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Es muy poco probable encontrar una explicación para el calentamiento ocurrido en el siglo XX en causas naturales. Los años finales del siglo XX fueron inusitadamente calurosos. Las reconstrucciones paleoclimáticas muestran que la segunda mitad de este siglo ha sido probablemente el período de 50 años más caliente de los últimos 1300 años en el hemisferio norte. Este calentamiento rápido concuerda con el conocimiento científico que existe sobre cómo debe responder el clima ante un rápido aumento de los gases de efecto invernadero, tal como ocurrió durante el siglo pasado, y el calentamiento no concuerda con el conocimiento científico sobre cómo debe responder el clima ante factores externos naturales como la variabilidad en la radiación solar total y la actividad volcánica. Los modelos climáticos constituyen una herramienta apropiada para estudiar las diferentes influencias que afectan el clima de la Tierra. Cuando los efectos de los crecientes niveles de gases de efecto invernadero se incluyen en los modelos, al igual que los factores externos naturales, estos muestran buenas simulaciones del calentamiento ocurrido durante el siglo pasado. Los modelos no pueden reproducir el calentamiento observado cuando se aplican utilizando solo los factores naturales. Cuando se incluyen los factores humanos, los modelos simulan también un patrón geográfico del cambio de temperatura en el mundo, similar al que ha ocurrido en decenios recientes. Este patrón espacial, que tiene características como un mayor calentamiento en las latitudes septentrionales elevadas, difiere de los patrones más importantes de la variabilidad climática natural que están asociados a procesos climáticos internos, como El Niño.
Las variaciones en el clima de la Tierra que han tenido lugar con el paso del tiempo son el resultado de procesos naturales internos, como El Niño, así como de los cambios en las influencias externas. Estas influencias externas pueden tener un origen natural, como la actividad volcánica y las variaciones de la radiación solar total, o ser provocadas por la actividad humana, tales como las emisiones de gases de efecto invernadero, los aerosoles emitidos por los seres humanos, el agotamiento de la capa de ozono y los cambios en el uso de la tierra. El papel que desempeñan los procesos naturales internos puede estimarse mediante el estudio de las variaciones observadas en el clima y la aplicación de modelos climáticos sin cambiar ninguno de los factores externos que afectan el clima. El efecto de las influencias externas puede estimarse con modelos, cambiando estos factores y utilizando el conocimiento físico de los procesos involucrados. Los efectos conjuntos de la variabilidad natural interna y los factores naturales externos pueden estimarse también a partir de la información sobre el clima registrada en los anillos de crecimiento de los árboles, en las muestras de hielo y otros tipos de ‘termómetros’ naturales que existían antes de la era industrial.
Entre los factores naturales externos que afectan el clima se incluyen la actividad volcánica y las variaciones en la radiación solar total. Las erupciones volcánicas explosivas expulsan en ocasiones grandes cantidades de polvo y sulfatos en aerosol hacia la atmósfera, formando un escudo temporal que protege la Tierra y refleja los rayos de sol hacia el espacio. La radiación solar total tiene un ciclo de 11 años y puede tener también variaciones a más largo plazo. Las actividades humanas durante los últimos 100 años, en particular, el quemado de combustibles fósiles, han provocado un rápido crecimiento del nivel de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero en la atmósfera. Antes del comienzo de la era industrial, estos gases se mantuvieron con concentraciones prácticamente estables durante miles de años. Las actividades humanas han provocado mayores concentraciones de partículas reflectantes finas o ‘aerosoles’ en la atmósfera, en particular, durante los decenios de 1950 y 1960.
Si bien los procesos climáticos naturales internos, como El Niño, pueden provocar variaciones en la temperatura media mundial durante períodos relativamente cortos, los análisis indican que una gran parte de ello se debe a factores externos. Grandes erupciones volcánicas, como la del Monte Pinatubo, en 1991 han estado seguidas por breves períodos de enfriamiento mundial. A principios del siglo XX, la temperatura media mundial se elevó; durante ese tiempo las concentraciones de gases de efecto invernadero comenzaron a aumentar, la radiación solar total se elevó probablemente y hubo poca actividad volcánica. Durante los decenios de 1950 y 1960, la temperatura media mundial se estabilizó, ya que el aumento de los aerosoles derivados de los combustibles fósiles y otras fuentes provocó un enfriamiento en el planeta. La erupción del Monte Agung en 1963 expulsó también grandes cantidades de polvo reflectante hacia la atmósfera superior. El calentamiento rápido observado desde el decenio de 1970 ha ocurrido en un período en el que el aumento de los gases de efecto invernadero ha prevalecido sobre todos los demás factores.
