* Del informe aceptado por el Grupo de Trabajo I Del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre Cambio Climático pero no aprobado en detalle.

¿El calentamiento debido al efecto invernadero puede ser la explicación de sucesos extremos específicos?

Se espera que ocurran cambios en los extremos climáticos en la medida en que el clima se calienta en respuesta a los crecientes gases de efecto invernadero en la atmósfera, producidos como resultado de actividades humanas, tales como el empleo de combustibles fósiles. Sin embargo, resulta difícil, por no decir imposible, determinar si un solo suceso extremo específico se debe a una causa específica, como los cada vez mayores gases de efecto invernadero; ello se debe a dos razones: 1) los sucesos extremos son ocasionados por lo general por una combinación de factores y 2) una amplia gama de sucesos extremos es algo que ocurre de forma normal, incluso en un clima invariable. No obstante, el análisis del calentamiento observado durante el siglo pasado indica que ha aumentado la probabilidad de algunos episodios extremos, tales como las olas de calor, debido al calentamiento atmosférico por el efecto invernadero, y que ha disminuido la probabilidad de que ocurran otros fenómenos como las heladas o las noches sumamente frías. Por ejemplo, un estudio reciente estima que las influencias humanas han duplicado con creces el riesgo de que haya un verano muy caliente en Europa como el de 2003.
Las personas afectadas por un episodio meteorológico extremo preguntan a menudo si las influencias humanas sobre el clima pudieran ser responsables de ello hasta cierto punto. En años recientes se han visto muchos fenómenos extremos que algunos comentaristas han vinculado con los crecientes gases de efecto invernadero. Entre ellos se encuentran la larga sequía en Australia, el verano sumamente caluroso en Europa en 2003, las intensas temporadas ciclónicas en el Atlántico Norte de 2004 y 2005, y los fenómenos extremos de precipitaciones en Bombay, la India, en julio de 2005. ¿Acaso una influencia humana como las elevadas concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera podría haber "causado" alguno de estos fenómenos? Por lo general, los episodios extremos son el resultado de una combinación de factores.

Por ejemplo, varios factores contribuyeron al verano sumamente caluroso que azotó Europa en 2003, incluido un constante sistema de altas presiones que estuvo asociado a cielos muy despejados y el suelo seco, que permitió una mayor disponibilidad de energía para calentar la tierra porque se consumió menos energía para evaporar la humedad del suelo. Asimismo, para la formación de un huracán se requieren temperaturas calientes en la superficie del mar y condiciones específicas de circulación de la atmósfera. Debido al hecho de que algunos factores pueden ser fuertemente afectados por las actividades humanas, como es el caso de las temperaturas de la superficie del mar, y otros pueden no estarlo, no resulta sencillo detectar una influencia humana en un solo fenómeno extremo específico.

No obstante, pueden utilizarse modelos climáticos para determinar si las influencias humanas han cambiado la probabilidad de ocurrencia de ciertos tipos de fenómenos extremos. Por ejemplo, en el caso de la ola de calor que afectó Europa en 2003, se utilizó un modelo climático que solo incluía los cambios históricos de los factores naturales que afectaban el clima, como la actividad volcánica y los cambios de la radiación solar total. Posteriormente, el modelo se volvió a aplicar con la inclusión de factores tanto humanos como naturales, lo cual dio como resultado una simulación de la evolución del clima europeo que se aproximó mucho más a lo que había ocurrido en realidad. Teniendo en cuenta estos experimentos, se estimó que durante el siglo XX, las influencias humanas duplicaron con creces el riesgo de tener en Europa un verano tan caluroso como el de 2003 y que, en ausencia de las influencias humanas, es probable que hubiera habido un solo riesgo en muchos cientos de años. Se necesitarán más trabajos detallados con los modelos para estimar los cambios en los riesgos para fenómenos específicos de gran impacto, como una serie de noches muy calurosas en una zona urbana como París.

El valor de tal enfoque basado en las probabilidades – ¿las influencias humanas cambian la probabilidad de que ocurra un fenómeno meteorológico?– radica en que este puede utilizarse para estimar la influencia de factores externos, como la elevación de los gases de efecto invernadero, en la frecuencia de tipos específicos de fenómenos, como las olas de calor o las heladas. No obstante, se necesita un análisis estadístico, debido al hecho de que la probabilidad de que ocurran condiciones extremas específicas, como una helada a finales de la primavera, podría variar debido a los cambios en la variabilidad del clima, así como a los cambios de las condiciones climáticas medias. Tales análisis dependen de las estimaciones basadas en los modelos climáticos de la variabilidad del clima y, por tanto, los modelos de clima empleados deben representar correctamente esa variabilidad.

