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Las observaciones instrumentales en los últimos 150 años muestran que las temperaturas de la superficie se han elevado en todo el orbe, con importantes variaciones regionales En cuanto al promedio mundial, el calentamiento durante el siglo pasado se produjo en dos fases, del decenio de 1910 al de1940 (0,35°C), y más fuertemente desde el decenio de 1970 hasta el presente (0,55°C). Ha tenido lugar una tasa creciente de calentamiento en los últimos 25 años y 11 de los 12 años más calientes registrados, han ocurrido en los últimos 12 años. Las observaciones mundiales por encima de la superficie desde finales del decenio de 1950 señalan que la troposfera (hasta unos 10 km) se ha calentado a una tasa ligeramente mayor que la superficie, mientras que la estratosfera (de 10 a 30m) se ha enfriado notablemente desde 1979, lo que concuerda con las expectativas físicas y la mayoría de los resultados de los modelos La confirmación del calentamiento de la atmósfera proviene del calentamiento de los océanos, los incrementos del nivel del mar, el derretimiento de los glaciares, el desplazamiento del hielo marino en el Ártico y la disminución de capa de nieve en el hemisferio norte.
No hay un termómetro solo para medir la temperatura mundial. Por el contrario, las mediciones termométricas individuales tomadas a diario en miles de estaciones terrestres en todo el mundo se combinan con miles de mediciones más de la temperatura de la superficie marina, tomadas por barcos que se mueven por los océanos, a fin de realizar un cálculo de la temperatura media mundial, mensualmente. Para obtener los cambios consecuentes que tienen lugar a lo largo del tiempo, el análisis fundamental se ha de centrar en las anomalías (diferencias respecto de la media climatológica en cada sitio) pues éstas son más robustas respecto para medir los cambios con la disponibilidad de datos. Estas mediciones se pueden utilizar en la actualidad analizando valores desde 1850 hasta el presente; aunque la cobertura no era mundial, ni mucho menos, en la segunda mitad del siglo XIX, sí resulta mejor después de 1957 cuando comenzaron las mediciones en la Antártida y mejor aún después de 1980, cuando comenzaron las mediciones vía satélite.
Vistas como promedio mundial, las temperaturas de la superficie han aumentado en unos 0,74°C en los últimos cien años (entre 1906 y 2005; véase Figura 1). Sin embargo, este calentamiento no ha sido estable ni igual en las diferentes estaciones o localidades. No hubo mucho cambio general desde 1850 hasta alrededor de 1915, más allá de los altibajos asociados con la variabilidad natural pero que pueden haber incrementado, en parte, por un muestreo deficiente. Se produjo un incremento (0,35°C) en la temperatura media mundial desde el decenio de 1910 hasta el de 1940, seguido por un ligero enfriamiento (0,1°C), y después un calentamiento rápido (0,55°C) hasta finales de 2006 (Figura 1). Los años más cálidos de la serie son 1988 y 2005 (estadísticamente indiferenciables), y 11 de los 12 años más cálidos han tenido lugar en los últimos doce años (de 1995 a 2006). El calentamiento, sobre todo desde el decenio de 1970, ha sido generalmente mayor en la superficie terrestre que en el mar. Desde el punto de vista estacional, el calentamiento ha sido ligeramente mayor en el hemisferio invernal. Se ha producido un calentamiento adicional en las ciudades y áreas urbanas (denominado a menudo efecto de isla de calor urbana) pero se limita a una extensión espacial, y se conocen sus efectos para ambas, al excluir la mayor cantidad posible de sitios afectados de los datos de la temperatura mundial e incrementar el rango de errores (la banda gris clara en la figura).
Algunas zonas se han enfriado desde 1901, mayormente en la parte septentrional del Atlántico Norte, cerca de la parte sur de Groenlandia. Durante este tiempo el calentamiento ha sido mayor en las zonas interiores de Asia y la parte septentrional de América del Norte. Sin embargo, como son zonas con variabilidad anual, la señal más evidente del calentamiento ha ocurrido en partes de las latitudes medias y bajas, sobre todo en los océanos tropicales. En el panel inferior izquierdo de la Figura 1, que muestra las tendencias en la temperatura desde 1979, el patrón del océano Pacífico muestra regiones de calentamiento y enfriamiento relacionadas con El Niño.