Se han realizado numerosos experimentos con la utilización de modelos climáticos para determinar las causas probables de los cambios climáticos ocurridos en el siglo XX. Estos experimentos indican que los modelos no pueden reproducir el calentamiento rápido observado en decenios recientes cuando estos solo tienen en cuenta las variaciones de la radiación solar total y la actividad volcánica. Sin embargo, como se muestra en la Figura 1, los modelos pueden simular los cambios de temperatura observados durante el siglo XX cuando estos incluyen todos los factores externos más importantes, entre los que se encuentran las influencias humanas de fuentes como los gases de efecto invernadero y los factores naturales externos. Las respuestas esperadas de los modelos ante estos factores externos pueden detectarse en el clima del siglo XX en el mundo y en cada continente por separado, salvo en La Antártida, donde las observaciones no son suficientes. Es muy probable que la influencia humana en el cambio climático prevalezca por encima de todas las demás causas que condujeron al cambio de la temperatura media de la superficie mundial durante la última mitad del siglo pasado.
PF 9.2, Figura 1. Cambios de temperatura en comparación con la media correspondiente al período 1901-1950 (°C), de un decenio a otro, de 1906 a 2005 en todos los continentes de la Tierra, así como en todo el planeta, la superficie continental del planeta, y los océanos (gráficos de la parte inferior). La línea negra indica los cambios de temperatura observados y las bandas de colores muestran el rango combinado cubierto por el 90% de las simulaciones de modelos recientes. El color rojo indica las simulaciones que incluyen factores naturales y humanos, mientras que el azul indica las simulaciones que solo incluyen los factores naturales. Las líneas negras punteadas indican las décadas y regiones continentales de las cuales se tienen considerablemente menos observaciones. En el Material Complementario, Apéndice 9.C se brindan descripciones detalladas de esta figura y la metodología utilizada para su realización.
Una importante razón de incertidumbre se debe al conocimiento incompleto de los factores externos, tales como los aerosoles emitidos por los seres humanos. Además de ello, los propios modelos climáticos son imperfectos. No obstante, todos los modelos simulan un patrón de respuesta al aumento de los gases de efecto invernadero ocasionado por las actividades humanas, el cual es similar al patrón de cambio observado. Este patrón incluye un mayor calentamiento sobre la tierra que sobre los océanos. Este patrón de cambio, que difiere de los principales patrones de cambio de temperatura asociados a la variabilidad natural interna, como El Niño, ayuda a diferenciar las respuestas a los gases de efecto invernadero de las repuestas a los factores naturales externos. Tanto los modelos como las observaciones muestran un calentamiento en la parte inferior de la atmósfera (la troposfera) y un enfriamiento en la estratosfera. Esta es otra ‘huella’ del cambio que revela el efecto de la influencia humana en el clima. Por ejemplo, si el aumento de la radiación solar total hubiera sido el responsable del reciente calentamiento climático, tanto la troposfera como la estratosfera hubieran experimentado un calentamiento. De igual modo, las diferencias en cuanto a la sincronización en el tiempo de las influencias externas de origen natural y humano ayudan a distinguir entre las respuestas del clima a estos factores. Tales consideraciones aumentan la seguridad que se tiene en que los factores humanos, en lugar de los de origen natural, son la causa predominante del calentamiento mundial durante los últimos 50 años.
Las estimaciones de las temperaturas en el hemisferio norte durante los últimos uno o dos milenios, basadas en ‘termómetros’ naturales como los anillos de crecimiento de los árboles que varían en espesor o densidad en la medida en que cambian las temperaturas, y los registros meteorológicos brindan pruebas adicionales sobre el hecho de que el calentamiento ocurrido en el siglo XX no puede explicarse solo con factores como la variabilidad natural interna y el forzamiento natural externo. La confianza en estas estimaciones ha aumentado debido al hecho que, antes de la era industrial, gran parte de la variación que se mostraba en la temperatura promedio en el hemisferio norte podía explicarse con el enfriamiento episódico provocado por las grandes erupciones volcánicas y los cambios en la radiación solar total. Por lo general, el resto de la variación es coherente con la variabilidad simulada por los modelos climáticos ante la falta de factores externos de origen natural y humano. Si bien existe incertidumbre en cuanto a las estimaciones de las temperaturas anteriores, estas muestran que es probable que la segunda mitad del siglo XX haya sido el período de 50 años más caluroso de los últimos 1300 años. La variabilidad estimada del clima, provocada por factores humanos es pequeña en comparación con el fuerte calentamiento ocurrido en el siglo XX.