

Estudos de detecção e atribuição

Esta imagem mostra três exemplos de variabilidade climática interna medida entre 1950 e 2012: o El Niño - oscilação sul, oscilação Ártica e oscilação Atlântico Norte .

O Quarto Relatório de Avaliação do IPCC (2007) concluiu que a atribuição era possível para uma série de mudanças observadas no clima (veja os efeitos do aquecimento global ). No entanto, a atribuição foi considerada mais difícil ao avaliar as mudanças em regiões menores (menos que a escala continental) e em curtos períodos de tempo (menos de 50 anos). Em regiões maiores, a média reduz a variabilidade natural do clima, tornando a detecção e atribuição mais fácil.

• Em 1996, em um artigo na Nature intitulado "Uma busca por influências humanas na estrutura térmica da atmosfera", Benjamin D. Santer et al. escreveu: "Os padrões espaciais observados de mudança de temperatura na atmosfera livre de 1963 a 1987 são semelhantes aos previstos por modelos climáticos de última geração que incorporam várias combinações de mudanças no dióxido de carbono, aerossol de sulfato antropogênico e concentrações de ozônio estratosférico. O grau de similaridade de padrões entre modelos e observações aumenta ao longo deste período. É provável que essa tendência seja parcialmente devido às atividades humanas, embora muitas incertezas permaneçam, particularmente relacionadas às estimativas de variabilidade natural. "
• Um artigo de 2002 no Journal of Geophysical Research diz: "Nossa análise sugere que o aquecimento do início do século XX pode ser melhor explicado por uma combinação de aquecimento devido a aumentos nos gases de efeito estufa e forçantes naturais, algum resfriamento devido a outras forças antropogênicas e uma substancial , mas não implausível, contribuição da variabilidade interna. Na segunda metade do século, descobrimos que o aquecimento é em grande parte causado por mudanças nos gases de efeito estufa, com mudanças nos sulfatos e, talvez, aerossol vulcânico compensando aproximadamente um terço do aquecimento. "
• Uma revisão de 2005 dos estudos de detecção e atribuição pelo Grupo Internacional de Detecção e Atribuição Ad hoc descobriu que "fatores naturais, como a variabilidade solar e a atividade vulcânica, são no máximo parcialmente responsáveis ​​pelas mudanças de temperatura em grande escala observadas no século passado, e que um grande fração do aquecimento nos últimos 50 anos pode ser atribuída ao aumento dos gases de efeito estufa. Assim, a pesquisa recente apóia e fortalece a conclusão do Terceiro Relatório de Avaliação do IPCC de que 'a maior parte do aquecimento global nos últimos 50 anos é provavelmente devido ao aumento em gases de efeito estufa. '"
• Barnett e colegas (2005) afirmam que o aquecimento observado dos oceanos "não pode ser explicado pela variabilidade natural do clima interno ou forçantes solar e vulcânica, mas é bem simulado por dois modelos climáticos antropogenicamente forçados", concluindo que "é de origem humana, uma conclusão robusta para amostragem observacional e diferenças de modelo ".
• Dois artigos publicados na revista Science em agosto de 2005 resolvem o problema, evidente na época do TAR, das tendências da temperatura troposférica (ver também a seção sobre estudos de "impressões digitais" ). A versão UAH do registro continha erros e há evidências de tendências espúrias de resfriamento no registro de radiossondagem, principalmente nos trópicos. Consulte as medições de temperatura do satélite para obter detalhes; e o relatório US CCSP de 2006.
• Múltiplas reconstruções independentes do registro de temperatura dos últimos 1000 anos confirmam que o final do século 20 é provavelmente o período mais quente dessa época (consulte a seção anterior - detalhes sobre atribuição ).