Recientemente resultan ya posibles los análisis de cambios a largo plazo en extremos de temperatura diaria en muchas regiones del mundo (partes de América del Norte y la parte meridional de Sudamérica, Europa, Asia septentrional y oriental, África austral y Australasia). Sobre todo, desde el decenio de 1950, estos registros muestran una disminución en la cantidad de días y noches muy frías (véase PF 3.3). La temporada libre de congelación se ha extendido en la mayoría de las regiones de latitud media y alta, en ambos hemisferios. En el hemisferio norte, se manifiesta fundamentalmente en un comienzo temprano de la primavera.
Además de los datos de superficie descritos supra, las mediciones de la temperatura por encima de la superficie se han realizado desde globos meteorológicos, con una cobertura razonable de superficie terrestre desde 1958, y desde satélites desde 1979. Todos los datos se ajustan acorde con los cambios en instrumentos y prácticas de observación donde sea necesario. Los datos de satélites de microondas se han usado para crear un “registro de temperatura de satélite” para las capas gruesas de la atmósfera, incluida la troposfera (de la superficie hasta unos 10 km) y la estratosfera inferior (de 10 a 30 km). A pesar de varios nuevos tipos de los análisis realizados con una calibración cruzada mejorada de los 13 instrumentos disponibles en satélites diferentes usados desde 1979 y la compensación de los cambios al observar el tiempo y la altitud del satélite, aún persisten algunas incertidumbres en las tendencias.
Respecto de las observaciones mundiales desde finales del decenio de 1950, las versiones más recientes de todos los conjuntos de datos muestran que la troposfera se ha calentado a un ritmo ligeramente superior que la superficie, mientras que la estratosfera se ha enfriado marcadamente desde 1979. Esto concuerda con las expectativas físicas y la mayoría de los resultados de los modelos, que demuestran la función de los crecientes gases de efecto invernadero en el calentamiento de la troposfera y el enfriamiento de la estratosfera. El agotamiento del ozono contribuye también al enfriamiento de la estratosfera.
Consecuente con los incrementos observados en la temperatura de la superficie, ha habido disminuciones en la longitud de las temporadas de congelación de ríos y lagos. Hubo una reducción casi mundial en la masa y extensión glaciar en el siglo XX; el derretimiento del manto de hielo en Groenlandia recién se muestra; la cubierta de nieve ha disminuido en muchas regiones del hemisferio norte; el grosor y la extensión del hielo marino ha disminuido en el Ártico en todas las estaciones, sobre todo en primavera y verano; los océanos se calientan y el nivel del mar sube debido a la expansión térmica de los océanos y el derretimiento del hielo terrestre.
PF 3.1, Figura 1. (Arriba) Temperaturas medias anuales mundiales observadas 1 (puntos negros) con ajustes simples a los datos. El eje izquierdo muestra anomalías relacionadas con el promedio de 1961 a 1990 y el eje derecho muestra la temperatura real calculada (°C).Se muestran los ajustes de la tendencia lineal en los últimos 25 (amarilla), 50 (naranja), 100 (púrpura) y 150 años (rojo) que corresponden al período de 1981 hasta 2005, de 1956 a 2005, de 1906 a 2005, y de 1856 a 2005, respectivamente. En los períodos recientes más cortos, la curvatura es aún mayor indicando un calentamiento acelerado. La curva azul muestra las variaciones decenales. Para mostrar si las fluctuaciones son significativas, el decenal del 5% al 95% (gris claro) se muestran los rangos de errores sobre esa línea (concordantemente, los valores anuales exceden esos límites) Los resultados de los modelos de clima influenciados por los forzamientos radiativos del siglo XX (capítulo 9) sugieren que hubo poco cambio antes de 1915 y que una fracción sustancial del cambio a principios del siglo XX se debió a influencias naturales, incluidos cambios en la radiación solar, volcanismo y la variabilidad natural. Desde ≈ 1940 hasta 1970 la creciente industrialización que siguió a la Segunda Guerra Mundial aumentó la contaminación en el hemisferio norte, contribuyendo así al enfriamiento. Los incrementos de CO2 y otros gases de efecto invernadero dominan el calentamiento observado a partir de mediados del decenio de 1970. (Debajo) Los patrones de las tendencias de la temperatura lineal mundial desde 1979 hasta 2005, calculados en la superficie (izquierda) y la troposfera (derecha), desde la superficie hasta unos 10km de altitud, tomados de registros de satélites. Las zonas grises indican datos incompletos. Nótese el calentamiento más espacialmente uniforme en el registro troposférico del satélite mientras que los cambios de temperatura en la superficie se relacionan más claramente con el área terrestre y el mar.
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