¿Cómo sabemos que la actividad humana es la principal causa del cambio climático?

Calentamiento sin precedentes

Cada año desde el 1977 ha sido más caluroso que el promedio de temperatura de todo el siglo veinte; 17 de los 18 años más calurosos han ocurrido desde el 2001, los 6 más calurosos desde el 2010, y el 2016 fue el año más caliente registrado. Un estudio publicado en el 2016 encontró que sin las emisiones generadas por el carbón y el petróleo, es poco probable que 13 de los 15 años más calientes registrados hubiesen ocurrido.

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La huella humana en el calentamiento global

Cualquier campesino podría decirle que los patrones naturales del clima han cambiado. Sabemos que la Tierra se ha enfriado y calentado anteriormente y mucho antes que los humanos existiéramos. Muchos factores influyen en el clima de la Tierra, tales como cambios en la intensidad del sol, las erupciones volcánicas y la acumulación de gases que atrapan calor en la atmósfera. 

Pero, ¿qué factores contribuyen al calentamiento sin precedentes de la actualidad? ¿es por causa de los humanos? 

Los científicos han diseñado diferentes métodos para responder esta pregunta. Meteorólogos y oceanógrafos comparan los patrones climáticos observados con sofisticados modelos del comportamiento de la atmósfera y el océano. Al yuxtaponer las observaciones con los modelos, estos científicos logran identificar si existe una “huella humana” asociada a los cambios observados, y qué proporción de estos cambios se puede atribuir a actividades humanas.

La huella humana aparece en muchos registros y es observable en el océano, la atmósfera y la superficie de la Tierra. Y la gran mayoría de los científicos concuerda que el calentamiento actual ha sido causado principalmente por la acumulación de carbono en la atmósfera, producto de actividades humanas tales como el uso de carbón, petróleo y gas, y la tala y quema de bosques. 

Los científicos han recogido evidencia y han mejorado los métodos para diferenciar el impacto de los humanos de otros procesos naturales, y como resultado atribuyen, con un alto grado de certeza, el calentamiento de la superficie de la tierra a las actividades humanas. En los reportes producidos periódicamente por el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático, o IPCC por sus siglas en inglés, expertos de muchos países han documentado a lo largo de los años la creciente certeza que los humanos somos la causa del calentamiento global.

Concentración de dióxido de carbono en la atmósfera

La alta concentración de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera es la principal causa de la mayoría del calentamiento que hemos visto en las pasadas décadas. Desde el inicio de la era industrial (alrededor de 1750), ha aumentado de 280 partes por millón (ppm) a más de 400ppm. Durante años, los científicos advirtieron los riesgos de sobrepasar este peligroso umbral. Pero con el paso acelerado de las emisiones, la pregunta cambió de si sobrepasaríamos concentraciones de 400ppm de CO2 a cuándo. 

El ártico alcanzó 400ppm en el 2012. En el 2013, el Observatorio Mauna Loa de Hawaii registró más de 400ppm y en abril de 2018 registró 410 ppm. En septiembre de 2016 el planeta en su totalidad alcanzó un punto de no-retorno: es poco probable que las concentraciones de CO2 regresen por debajo de 400ppm y siguen escalando. 

Sabemos que las actividades humanas son la principal causa de la alta concentración de CO2 porque éste contiene información sobre su fuente. Los científicos pueden distinguir cuánto CO2 viene de fuentes naturales, y cuánto de los combustibles fósiles. Comparado con otras fuentes de producción de carbono, el emitido por hidrocarburos tiene una “firma isotópica” particular—es decir la cantidad relativa de átomos livianos y pesados—la cual es diferente al carbono de otras fuentes. Cuando la proporción entre átomos pesados y livianos disminuye esto indica que la proporción de carbono emitido por hidrocarburos es mayor.

A través de los años, la proporción entre átomos pesados y átomos livianos ha disminuido mientras la cantidad de CO2 ha aumentado. Según esta información, los científicos infieren que las emisiones de carbono producidas por la quema de hidrocarburos es la mayor contribuyente a la concentración de CO2 de la actualidad.

Factores naturales y humanos que influyen en el clima

Muchos factores, unos naturales y otros causados por los humanos, influyen en el clima. Estos son conocidos como "forzamientos" o "impulsores". Las emisiones de los carros y las plantas de energía, y el aumento en la radiación solar son ejemplos de forzamientos que impulsan el aumento de la temperatura (forzamientos positivos).

Las emisiones lo hacen atrapando en la atmósfera parte del calor que llega a la tierra y que bajo otras condiciones sería irradiado hacia el espacio. Por el contrario, los forzamientos negativos bajan la temperatura, tales como erupciones volcánicas y algunos tipos de contaminantes químicos sintéticos que inyectan en la atmósfera aerosoles (o pequeñísimas partículas) que modifican la absorción de energía de las nubes.

Dependiendo de su composición y su color, los aerosoles pueden contribuir a atrapar calor o a irradiar la energía solar de vuelta al espacio. Un estudio reciente encontró que casi "dos terceras partes de los impactos relacionados con la temperatura atmosférica y oceánica pueden ser atribuidos con un alto grado de confianza a los forzamientos positivos causados por los humanos".

