CAMBIO CLIMÁTICO 2001:
La base científica
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E.6 Una mayor variedad de técnicas de detección

Temperatura

La influencia humana en el clima puede demostrarse con una gama mucho más amplia de técnicas de detección. Uno de los avances más importantes que se han logrado desde el SIE es el uso de una mayor variedad de técnicas y la evaluación del grado de independencia entre los resultados y las hipótesis de trabajo que se utilizan al aplicar esas técnicas. Algunos estudios han utilizado correlaciones entre configuraciones, y hay estudios de detección óptima que han utilizado una o más configuraciones fijas y configuraciones que varían con el tiempo y algunas otras técnicas. El mayor número de estudios realizados, la amplia gama de técnicas utilizadas, el mayor rigor con que se evalúa el papel del forzamiento antropógeno en el clima y la solidez de los resultados a la luz de las hipótesis utilizadas al aplicar esas técnicas han reforzado la confianza en estos aspectos de la detección y la atribución.

Los resultados dependen de la magnitud de las escalas temporales y espaciales que se consideren. Se necesitan datos de varios decenios para separar las señales forzadas de la variabilidad interna. Se ha demostrado mediante estudios basados en hipótesis que los cambios de temperatura en la superficie del planeta sólo pueden detectarse a escalas del orden de 5.000 km. Esos estudios indican que el grado de concordancia entre las simulaciones y las observaciones que han descubierto los estudios de correlación de tendencias es similar al que cabría esperar en teoría.

La mayoría de los estudios de atribución han llegado a la conclusión de que, en los últimos 50 años, la velocidad y la magnitud estimadas del calentamiento de la Tierra causado únicamente por el aumento de la concentración de los gases de efecto invernadero son similares o superiores a la velocidad y la magnitud del calentamiento observado. Los estudios de atribución tratan de resolver la cuestión de “si la magnitud de la respuesta simulada a un determinado forzamiento concuerda con las observaciones”. El uso de técnicas de señales múltiples ha permitido hacer estudios que pueden diferenciar los efectos de distintos factores sobre el clima. La inclusión de la dependencia temporal de las señales ha ayudado a distinguir los forzamientos naturales de los antropógenos. A medida que se van incluyendo tipos diferentes de respuestas, se plantea inevitablemente el problema de la degeneración (distintas combinaciones de características que dan resultados casi idénticos a las observaciones). Sin embargo, aunque se incluyan en el análisis todas las respuestas más importantes, los GEI siguen emitiendo una señal clara y perceptible. Por otra parte, la mayoría de las estimaciones de los modelos que tienen en cuenta tanto los GEI como los aerosoles de sulfatos concuerdan con las observaciones correspondientes a ese período. La máxima concordancia entre las simulaciones de los modelos y las observaciones de los últimos 140 años se produce cuando se incluyen tanto los factores antropógenos como los naturales (véase la Figura 15). Estos resultados indican que los forzamientos incluidos son suficientes para explicar los cambios observados, pero no excluye la posibilidad de que hayan contribuido además otros forzamientos. En términos generales, la magnitud de la respuesta de la temperatura al aumento de las concentraciones de los GEI es congruente con las observaciones en las escalas consideradas (véase la Figura 16), pero sigue habiendo discrepancias entre la respuesta que muestran los modelos y la respuesta observada ante otros factores naturales y antropógenos.