Resenhas de opinião científica

• Um ensaio na Science pesquisou 928 resumos relacionados às mudanças climáticas e concluiu que a maioria dos relatórios de periódicos aceitava o consenso . Isso é discutido mais detalhadamente no consenso científico sobre as mudanças climáticas .
• Um artigo de 2010 no Proceedings of the National Academy of Sciences descobriu que entre um grupo de cerca de 1.000 pesquisadores que trabalham diretamente com questões climáticas e publicam com mais frequência sobre o assunto, 97% concordam que a mudança climática antropogênica está acontecendo.
• Um artigo de 2011 da George Mason University publicado no International Journal of Public Opinion Research , "The Structure of Scientific Opinion on Climate Change", coletou as opiniões de cientistas das ciências terrestres, espaciais, atmosféricas, oceânicas ou hidrológicas. Os 489 respondentes da pesquisa - representando quase metade de todos os elegíveis de acordo com os padrões específicos da pesquisa - trabalham na academia, governo e indústria e são membros de organizações profissionais proeminentes. O estudo descobriu que 97% dos 489 cientistas pesquisados ​​concordaram que as temperaturas globais aumentaram no século passado. Além disso, 84% concordaram que o “aquecimento com efeito de estufa induzido pelo homem” está ocorrendo agora. “Apenas 5% discordaram da ideia de que a atividade humana é uma causa significativa do aquecimento global.

Conforme descrito acima, uma pequena minoria de cientistas discorda do consenso. Por exemplo, Willie Soon e Richard Lindzen dizem que não há provas suficientes para atribuição antropogênica. Geralmente esta posição requer novos mecanismos físicos para explicar o aquecimento observado.

Atividade solar

Irradiância solar (amarelo) representada graficamente com a temperatura (vermelho) desde 1880.

Simulação modelada do efeito de vários fatores (incluindo GEEs, irradiância solar) isoladamente e em combinação, mostrando em particular que a atividade solar produz um aquecimento pequeno e quase uniforme, ao contrário do que se observa.

O máximo de manchas solares ocorre quando o campo magnético do Sol entra em colapso e se inverte como parte de seu ciclo solar médio de 11 anos (22 anos para a restauração completa de Norte a Norte).

O papel do Sol nas mudanças climáticas recentes tem sido analisado por cientistas do clima. Desde 1978, a saída do Sol tem sido medida por satélites de forma significativamente mais precisa do que era possível anteriormente a partir da superfície. Essas medições indicam que a irradiância solar total do Sol não aumentou desde 1978, então o aquecimento durante os últimos 30 anos não pode ser atribuído diretamente a um aumento na energia solar total que atinge a Terra (ver gráfico acima, à esquerda). Nas três décadas desde 1978, a combinação da atividade solar e vulcânica provavelmente teve uma leve influência de resfriamento no clima.

Modelos climáticos têm sido usados ​​para examinar o papel do Sol nas mudanças climáticas recentes. Os modelos são incapazes de reproduzir o rápido aquecimento observado nas últimas décadas quando levam em consideração apenas as variações da irradiância solar total e da atividade vulcânica. Os modelos são, no entanto, capazes de simular as mudanças de temperatura observadas no século 20 quando incluem todas as forças externas mais importantes, incluindo as influências humanas e naturais. Como já foi dito, Hegerl et al. (2007) concluíram que o forçamento de gases de efeito estufa "muito provavelmente" causou a maior parte do aquecimento global observado desde meados do século 20. Ao fazer essa conclusão, Hegerl et al. (2007) permitiu a possibilidade de que os modelos climáticos tenham subestimado o efeito da forçante solar.

O papel da atividade solar nas mudanças climáticas também foi calculado ao longo de períodos de tempo mais longos usando conjuntos de dados "proxy", como anéis de árvores . Os modelos indicam que as forças solares e vulcânicas podem explicar os períodos de calor e frio relativos entre  1000 e 1900 DC , mas as forças induzidas pelo homem são necessárias para reproduzir o aquecimento do final do século 20.

Outra linha de evidência contra o sol ter causado as mudanças climáticas recentes vem da observação de como as temperaturas em diferentes níveis da atmosfera terrestre mudaram.

