El calentamiento global se está acelerando. ¿Por qué y quién lo causa?

Resumen

La temperatura global en el actual El Niño supera la temperatura del El Niño anterior (2015-16) en más que el calentamiento esperado (0,14°C en 8 años) para la tasa de calentamiento global desde 1970 (0,18°C/década).

La causa próxima del calentamiento acelerado es un aumento del desequilibrio energético de la Tierra (EEI por sus siglas en inglés), pero ¿qué causó eso?

La evidencia indirecta apunta a una disminución en el efecto refrescante de los aerosoles generados por los humanos. La imposibilidad de medir el forzamiento climático de los aerosoles se compensa en parte con un seguimiento preciso de los detalles de la EEI. Sin embargo, no existen planes adecuados para continuar ni siquiera con este vital monitoreo de la EEI, que será aún más importante a medida que la humanidad se dé cuenta de su situación y del hecho de que debemos enfriar el planeta para evitar consecuencias desastrosas y restaurar un futuro brillante para los jóvenes, y mucho menos planes para un control adecuado de los aerosoles.

La sospecha de que el calentamiento global se estaba acelerando fue creada por la tasa de calentamiento entre El Niño de 1997-98 y 2015-16.[3] La tasa de calentamiento entre esos súper El Niño fue de 0,24°C/década, superando la tasa de 1970-2010 de 0,18°C/década (Fig. 2). Hasta ahora, el actual El Niño, solo ocho años después del El Niño de 2015-16, sugiere un aumento sustancial adicional en la tasa de calentamiento global.

Es demasiado pronto para decir cuán fuerte será el actual El Niño, pero su estacionalidad es normal (Fig. 3). Las anomalías de la temperatura global van varios meses por detrás del índice Niño3,4, por lo que también es temprano para estimar el calentamiento máximo, que se espera que ocurra en la primera mitad de 2024. Sin embargo, la temperatura global en los primeros meses de El Niño es tan extrema (Fig. 1) que ahora es casi seguro que la temperatura media consecutiva de 12 meses excederá los 1,5°C en mayo de 2024 o antes.

La Tierra en desequilibrio energético

La causa inmediata del calentamiento global es el desequilibrio energético de la Tierra (EEI): entra más energía (luz solar absorbida) que energía que sale (calor irradiado al espacio).

El EEI aumentó considerablemente en la última década (Fig. 4). El desequilibrio registrado hasta ahora en la década de 2020 (1,36 W/m 2 ) es casi el doble de la tasa (0,71 W/m 2) durante el período de calibración (desde mediados de 2005 hasta mediados de 2015) en el que los datos satelitales[4] para EEI (con gran precisión en el cambio temporal) se ponen en una escala absoluta mediante almacenamiento de calor oceánico in situ (flotador Argo) de media decenal datos.[5]

El principal mecanismo del calentamiento global durante el siglo pasado ha sido la reducción de la radiación de calor saliente de la Tierra causada por el aumento de los gases de efecto invernadero, lo que hace que la atmósfera sea más opaca en las longitudes de onda infrarrojas que emiten radiación de calor. La radiación de calor al espacio surge así de niveles más altos y más fríos, lo que reduce la pérdida de energía al espacio, provocando el desequilibrio energético planetario y, por tanto, el calentamiento global.

Otros factores asociados a esta aceleración del calentamiento global: el Sol y el volcán Hunga Tonga

Sin embargo, los gases de efecto invernadero no son la causa del aumento de la EEI desde 2015. ¿Cómo lo sabemos?.

El instrumento satelital (CERES) mide tanto el cambio de la radiación térmica emitida como el cambio de la radiación solar reflejada. El cambio desde 2015 es una disminución de la luz solar reflejada por la Tierra y, por tanto, un aumento de la radiación solar absorbida por la Tierra (Fig. 5). La radiación solar absorbida en 2015-2019 fue 0,99 W/m 2 mayor que en el periodo de calibración (2005-2015), y desde enero de 2020 el desequilibrio es aún mayor (1,29 W/m 2 ). El aumento de EEI no se produjo debido a un aumento de la irradiancia solar. Por el contrario, durante los cinco años 2015-19, el brillo del Sol disminuyó en una cantidad que disminuyó la radiación solar absorbida en aproximadamente 0,15 W/m.2 , seguido de un aumento desde 2020 de aproximadamente 0,2 W/m 2 (Fig. 6, escala derecha).

Los cambios en el área del hielo marino afectan la EEI, pero los cambios en el hielo marino en la última década han sido pequeños, excepto la disminución del hielo marino en el hemisferio sur en los últimos dos años.[6]

La erupción volcánica de Hunga Tonga a principios de 2022 también afecta a los dos últimos años. Jenkins et al . [7] estiman que el vapor de agua inyectado en la estratosfera provocó un pequeño forzamiento de calentamiento (+0,12 W/m 2 ), pero Schoeberl et al . [8] descubrieron que el efecto de enfriamiento de los aerosoles estratosféricos inyectados por Hunga Tonga produjo un efecto de enfriamiento neto, con un pico de forzamiento a mediados de 2022 de aproximadamente –0,5 W/m 2 . En promedio durante 2022, Hunga Tonga puede haber tenido alrededor de –0,3 W/m2 , pero hoy en día es más pequeño.

Concluimos que, aunque los forzamientos solar y de Hunga Tonga no son despreciables, no explican el gran y persistente aumento de la radiación solar absorbida desde 2015.