Figura 16: a) Estimaciones de los “factores de escala” por los cuales debe multiplicarse la amplitud de varias señales simuladas mediante modelos a fin de reproducir los cambios correspondientes en el registro de observaciones. Las barras verticales indican el intervalo o margen de incertidumbre de entre 5 y 95% que se debe a la variabilidad interna. Si un intervalo abarca la unidad, ello significa que esa combinación de amplitud de forzamiento y respuesta simulada por el modelo concuerda con el cambio respectivo observado, mientras que, si un intervalo abarca el cero, ello significa que la señal simulada por ese modelo no es detectable. Las señales se definen como la respuesta media conjunta al forzamiento externo expresada en temperaturas a gran escala (>5 000 km) cercanas a la superficie durante el período comprendido entre 1946 y 1996, en comparación con el promedio correspondiente al período 1896-1996. El primer asiento (G) muestra el factor de escala y el intervalo de confianza de entre 5 y 95% obtenido a partir de la hipótesis de que las observaciones reflejan solamente una respuesta a los gases de efecto invernadero (GEI) más la variabilidad interna. El intervalo es muy inferior a uno (en consonancia con los resultados de otros modelos), lo que significa que los modelos forzados únicamente con GEI predicen en forma por demás excesiva la señal de calentamiento observada. Los ocho asientos siguientes muestran los factores de escala correspondientes a las respuestas simuladas por modelos al forzamiento causado por GEI y sulfatos (GS); en dos casos se incluye el forzamiento indirecto de sulfatos y ozono troposférico y en uno de ellos, además, el agotamiento del ozono estratosférico (GSI y GSIO, respectivamente).Todos los intervalos, salvo uno (CGCM1), son congruentes con la unidad.Por lo tanto, hay pocas pruebas de que los modelos pronostican sistemáticamente en forma insuficiente o excesiva la amplitud de la respuesta observada cuando parten de la hipótesis de que las señales GS y la variabilidad interna simuladas por modelos son una representación adecuada (en otras palabras, que el forzamiento natural tuvo un efecto neto reducido en este diagnóstico). La variabilidad residual observada concuerda con esta hipótesis en todos los casos excepto en uno (ECHAM3, señalado con un asterisco). Uno se ve obligado a utilizar esta hipótesis para poder incluir modelos para los cuales se dispone únicamente de una simulación de la respuesta antropógena, pero las estimaciones de la incertidumbre en estos casos de una sola señal son incompletas, ya que no tienen en cuenta la incertidumbre en la respuesta inducida por forzamientos naturales. Estos intervalos indican, sin embargo, la gran confianza con que puede descartarse la variabilidad interna, tal como la simulan estos diversos modelos, como forma de explicar los cambios recientes en la temperatura cercana a la superficie. Los tres asientos siguientes – que permiten hacer un análisis más completo de la incertidumbre – muestran los factores de escala aplicados a las señales individuales de los GEI (G), los sulfatos (S), la combinación de fuerzas solares y volcánicas (N), el forzamiento solar por sí solo (So) y el forzamiento volcánico por sí solo (V), en los casos en que se han realizado las simulaciones pertinentes. En esos casos se calculan muchos factores simultáneamente, para tener en cuenta la incertidumbre en cuanto a la amplitud de la respuesta inducida por forzamientos naturales. La incertidumbre aumenta pero la señal de los GEI sigue detectándose de manera constante. En un caso (ECHAM3) el modelo parece asignar un valor excesivo a la respuesta correspondiente a los GEI (el intervalo del factor de escala de la señal G no abarca la unidad), pero este resultado depende en parte del componente de la simulación de control que se utilice para definir el espacio de detección.Tampoco se sabe cuál sería la respuesta si se incluyera una señal volcánica. En los casos en que se incluye tanto el forzamiento solar como el volcánico (HadCM2 y HadCM3), las señales G y S siguen siendo detectables y congruentes con la unidad, con independencia de que las señales naturales se calculen en forma conjunta o separada (lo que hace que surjan errores diferentes en las respuestas S y V).

b) Estimaciones de las contribuciones al calentamiento medio mundial durante el siglo XX, sobre la base de los resultados indicados en a), con intervalos de confianza de entre 5 y 95%. A pesar de que las estimaciones varían de acuerdo con la señal del modelo y la hipótesis de forzamiento considerada, y son más inciertas cuando se estima más de una señal, todas indican una contribución importante del cambio climático antropógeno al calentamiento observado durante el siglo XX. [Basado en la Figura 12.12]

Las incertidumbres en cuanto a otros forzamientos incluidos no impiden detectar el efecto de los gases de efecto invernadero antropógenos en los últimos 50 años. El forzamiento producido por los sulfatos, aunque incierto, fue negativo durante ese período. Se estima que los cambios en el forzamiento natural durante la mayor parte de ese período también fueron negativos. En consecuencia, la detección de la influencia de los GEI antropógenos no puede descartarse debido a la incertidumbre en cuanto al forzamiento de los aerosoles de sulfatos, o porque el forzamiento natural no se incluyó en todas las simulaciones de los modelos. Los estudios que diferencian y separan las respuestas a los GEI, a los aerosoles de sulfatos y al forzamiento natural dan lugar a estimaciones dudosas de la amplitud de las señales de los aerosoles de sulfatos y el forzamiento natural, pese a lo cual casi todos los estudios pueden detectar la presencia de la señal de los GEI antropógenos en los registros climáticos recientes.

Los métodos de detección y atribución utilizados deberían ser invulnerables a los errores en la amplitud de la respuesta media mundial a los distintos forzamientos. De acuerdo con los métodos de estimación de señales utilizados en este informe, la amplitud de la señal se calcula sobre la base de las observaciones y no de la amplitud de la respuesta simulada. En consecuencia, las estimaciones son independientes de los factores que determinan la amplitud simulada de la respuesta, como la sensibilidad del clima del modelo utilizado. Además, si la señal que emite un forzamiento determinado se calcula en forma individual, la amplitud es en gran parte independiente de la magnitud del forzamiento utilizado para obtener la respuesta. La incertidumbre en cuanto a la amplitud del forzamiento solar y del forzamiento indirecto de los aerosoles de sulfatos no debería afectar la magnitud de la señal estimada.

Nivel del mar

Es muy probable que el calentamiento ocurrido durante el siglo XX haya contribuido considerablemente al aumento observado en el nivel del mar, debido a la expansión térmica del agua del mar y a una disminución generalizada del hielo terrestre. Habida cuenta de las incertidumbres actuales, tanto las observaciones como los modelos coinciden en indicar que la elevación del nivel del mar no registró una aceleración significativa durante el siglo XX.



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