Forzamientos naturales

Los factores naturales que influyen en el clima incluyen la energía solar; los aerosoles emitidos por las erupciones volcánicas, el polvo y la niebla salina; los ciclos naturales de carbono los cuales incluyen procesos como los montes de termitas africanas que emiten metano, o los minúsculos organismos de la superficie del océano que capturan dióxido de carbono; y las variaciones en la cobertura de nieve y hielo que determinan el porcentaje de energía solar que la tierra refleja hacia el espacio (conocido como albedo).

Las erupciones de los volcanes Krakatoa (Indonesa) en el 1883 y el Monte Pinatubo (Filipinas) en 1991, por ejemplo, están representadas en los picos negativos de la gráfica. Las partículas arrojadas a la atmósfera en estas dos erupciones evitaron que la energía solar llegara a la superficie de la tierra y causaron una tendencia de enfriamiento por años.

Forzamientos humanos

Estos incluyen las emisiones que atrapan calor en la atmósfera y que son causadas por el uso de hidrocarburos en plantas eléctricas y en nuestro transporte; la tala de árboles y la quema de bosques; el material particulado que contamina nuestro aire; el hollín del carbón; y los cambios en el uso del suelo que afectan la capacidad de la tierra de reflejar la energía solar (conocido como el albedo).

La quema de hidrocarburos, además de la emisión de CO2, también emite pequeñísimas partículas. Unas son aerosoles similares a las partículas volcánicas y tienen un efecto de enfriamiento. Otras partículas, como el hollín, absorben la luz solar y atrapan calor en los lugares por donde éstas circulan.

Ambos tipos de partículas evitan que la energía solar llegue a la superficie de la tierra, y es muy posible que la tierra se hubiese calentado aún más de lo que se ha calentado en los últimos 60 años de no ser por ellas.

Los modelos climáticos y la huella humana

Los científicos usan la modelación matemática para entender el comportamiento del sistema climático y cómo responde a influencias naturales y humanas.

Cuando los científicos comparan los forzamientos humanos con los forzamientos naturales para explicar el calentamiento de los últimos 60 años, la acumulación de dióxido de carbono emitido por actividades es visiblemente mayor a otros factores.

Los científicos climáticos desarrollan simulaciones basadas en nuestro conocimiento de procesos físicos, químicos y biológicos que ocurren en la atmósfera, en los océanos y en la superficie de la tierra. Para comprobar si las simulaciones capturan la realidad, los modelos deben reproducir los cambios observados y documentados hasta la fecha.

Los científicos de IPCC llevan un registro detallado de los cambios en la temperatura del aire y del océano, en la capa de hielo, y en el nivel del mar del último siglo, los cuales comparan con los forzamientos humanos y naturales. Cuando los modelos climáticos incluyen solamente forzamientos naturales, los modelos no pueden reproducir el calentamiento de los últimos 60 años. Cuando incluyen forzamientos generados por la actividad humana, los modelos capturan con precisión el aumento de la temperatura en la atmósfera y el océano.

IPCC concluyó en su último informe de evaluación que “es sumamente probable que más de la mitad del aumento observado en la temperatura media global en superficie en el período de 1951 a 2010 haya sido causado por la combinación del incremento de las concentraciones de gases de efecto invernadero antropógenos y de otros forzamientos antropógenos.”

La ciencia de la atribución del cambio climático

Los modelos de atribución calculan cuánto han contribuido las actividades humanas al calentamiento global, y determinan en qué proporción el calentamiento global contribuye a la probabilidad que ocurran fenómenos climáticos extremos (como las inundaciones, las olas de calor, las tormentas, los huracanes, etc.).

En el 2016, la Academia Nacional de Ciencias, Ingeniería y Medicina publicó un informe con el estado del arte de la ciencia de la atribución para fenómenos extremos. El informe concluye que los científicos pueden evaluar en qué medida las emisiones humanas aumentan la probabilidad que un fenómeno extremo ocurra.

La ciencia de la atribución es más clara para cierto tipos de fenómenos climáticos que para otros. Sin embargo, es un paso importante para lograr predecir estos eventos con mayor antelación, lo cual resulta en mejor preparación y en la reducción de los riesgos asociados a estos fenómenos.

Soluciones a nuestro alcance

Somos la causa. También somos la solución.

Cuando aceptamos que las actividades humanas son la principal causa del calentamiento global, entendemos los cambios por venir y los riesgos asociados a estos cambios, y que tomar medidas para abordar sus causas está a nuestro alcance.

No podemos evitar cierto grado de calentamiento causado por las emisiones ya presentes en nuestra atmósfera, y que pueden durar 100 años o más (tales como el dióxido de carbono y el óxido nitroso). Con medidas drásticas para reducir emisiones y para adaptarnos a los cambios que son inevitables, tenemos un periodo de tiempo limitado para evitar el calentamiento más peligroso y dejarle a las generaciones futuras un mundo sostenible.

El Acuerdo de París del 2015 fue diseñado para reducir las emisiones mundiales y mantener el calentamiento por debajo del peligroso umbral de 2°C. Podemos alcanzar esa meta si actuamos inmediatamente y sostenidamente para reducir las emisiones. Esto incluye adoptar tecnologías que aumenten nuestra eficiencia energética, expandir el uso de energía renovable, y desacelerar la deforestación, entre otras acciones.