El océano modera el cambio climático. El océano es una gran reserva de calor, pero es difícil calentar toda su profundidad porque el agua caliente tiende a permanecer cerca de la superficie. Por lo tanto, la velocidad a la que se transfiere el calor a las profundidades del océano es lenta; varía de un año a otro y de una década a otra, y ayuda a determinar el ritmo de calentamiento en la superficie. Las observaciones del océano subterráneo son limitadas antes de 1970, pero desde entonces, el calentamiento de los 700 m superiores (2300 pies) es evidente, y también se observa claramente un calentamiento más profundo desde 1990.
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Las temperaturas superficiales y las precipitaciones en la mayoría de las regiones varían mucho del promedio mundial debido a la ubicación geográfica, en particular, la latitud y la posición continental. Tanto los valores promedio de temperatura, lluvia y sus extremos (que generalmente tienen los mayores impactos en los sistemas naturales y la infraestructura humana), también se ven fuertemente afectados por los patrones locales de los vientos.
Estimar los efectos de los procesos de retroalimentación, el ritmo del calentamiento y el cambio climático regional requiere el uso de modelos matemáticos de la atmósfera, el océano, la tierra y el hielo (la criosfera) construidos sobre las leyes establecidas de la física y la comprensión más reciente de la física. , procesos químicos y biológicos que afectan al clima y se ejecutan en potentes ordenadores. Los modelos varían en sus proyecciones de cuánto calentamiento adicional esperar (dependiendo del tipo de modelo y de los supuestos utilizados en la simulación de ciertos procesos climáticos, particularmente la formación de nubes y la mezcla de océanos), pero todos esos modelos coinciden en que el efecto neto general de las retroalimentaciones es para amplificar el calentamiento.
Un análisis riguroso de todos los datos y líneas de evidencia muestra que la mayor parte del calentamiento global observado en los últimos 50 años no puede explicarse por causas naturales y, en cambio, requiere un papel importante para la influencia de las actividades humanas.
Para discernir la influencia humana en el clima, los científicos deben considerar muchas variaciones naturales que afectan la temperatura, la precipitación y otros aspectos del clima desde la escala local a la global, en escalas de tiempo de días a décadas y más. Una variación natural es la Oscilación del Sur de El Niño (ENOS), una alternancia irregular entre el calentamiento y el enfriamiento (que dura de dos a siete años) en el Océano Pacífico ecuatorial que causa cambios regionales y globales significativos de un año a otro en los patrones de temperatura y lluvia. . Las erupciones volcánicas también alteran el clima, en parte aumentando la cantidad de partículas pequeñas (aerosoles) en la estratosfera que reflejan o absorben la luz solar, lo que lleva a un enfriamiento superficial a corto plazo que suele durar entre dos y tres años. Durante cientos de miles de años, las variaciones lentas y recurrentes en la órbita de la Tierra alrededor del Sol, que alteran la distribución de la energía solar recibida por la Tierra, han sido suficientes para desencadenar los ciclos de la edad de hielo de los últimos 800.000 años.
La toma de huellas dactilares es una forma poderosa de estudiar las causas del cambio climático. Diferentes influencias en el clima conducen a diferentes patrones observados en los registros climáticos. Esto se vuelve obvio cuando los científicos investigan más allá de los cambios en la temperatura promedio del planeta y observan más de cerca los patrones geográficos y temporales del cambio climático. Por ejemplo, un aumento en la producción de energía del Sol conducirá a un patrón de cambio de temperatura muy diferente (a lo largo de la superficie de la Tierra y verticalmente en la atmósfera) en comparación con el inducido por un aumento en la concentración de CO2. Los cambios de temperatura atmosférica observados muestran una huella digital mucho más cercana a la de un aumento de CO2 a largo plazo que a la de un Sol fluctuante solo. Los científicos prueban rutinariamente si los cambios puramente naturales en el Sol, la actividad volcánica o la variabilidad climática interna podrían explicar de manera plausible los patrones de cambio que han observado en muchos aspectos diferentes del sistema climático. Estos análisis han demostrado que los cambios climáticos observados en las últimas décadas no pueden explicarse únicamente por factores naturales.
La cantidad y la tasa de calentamiento esperadas para el siglo XXI dependen de la cantidad total de gases de efecto invernadero que emite la humanidad. Los modelos proyectan el aumento de la temperatura para un escenario de emisiones de negocios habituales (en rojo) y reducciones de emisiones agresivas, cayendo cerca de cero dentro de 50 años (en azul).
El negro es la estimación modelada del cambio climatico. Cada línea continua representa el promedio de diferentes ejecuciones de modelos utilizando el mismo escenario de emisiones, y las áreas sombreadas proporcionan una medida de la dispersión (una desviación estándar) entre los cambios de temperatura proyectados por los diferentes modelos. Todos los datos son relativos a un período de referencia (establecido en cero) de . Fuente: Basado en IPCC AR5