El mismo enfoque basado en las probabilidades puede utilizarse para analizar los cambios en la frecuencia de las intensas precipitaciones o las inundaciones. Los modelos climáticos pronostican que las influencias humanas provocarán un aumento en muchos tipos de fenómenos meteorológicos extremos, entre los que se incluyen las precipitaciones extremas. Ya existen pruebas de que en decenios recientes las precipitaciones extremas se han elevado en algunas regiones, lo cual ha conducido a un aumento de las inundaciones.

¿Acaso la variabilidad natural puede ser la explicación para el calentamiento ocurrido en el Siglo XX?

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, 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.

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.

¿Se esperan cambios en los episodios extremos como las olas de calor, las sequías o las inundaciones, en la medida en que cambia el clima de la Tierra?

Si; se espera que cambien el tipo, la frecuencia y la intensidad de los episodios extremos en la medida en que cambia el clima de la Tierra, y estos cambios pudieran ocurrir incluso con variaciones relativamente pequeñas del clima medio. Ya se han observado cambios en algunos tipos de fenómenos extremos, por ejemplo, aumento en la frecuencia e intensidad de las olas de calor y grandes fenómenos de precipitaciones.

En un clima futuro más caliente, habrá mayores riesgos de que ocurran olas de calor más intensas, frecuentes y largas. La ola de calor que azotó Europa en 2003 es un ejemplo del tipo de episodio extremo de calor que puede durar desde varios días hasta más de una semana, y que tiene probabilidades de llegar a ser más común en un clima futuro más caliente. Un aspecto relacionado con las extremas temperaturas es el hecho de que es probable que haya un descenso en las variaciones de la temperatura diaria (diurna) en la mayoría de las regiones. Es probable también que un clima futuro más caliente pudiera tener menos días de heladas (a saber, noches donde la temperatura descienda por debajo del punto de congelación). Una mayor duración de las estaciones guarda relación con la cantidad de días de heladas, y se ha pronosticado que éstas sean más largas a medida que el clima experimenta un calentamiento. Hay probabilidades de que disminuya la frecuencia de las olas de aire frío (a saber, períodos de frío extremo con duración de entre varios días y más de una semana) en los inviernos del hemisferio norte, en la mayoría de las regiones. Pudiera haber excepciones en zonas donde las reducciones en el frío extremo son menores, como son en el occidente de América del Norte, el Atlántico Norte y Europa y Asia meridionales, debido a los cambios de la circulación atmosférica.

En un clima futuro más caliente, la mayoría de los modelos de circulación general atmosférica acoplados a un modelo oceánico ofrecen como pronósticos veranos más secos e inviernos más húmedos en la mayor parte de las latitudes septentrionales medias y altas. La sequedad de los veranos indica mayores riesgos de sequía. Además del riesgo de la sequedad, hay mayores posibilidades de que haya intensas precipitaciones e inundaciones debido a la mayor capacidad de retención de agua en una atmósfera más caliente. Ya esto se ha observado y se pronostica que continúe porque, en un mundo más caliente, las precipitaciones tienden a concentrarse en fenómenos más intensos, con períodos más prolongados de pequeñas precipitaciones entre un fenómeno y otro. Por tanto, los chubascos grandes e intensos pudieran tener intercalados períodos relativamente secos y más largos. Otro aspecto de estos cambios previstos es que se pronostica que los extremos húmedos sean más severos en muchas regiones donde se espera que aumenten los niveles de precipitaciones medias y se prevé que los extremos secos sean más severos en las regiones donde se espera que desciendan los niveles de precipitación media.

En correspondencia con los resultados que muestran los mayores extremos de precipitaciones intensas, aún cuando la fuerza del viento en las tormentas no cambiara en un clima futuro, habría un incremento en la intensidad de las precipitaciones extremas. En particular, en la superficie terrestre del hemisferio norte, se pronostica que aumenten las probabilidades de inviernos muy húmedos en gran parte de Europa central y septentrional, debido al incremento de las intensas precipitaciones durante las tormentas, lo que indica una mayor posibilidad de inundaciones en Europa y en otras regiones de latitudes medias, debido a precipitaciones y nevadas más intensas que producirían más escorrentías. Resultados similares se aplican para las precipitaciones de verano, con implicaciones que ocasionarían más inundaciones en la región de los monzones asiáticos y otras zonas tropicales. Los riesgos mayores de inundaciones en una serie de cuencas fluviales en un clima futuro más caliente se han asociado al aumento del desagüe de los ríos con un mayor riesgo de precipitaciones e inundaciones relacionadas con intensas tormentas. Algunos de estos cambios podrían ser prolongaciones de las tendencias que ya se están apreciando.