Reducción de los aerosoles sulfatados de los barcos

El único mecanismo conocido capaz de un forzamiento tan grande es una disminución del albedo de las nubes. De hecho, concluimos en otro lugar[9] que la disminución de la contaminación del aire por partículas en la última década debería causar tal disminución del albedo de las nubes y, por tanto, una aceleración del calentamiento global en el período posterior a 2010.

La reducción de aerosoles más clara y probablemente más efectiva se debe a las limitaciones al contenido de azufre de los combustibles para barcos impuestas por la Organización Marítima Internacional (OMI) en enero de 2015 y reforzadas en enero de 2020.

El cambio en la radiación solar absorbida global sugiere que el año 2015 el cambio tuvo un efecto mayor, pero esa apariencia puede ser engañosa. Las nubes, y por tanto el albedo (reflectividad) planetario, tienen una gran variabilidad natural, por ejemplo, el cambio de nubes se correlaciona con la Oscilación Decenal del Pacífico (PDO por sus siglas en inglés). La PDO pasó a su fase positiva en 2015, que favorece una disminución de la nubosidad y una mayor absorción global de la radiación solar.[10]

La PDO volvió a su fase negativa en 2020 (Fig. 8), lo que favorece el aumento de las nubes y la reducción de la absorción de la radiación solar. Sin embargo, la EEI posterior a 2020 ha aumentado (Fig. 4), al igual que la radiación solar absorbida (Fig. 5). lo que favorece una disminución de la nubosidad y una mayor absorción global de la radiación solar.[10] La PDO volvió a su fase negativa en 2020 (Fig. 8), lo que favorece el aumento de las nubes y la reducción de la absorción de la radiación solar. Sin embargo, la EEI posterior a 2020 ha aumentado (Fig. 4), al igual que la radiación solar absorbida (Fig. 5). lo que favorece una disminución de la nubosidad y una mayor absorción global de la radiación solar.[10] La PDO volvió a su fase negativa en 2020 (Fig. 8), lo que favorece el aumento de las nubes y la reducción de la absorción de la radiación solar. Sin embargo, la EEI posterior a 2020 ha aumentado (Fig. 4), al igual que la radiación solar absorbida (Fig. 5).

El resultado es una fuerte evidencia indirecta de que una disminución continua de la contaminación del aire por partículas está en el proceso de aumentar la absorción de energía solar por la Tierra, lo que se suma al calentamiento global de los gases de efecto invernadero. Predecimos un aumento de al menos el 50 por ciento en la tasa de calentamiento global posterior a 2010, en comparación con la tasa de 0,18°C/década entre 1970 y 2010.[9] Se trata de un pago parcial a cambio del trato fáustico que hizo la humanidad cuando decidió construir sus economías con energía de combustibles fósiles.[11]

La radiación solar absorbida medida por los instrumentos satelitales CERES, junto con las regulaciones de la OMI sobre las emisiones de sulfato de los barcos, proporciona otra forma indirecta de evaluar los efectos de los aerosoles.

La fracción de las emisiones totales de sulfato que surgen de los barcos es grande en el Pacífico Norte y el Atlántico Norte (Fig. 9), por lo que el estudio de esa región debería ayudar a cuantificar el efecto de los aerosoles. La figura 9b sugiere que el efecto de los aerosoles sobre el albedo de las nubes es grande, aunque se necesita un registro más largo para superar el "ruido" debido a la variabilidad natural de las nubes.

"Esto es una locura", debes estar diciendo,"¿Por qué no se mide el forzamiento climático de los aerosoles, en lugar de esta inferencia indirecta a través del efecto detallado sobre la EEI y la energía solar absorbida?" Buena pregunta. La respuesta corta es que nosotros (el primer autor y otros) lo intentamos, pero, en un fracaso de toda nuestra carrera, no pudimos persuadir a la NASA para que volara un pequeño satélite con los dos instrumentos (un polarímetro de alta precisión y un espectrómetro de infrarrojos) necesarios para monitorear el aerosol. y microfísica de las nubes que definen el forzamiento climático de los aerosoles.[14] La explicación breve es que la NASA prefería misiones grandes, lentas y de miles de millones de dólares, según era necesario para respaldar los presupuestos de los grandes centros de la NASA.

Todavía vale la pena continuar con el monitoreo de aerosoles y nubes con la precisión requerida, pero la tarea más urgente es asegurar la continuación del monitoreo CERES o similar al CERES del balance de radiación de la Tierra. Hasta el momento no existen planes firmes y adecuados para la continuación a largo plazo de estas observaciones. La NASA tiende a considerarse una agencia que desarrolla técnicas científicas e instrumentales, mientras que otras deberían realizar las observaciones a largo plazo. Sin embargo, las observaciones a largo plazo son la ciencia del clima. Es crucial que la NASA haga planes para continuar con estas mediciones esenciales.

Las mediciones en el océano son igualmente esenciales. Es necesario continuar y mejorar el programa Argo, que distribuyó alrededor de 4.000 flotadores autónomos para buceo profundo en todo el océano mundial. Se necesitan más mediciones especialmente en las regiones polares donde están empezando a producirse algunos de los cambios climáticos más significativos, cambios que afectarán a todo el planeta. La Administración Nacional Atmosférica y Oceánica de Estados Unidos (NOAA) ha proporcionado una gran fracción de los flotadores Argo, pero muchas otras naciones contribuyen; los programas deben continuar su desarrollo.

Nota. En el artículo original se encuentran las referencias indicadas en el texto en castellano.

Agradecimiento a Leon Simons por permitirnos la publicación del artículo originario.

Referencia

Global Warming is Accelerating. Why? Will We Fly Blind? Climate Science, 14 September 2023. James Hansen, Makiko Sato, Reto Ruedy, and Leon Simons.