Modelos e observações (veja a figura acima, no meio) mostram que o gás de efeito estufa resulta no aquecimento da atmosfera inferior na superfície (chamada de troposfera ), mas no resfriamento da atmosfera superior (chamada de estratosfera ). O esgotamento da camada de ozônio por refrigerantes químicos também resultou em um efeito de resfriamento na estratosfera. Se o Sol fosse responsável pelo aquecimento observado, o aquecimento da troposfera na superfície e o aquecimento no topo da estratosfera seriam esperados, já que o aumento da atividade solar iria repor o ozônio e os óxidos de nitrogênio . A estratosfera tem um gradiente de temperatura reverso do que a troposfera, de modo que à medida que a temperatura da troposfera esfria com a altitude, a estratosfera aumenta com a altitude. As células Hadley são o mecanismo pelo qual o ozônio gerado equatorial nos trópicos (área mais alta de irradiância UV na estratosfera) é movido em direção aos pólos. Modelos climáticos globais sugerem que a mudança climática pode ampliar as células de Hadley e empurrar a corrente de jato para o norte, expandindo assim a região trópica e resultando em condições mais quentes e secas nessas áreas em geral.

Visualizações não consensuais

Habibullo Abdussamatov (2004), chefe de pesquisa espacial do Observatório Astronômico Pulkovo de São Petersburgo, na Rússia, argumentou que o sol é responsável pelas mudanças climáticas recentemente observadas. Jornalistas de fontes de notícias canada.com (Solomon, 2007b), National Geographic News (Ravilious, 2007) e LiveScience (Than, 2007) relataram a história do aquecimento em Marte . Nestes artigos, Abdussamatov foi citado. Ele afirmou que o aquecimento em Marte era uma evidência de que o aquecimento global na Terra estava sendo causado por mudanças no sol.

Ravilious (2007) citou dois cientistas que discordaram de Abdussamatov: Amato Evan, um cientista climático da Universidade de Wisconsin-Madison , nos Estados Unidos, e Colin Wilson, um físico planetário da Universidade de Oxford, no Reino Unido. De acordo com Wilson, "Wobbles na órbita de Marte são a principal causa de sua mudança climática na era atual" (veja também forçamento orbital ). Than (2007) citou Charles Long, um físico climático do Pacific Northwest National Laboratories nos Estados Unidos, que discordou de Abdussamatov.

Than (2007) apontou para a visão de Benny Peiser , um antropólogo social da Liverpool John Moores University, no Reino Unido. Em seu boletim informativo , Peiser citou um blog que comentava sobre o aquecimento observado em vários corpos planetários do sistema solar . Estes incluíam a lua de Netuno , Tritão , Júpiter , Plutão e Marte. Em uma entrevista por e-mail com Than (2007), Peiser afirmou que:

"Acho que é uma coincidência intrigante que tendências de aquecimento tenham sido observadas em vários corpos planetários muito diversos em nosso sistema solar, (...) Talvez seja apenas um acaso."

Than (2007) forneceu explicações alternativas de por que o aquecimento ocorreu em Tritão, Plutão, Júpiter e Marte.

A Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (US EPA, 2009) respondeu a comentários públicos sobre a atribuição de mudanças climáticas. Vários comentaristas argumentaram que as mudanças climáticas recentes podem ser atribuídas a mudanças na irradiância solar. De acordo com a US EPA (2009), essa atribuição não foi apoiada pela maior parte da literatura científica . Citando o trabalho do IPCC (2007), a US EPA apontou para a baixa contribuição da irradiância solar para o forçamento radiativo desde o início da Revolução Industrial em 1750. Durante este período (1750 a 2005), a contribuição estimada da irradiância solar para o forçamento radiativo foi de 5% o valor do forçamento radiativo combinado devido a aumentos nas concentrações atmosféricas de dióxido de carbono, metano e óxido nitroso (ver gráfico ao lado).

