15.3: Evidencia de Cambio Climático Reciente

Si bien el clima ha cambiado muchas veces en el pasado (ver capítulo 14.5.1 y capítulo 15.3), el consenso científico es que la actividad humana está provocando que el clima cambie hoy más rápidamente [11; 7]. Si bien esto parece una idea nueva, se ha sugerido desde hace más de 75 años [12]. En esta sección se describe la evidencia que los científicos coinciden en que es muy probable que sea el resultado del cambio climático antropogénico, o del cambio climático causado por el hombre. Para mayor información, vea este video de seis minutos sobre el cambio climático realizado por dos profesores de una Universidad Estatal de Carolina del Norte.

Subida de la temperatura global

Figura\(\PageIndex{1}\): Índice de temperatura tierra-océano, 1880 hasta la actualidad, con un tiempo base 1951-1980. La línea negra continua es la media anual global y la línea roja continua es la línea baja de cinco años suave. Las barras azules de incertidumbre (límite de confianza del 95%) solo representan el muestreo espacial incompleto.

Desde 1880, las temperaturas promedio de la superficie global han tendido al alza y la mayor parte de ese calentamiento se ha producido desde 1970 (ver esta animación de la NASA). Dado que el océano está absorbiendo gran parte del calor atrapado adicional, las temperaturas superficiales incluyen tanto la superficie terrestre como las temperaturas oceánicas [13]. Los cambios en la temperatura de la superficie terrestre o de la superficie oceánica se pueden expresar como anomalías de temperatura. Una anomalía de temperatura es la diferencia en la medición de temperatura promedio a partir de un dato predeterminado. Este dato es la temperatura promedio de un intervalo de fechas particular, por ejemplo, 1951 a 1980. Otro dato común es el siglo pasado (1900-2000). Por lo tanto, una anomalía de 1.25 ℃ para 2015 (dato del siglo pasado) significa que la temperatura promedio para 2015 fue 1.25 ℃ mayor que la media de 1900-2000. En 1950, la anomalía de temperatura era -0.28 ℃, por lo que esta es -0.28 ℃ menor que la media de 1900-2000 [3]. Estas temperaturas son temperaturas medias anuales de la superficie.

Esta figura en video muestra los cambios de temperatura a nivel mundial desde 1880. Cuanto más azul, más frío; cuanto más amarillo y rojo, más cálido.

Además de un aumento de la temperatura media de la tierra superficial, el océano ha absorbido gran parte del calor (recuerde que el calor específico del agua es inusualmente grande). Con océanos que cubren alrededor del 70% de la superficie terrestre, hay muchas oportunidades para absorber energía. El océano ha estado absorbiendo alrededor del 80% al 90% del calor adicional agregado debido a las actividades humanas. Como resultado, los 2,300 pies superiores del océano han aumentado en temperatura 0.3ºF desde 1969 (enlace externo a este video de 3 minutos de NASA JPL sobre la capacidad calorífica del océano) [3]. La razón por la que el océano se ha calentado menos que la atmósfera, sin dejar de tomar la mayor parte del calor, se debe al altísimo calor específico del agua, lo que significa que el agua puede absorber mucha energía por un pequeño aumento de temperatura. En contraste, la atmósfera necesita menos energía para aumentar su temperatura.

Algunos científicos sugieren que los gases antropogénicos de efecto invernadero no causan calentamiento global ya que las temperaturas superficiales no han aumentado mucho entre 1998 y 2013, mientras que las concentraciones de gases de efecto invernadero han seguido aumentando durante ese periodo de tiempo. Sin embargo, dado que los océanos están absorbiendo la mayor parte del calor, los cambios de circulación a escala de décadas (similares a La Niña) en el océano empujan las aguas más cálidas más profundas debajo de la superficie [14; 15; 16]. Una vez que se tiene en cuenta la absorción y circulación del océano y el calor se agrega de nuevo a las temperaturas superficiales, entonces los aumentos de temperatura se hacen evidentes como se muestra en la figura anterior. Además, este almacenamiento de calor oceánico es temporal, como se refleja en los años cálidos récord de 2014-2016. En efecto, con este efecto temporal de almacenamiento oceánico, 15 de los primeros 16 años del siglo XXI han sido los más calurosos de la historia registrada.