Existen evidencias de estudios basados en modelos que indican que los ciclones tropicales futuros pudieran tornarse más severos, con velocidades mayores de sus vientos y precipitaciones más intensas. Los estudios dan a entender que tales cambios pudieran estar ocurriendo ya; existen señales que indican que la cantidad promedio de huracanes con Categorías 4 y 5 al año ha aumentado durante los últimos 30 años. Algunos estudios basados en modelos han pronosticado una disminución de la cantidad de ciclones tropicales a nivel mundial, debido a la mayor estabilidad de la troposfera tropical en un clima más caliente, caracterizada por una menor cantidad de tormentas débiles y un mayor número de tormentas intensas. Una serie de estudios basados en modelos ha pronosticado también una tendencia general a que hayan tormentas más intensas, pero en menor cuantía fuera del trópico, con una tendencia hacia fenómenos de vientos más extremos y olas oceánicas más elevadas en varias regiones, asociadas a esos ciclones más intensos. Los modelos prevén también un cambio de trayectoria de las tormentas, en varios grados de latitud, hacia los polos en ambos hemisferios.

¿Los cambios previstos en el clima varían de una región a otra?

El clima varía de una región a otra. Esta variación se debe a una distribución desigual del calor solar, a las respuestas individuales de la atmósfera, los océanos y la superficie terrestre, a las interacciones entre ellos, y a las características físicas de las regiones. Las perturbaciones de los componentes de la atmósfera que conducen a cambios mundiales, afectan varios aspectos de estas interacciones complejas. Algunos factores inducidos por los seres humanos que afectan el clima (‘forzamientos’) son de alcance mundial por su naturaleza, mientras otros difieren de una región a otra. Por ejemplo, el dióxido de carbono, que provoca el calentamiento, está distribuido de manera uniforme en todo el planeta, independientemente del lugar donde se originen las emisiones, mientras que los sulfatos en aerosol (pequeñas partículas) que compensan parte del calentamiento tienden a ser de carácter regional en su distribución. Asimismo, la respuesta a los forzamientos está regida en parte por los procesos de retroefecto que operan en regiones que no son aquellas en las que el forzamiento es mayor. Por tanto, los cambios previstos en el clima variarán también de una región a otra.

La latitud es un buen punto de partida para analizar cómo es que los cambios en el clima van a afectar una región. Por ejemplo, si bien se espera que el calentamiento afecte todo el planeta, el valor del calentamiento previsto aumentará por lo general desde el trópico hacia los polos en el hemisferio norte. La precipitación es más compleja, pero tiene también algunas características que dependen de la latitud. En las latitudes más cercanas a las regiones polares, se prevé que aumenten las precipitaciones, mientras los pronósticos indican que habrá una disminución de las precipitaciones en las regiones más cercanas al trópico. Se espera que haya un aumento de las precipitaciones tropicales durante las estaciones de lluvias (por ejemplo: de los monzones) y, en particular, en la región del Pacífico tropical.

La localización respecto de los océanos y las cadenas montañosas es también un factor importante. Por lo general, se pronostica que las zonas interiores de los continentes sean más cálidas que las zonas costeras. Las respuestas a las precipitaciones son especialmente sensibles no sólo a la geometría continental, sino también a la forma de las cadenas montañosas cercanas y a la dirección de las corrientes de viento. Los monzones, los ciclones extra-tropicales y los huracanes / tifones reciben todos, de diferentes maneras, la influencia de estas características específicas de cada región.

Algunos de los aspectos más difíciles para entender y pronosticar los cambios en el clima regional guardan relación con posibles cambios en la circulación de la atmósfera y los océanos y sus patrones de variabilidad. Aunque en algunos casos pueden realizarse afirmaciones generales que abarcan una variedad de regiones con climas cualitativamente similares, prácticamente cada región tiene, de alguna manera, sus propias características.

IPCC, 2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M.Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.