Efeito dos raios cósmicos

Henrik Svensmark sugeriu que a atividade magnética do sol desvia os raios cósmicos e que isso pode influenciar a geração de núcleos de condensação de nuvens e, portanto, ter um efeito no clima. O site ScienceDaily relatou um estudo de 2009 que analisou como as mudanças anteriores no clima foram afetadas pelo campo magnético da Terra. O geofísico Mads Faurschou Knudsen, co-autor do estudo, afirmou que os resultados do estudo apoiam a teoria de Svensmark. Os autores do estudo também reconheceram que o CO
2 desempenha um papel importante nas mudanças climáticas.

Visão de consenso sobre os raios cósmicos

A visão de que os raios cósmicos poderiam fornecer o mecanismo pelo qual as mudanças na atividade solar afetam o clima não é suportada pela literatura. Solomon et al. (2007) estado:

[..] a série temporal de raios cósmicos não parece corresponder à cobertura de nuvens total global após 1991 ou à cobertura de nuvens de baixo nível global após 1994. Junto com a falta de um mecanismo físico comprovado e a plausibilidade de outros fatores causais que afetam as mudanças na cobertura de nuvens, isso torna a associação entre as mudanças induzidas por raios cósmicos galácticos no aerossol e a formação de nuvens controversa

Estudos de Lockwood e Fröhlich (2007) e Sloan e Wolfendale (2008) não encontraram relação entre o aquecimento nas últimas décadas e os raios cósmicos. Pierce e Adams (2009) usaram um modelo para simular o efeito dos raios cósmicos nas propriedades das nuvens. Eles concluíram que o efeito hipotético dos raios cósmicos era pequeno demais para explicar as mudanças climáticas recentes. Pierce e Adams (2009) observaram que suas descobertas não descartaram uma possível conexão entre os raios cósmicos e as mudanças climáticas, e recomendaram pesquisas adicionais.

Erlykin et al. (2009) descobriram que as evidências mostraram que as conexões entre a variação solar e o clima eram mais prováveis ​​de serem mediadas pela variação direta da insolação ao invés dos raios cósmicos, e concluíram: "Portanto, dentro de nossas suposições, o efeito da variação da atividade solar, seja por irradiância solar ou por taxas variáveis ​​de raios cósmicos, deve ser inferior a 0,07 ° C desde 1956, ou seja, menos de 14% do aquecimento global observado. " Carslaw (2009) e Pittock (2009) revisam a literatura recente e histórica neste campo e continuam a descobrir que a ligação entre os raios cósmicos e o clima é tênue, embora encorajem pesquisas contínuas. US EPA (2009) comentou sobre a pesquisa de Duplissy et al. (2009):

Os experimentos do CLOUD no CERN são pesquisas interessantes, mas não fornecem evidências conclusivas de que os raios cósmicos podem servir como uma importante fonte de propagação de nuvens . Os resultados preliminares do experimento (Duplissy et al., 2009) sugerem que, embora houvesse alguma evidência de nucleação mediada por íons, para a maioria dos eventos de nucleação observados a contribuição dos processos iônicos parecia ser menor. Esses experimentos também mostraram a dificuldade em manter condições suficientemente limpas e temperaturas estáveis ​​para evitar explosões espúrias de aerossol. Não há indicação de que os experimentos anteriores de Svensmark poderiam até mesmo ter correspondido às condições controladas do experimento do CERN. Descobrimos que os resultados de Svensmark na semeadura de nuvens ainda não se mostraram robustos ou suficientes para alterar materialmente as conclusões da literatura de avaliação, especialmente dada a abundância de literatura recente que é cética em relação à ligação raio cósmico-clima

Veja também

• Adaptação às mudanças climáticas
• Negação da mudança climática
• Mitigação da mudança climática
• Resiliência climática
• Efeitos ambientais da aviação

Notas

Referências

Fontes de domínio público

links externos

• Quanto do CO recente
  2aumento é devido às atividades humanas? (RealClimate, 2005)
• Mudanças climáticas e aquecimento global (US EPA)