Dióxido de Carbono

Los gases antropogénicos de efecto invernadero, en su mayoría dióxido de carbono (CO ₂), han aumentado desde la revolución industrial cuando la quema de combustibles fósiles aumentó drásticamente. Estos niveles no tienen precedentes en los últimos 800 mil años de historia de la tierra como se registra en fuentes geológicas como núcleos de hielo. El dióxido de carbono ha aumentado 40% desde 1750 y la tasa (o velocidad) de incremento ha sido la más rápida durante la última década [3; 6]. Por ejemplo, desde 1750, 2040 gigatoneladas de CO ₂ se han agregado a la atmósfera, alrededor del 40% han permanecido en la atmósfera mientras que el 60% restante ha sido absorbido en la tierra (por las plantas y el suelo) o los océanos [6]. En efecto, durante la vida de la mayoría de los adultos jóvenes, la atmósfera total ha aumentado en 50 ppm o 15%.

Figura\(\PageIndex{1}\): La curva de Keeling que muestra el aumento del CO ₂ atmosférico desde 1958. Tenga en cuenta que su incremento es exponencial, ¡no lineal!

Charles Keeling, oceanógrafo de Scripps Institution of Oceanography en San Diego, California, fue la primera persona en realizar mediciones regulares del CO ₂ atmosférico. Utilizando sus métodos, se han realizado mediciones constantes de CO ₂ en la atmósfera en el Observatorio Mauna Loa en Hawai desde 1958. Estas mediciones son publicadas regularmente por la NASA en este sitio web: scripps.ucsd.edu/programs/keelingcurve/. Ve ahí ahora para ver la última medición. Los valores medidos de Keeling se han publicado en una curva de valores crecientes llamada Curva de Keeling. Esta curva varía anualmente hacia arriba y hacia abajo desde el verano (cuando las plantas en el hemisferio norte utilizan CO ₂) hasta el invierno cuando las plantas están inactivas, pero muestra un aumento constante en las últimas décadas. ¡Esta curva aumenta exponencialmente, no indicando linealmente que la tasa de incremento del CO ₂ está aumentando en sí misma!

El siguiente video muestra cómo el CO ₂ atmosférico ha variado recientemente y también en los últimos 800,000 años según lo determinado por muchas estaciones de monitoreo de CO ₂ (se muestra en el mapa de inserción). También es instructivo ver la variación CO ₂ de la porción Keeling del video por latitud. Esto demuestra que la mayoría de las fuentes humanas de CO ₂ se encuentran en el hemisferio norte.

Fusión de Glaciares y Encogimiento del Hielo Marino

Figura\(\PageIndex{1}\): Disminución de la masa de hielo antártico de 2002 a 2016

Los glaciares son hielo en la parte superior de la tierra. Los glaciares alpinos, las capas de hielo y el hielo marino se están derritiendo. Explora el derretimiento de glaciares en el visor interactivo de hielo global de la NASA) Los satélites han registrado que la Antártida se está derritiendo a 118 gigatones al año y Groenlandia se está derritiendo a 281 gigatones por año (1 gigatón es más de 2 billones de libras). Casi todos los glaciares alpinos principales se están reduciendo, desinflando y retrocediendo y la tasa de pérdida de masa de hielo no tiene precedentes (nunca antes se había observado) desde la década de 1940, cuando comenzaron los registros de calidad para la mayoría. Antes del calentamiento antropogénico, la actividad glacial era variable con algunos retrocesos y algunos avances [17]. La extensión de la capa de nieve primaveral ha disminuido. Además, la extensión del hielo marino se está reduciendo. El hielo marino es hielo que flota en el océano (no en tierra como un glaciar). La mayor parte del hielo marino se encuentra en el Polo Norte que solo está ocupado por el Océano Ártico y el hielo marino [3; 6]. A continuación, la animación de la NOAA muestra cómo el hielo marino perenne ha disminuido de 1987 a 2015. El hielo más antiguo es blanco y el hielo más joven (estacional) es azul oscuro. La cantidad de hielo viejo ha disminuido de 20% en 1985 a 3% en 2015.

Elevación del nivel del mar

El nivel del mar está subiendo 3.4 milímetros (0.13 pulgadas) al año y ha subido 0.19 metros (7.4 pulgadas) de 1901 a 2010. Se cree que esto se debe en gran medida tanto al derretimiento de los glaciares como a la expansión térmica. La expansión térmica significa que a medida que objetos como sólidos, líquidos y gases se calientan, se expanden en volumen. Desde 1970, el derretimiento de los glaciares y la expansión térmica representan el 75% del aumento del nivel del mar [6].

