Causas

Causas Principales

El sistema climático puede responder a cambios en los forzamientos externos. Estos pueden "empujar" el clima en la dirección de calentamiento o enfriamiento. Ejemplos de los forzamientos externos incluyen cambios en la composición atmosférica (p. ej. aumento de las concentraciones de gases de efecto invernadero), la luminosidad solar, las erupciones volcánicas y las variaciones en la órbita de la Tierra alrededor del Sol. Los ciclos orbitales varían lentamente a lo largo de decenas de miles de años y en el presente se encuentran en una tendencia general al enfriamiento; la que se esperaría que condujese hacia un periodo glacial dentro de la edad de hielo actual, pero el registro instrumental de temperaturas del siglo XX muestra un aumento repentino de la temperatura global. 

Gases de efecto invernadero

El efecto invernadero es el proceso mediante el cual la absorción y emisión de radiación infrarroja por los gases en la atmósfera de un planeta calientan su atmósfera interna y la superficie. Fue propuesto por Joseph Fourier en 1824, descubierto en 1860 por John Tyndall, se investigó cuantitativamente por primera vez por Svante Arrhenius en 1896 y fue desarrollado en la década de 1930 hasta acabada la década de 1960 por Guy Stewart Callendar.

En la Tierra, las cantidades naturales de gases de efecto invernadero tienen un efecto de calentamiento medio de aproximadamente 33 °C.  Sin la atmósfera, la temperatura a través de casi toda la superficie de la Tierra estaría bajo el punto de congelación. Los principales gases de efecto invernadero son el vapor de agua(causante de alrededor de 36-70 % del efecto invernadero); el dióxido de carbono(CO₂, 9-26 %), el metano (CH₄, 4-9 %) y el ozono (O₃, 7,3 %). Las nubes también afectan el balance radiativo a través de los forzamientos de nube similares a los gases de efecto invernadero.

Esquema del efecto invernadero mostrando los flujos de energía entre el espacio, la atmósfera y superficie de la tierra. El intercambio de energía se expresa en vatios por metro cuadrado (W/m²). En esta gráfica la radiación absorbida es igual a la emitida, por lo que la Tierra no se calienta ni se enfría.

La actividad humana desde la Revolución Industrial ha incrementado la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera, conduciendo a un aumento del forzamiento radiativo de CO₂, metano, ozono troposférico, CFC y el óxido nitroso. De acuerdo con un estudio publicado en 2007, las concentraciones de CO₂ y metano han aumentado en un 36 % y 148 % respectivamente desde 1750. Estos niveles son mucho más altos que en cualquier otro tiempo durante los últimos 800 000 años, período hasta donde se tienen datos fiables extraídos de núcleos de hielo. Evidencia geológica menos directa indica que valores de CO₂ mayores a este fueron vistos por última vez hace aproximadamente 20 millones de años. La quema de combustibles fósiles ha producido alrededor de las tres cuartas partes del aumento en el CO₂ por la actividad humana en los últimos 20 años. El resto de este aumento se debe principalmente a los cambios en el uso del suelo, especialmente la deforestación. Estimaciones de las emisiones globales de CO₂ en 2011 por el uso de combustibles fósiles, incluidas la producción de cemento y la flama de gas, fue de 34 800 millones de toneladas (9,5 ± 0,5 PgC), un incremento del 54 % respecto a las emisiones de 1990. El mayor contribuyente fue la quema de carbón (43 %), seguido por el aceite (34 %), el gas (18 %), el cemento (4,9 %) y la flama de gas (0,7 %).En mayo de 2013, se informó de que las mediciones de CO₂tomadas en el principal estándar de referencia del mundo (ubicado en Mauna Loa) superaron los 400 ppm. De acuerdo con el profesor Brian Hoskins, es probable que esta sea la primera vez que los niveles de CO₂ hayan sido tan altos desde hace unos 4,5 millones de años.

Emisiones mundiales de gases de efecto invernadero en 2010 por sector.

Durante las últimas tres décadas del siglo XX, el crecimiento del producto interno bruto per cápita y el crecimiento poblacional fueron los principales impulsores del aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero. Las emisiones de CO₂ siguen aumentando debido a la quema de combustibles fósiles y el cambio de uso del suelo. Las emisiones pueden ser atribuidas a las diferentes regiones. La atribución de las emisiones debido al cambio de uso de la tierra es un tema controvertido. Se han proyectado escenarios de emisiones, estimaciones de los cambios en los niveles futuros de emisiones de gases de efecto invernadero, que dependen de evoluciones económicas, sociológicas, tecnológicas y naturales inciertas. En la mayoría de los escenarios, las emisiones siguen aumentando durante el presente siglo, mientras que en unos poco las emisiones se reducen. Las reservas de combustibles fósiles son abundantes y no van a limitar las emisiones de carbono en el siglo XXI. Se han utilizado los escenarios de emisiones, junto con el modelado del ciclo del carbono, para producir estimaciones de cómo las concentraciones atmosféricas de gases de efecto invernadero podrían cambiar en el futuro. Usando los seis escenarios SRES del IPCC, los modelos sugieren que para el año 2100 la concentración atmosférica de CO₂ podría llegar entre 541 y 970 ppm. Esto es un 90-250 % por encima de la concentración en el año 1750.

Los medios de comunicación populares y el público a menudo confunden el calentamiento global con el agotamiento del ozono, es decir, la destrucción del ozono estratosférico por clorofluorocarbonos. Aunque hay unas pocas áreas de vinculación, la relación entre los dos no es fuerte. La reducción del ozono estratosférico ha tenido una ligera influencia hacia el enfriamiento en las temperaturas superficiales, mientras que el aumento del ozono troposférico ha tenido un efecto de calentamiento algo mayor.

Balance anual de energía de la Tierra desarrollado por Trenberth, Fasullo y Kiehl de la NCAR en 2008. Se basa en datos del periodo de marzo de 2000 a mayo de 2004 y es una actualización de su trabajo publicado en 1997. La superficie de la Tierra recibe del Sol 161 w/m² y del efecto invernadero de la atmósfera 333w/m², en total 494 w/m², como la superficie de la Tierra emite un total de 493 w/m² (17+80+396), supone una absorción neta de calor de 0,9 w/m², que en el presente está provocando el calentamiento de la Tierra.