Demostración clásica en video (30 segundos) sobre expansión térmica con bola y anillo de latón (Escuela de Ciencias y Matemáticas de Carolina del Norte).

Acidificación Oceánica

Desde 1750, alrededor del 40% del nuevo dióxido de carbono antropogénico ha permanecido en la atmósfera. El 60% restante es absorbido por el océano y la vegetación. Por lo tanto, el océano ha absorbido alrededor del 30% del nuevo dióxido de carbono antropogénico. Cuando el dióxido de carbono se absorbe en el océano, crea ácido carbónico que hace que el océano sea más ácido, lo que tiene un impacto en los organismos marinos que secretan conchas de carbonato de calcio. Recordemos que el ácido clorhídrico reacciona efervescente con roca caliza hecha de calcita, que es carbonato de calcio. La acidificación oceánica asociada al cambio climático se ha relacionado con el adelgazamiento de las paredes carbonatadas de algunos caracoles marinos (pterópodos) y pequeños protozoos zooplancton (foraminíferos) y la disminución de las tasas de crecimiento de los corales [6]. Los animales pequeños como el zooplancton protozoo son un componente importante en el ecosistema marino. Se espera que la acidificación combinada con temperaturas más cálidas y menores niveles de oxígeno tengan graves impactos en los ecosistemas marinos y las pesquerías de uso humano, posiblemente afectando nuestras fuentes de alimentos derivados del océano [6].

Video

Eventos climáticos extremos

La ocurrencia e intensidad de eventos climáticos extremos como huracanes, precipitaciones y olas de calor están aumentando [3; 6]. Desde la década de 1980, los huracanes, que se generan a partir del agua cálida del océano, han aumentado en frecuencia, intensidad y duración y es probable que haya conexiones con un clima más cálido. Desde 1910, la precipitación promedio ha aumentado 10% en los Estados Unidos contiguos, y gran parte de este aumento se asocia con eventos de fuertes precipitaciones como tormentas [18]. Sin embargo, la distribución no es uniforme y se proyecta más precipitación para el norte de Estados Unidos mientras que se proyecta menos precipitación para el suroeste ya seco [3]. Además, las olas de calor han aumentado y el aumento de las temperaturas ya está afectando los rendimientos de los cultivos en latitudes septentrionales [6]. El aumento del calor permite una mayor capacidad de humedad en la atmósfera, aumentando el potencial de eventos más extremos [19].

Referencia

3. Lindsey, R. Presupuesto de Clima y Energía de la Tierra: Artículos destacados. (2009). Disponible en: http://earthobservatory.nasa.gov. (Accedido: 14 de septiembre de 2016)

6. Pachauri, R. K. et al. Cambio Climático 2014: Informe de Síntesis. Contribución de los Grupos de Trabajo I, II y III al Quinto Informe de Evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre Cambio Climático. (IPCC, 2014).

7. Oreskes, N. El consenso científico sobre el cambio climático. Ciencia 306, 1686—1686 (2004).

11. Earle, S. Libro de texto REA de geología física. (Campus BC Inaugurado, 2015).

12. Callendar, G. S. La producción artificial de dióxido de carbono y su influencia en la temperatura. Q.J.R. Meteorol. Soc. 64, 223—240 (1938).

13. Hansen, J., Sato, M., Kharecha, P. y otros. Desequilibrio energético de la Tierra e implicaciones. Atmosférico (2011).

14. Foster, G. & Rahmstorf, S. Evolución de la temperatura global 1979—2010. Medio ambiente. Res. 6, 044022 (2011).

15. Kosaka, Y. & Xie, S.-P. La reciente paréntesis de calentamiento global vinculada al enfriamiento ecuatorial de la superficie del Pacífico. Naturaleza 501, 403—407 (2013).

16. Easterling, D. R. & Wehner, M. F. ¿El clima se está calentando o enfriando? Geofías. Res. 36, (2009).

17. Zemp, M. et al. Descenso global de los glaciares históricamente sin precedentes a principios del siglo XXI. J. Glaciol. 61, 745—762 (2015).

18. Karl, T. R. & Knight, R. W. Tendencias seculares de cantidad de precipitación, frecuencia e intensidad en Estados Unidos. Toro. Am. Meteorol. Soc. 79, 231—241 (1998).

19. Santer, B. D. et al. Identificación de cambios inducidos por humanos en el contenido de humedad atmosférica. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 104, 15248—15253 (2007).