¿Da la física una sensibilidad climática al dióxido de carbono de unos 3°C?

Una carta al editor de The Economist del profesor Anders Levermann del Potsdam Institute for Climate Impact Research decía lo siguiente:

El rango de sensibilidad del IPCC está respaldado por modelos, pero no simplemente basado en ellos. Está profundamente arraigado en la física. La física cuántica y la termodinámica, las mismas leyes físicas que subyacen en el funcionamiento de nuestras computadoras y plantas de energía, arrojan una sensibilidad climática de referencia de aproximadamente 3 °C. Esto se basa en el hecho de que el dióxido de carbono, el vapor de agua y el metano absorben los infrarrojos; una atmósfera más cálida contiene más agua; y el hielo y la nieve se derriten con el calentamiento.

¿Proporcionan la física cuántica y la termodinámica una sensibilidad climática de referencia de unos 3 °C?

@RobZ Estaba tratando de centrarme en el tema muy específico de cuánto es la predicción climática de la física (o la química física) y cuánto es la estimación del modelo de las retroalimentaciones. Creo que esta es una pregunta distinta que puede responderse independientemente de la pregunta sobre si los modelos dan la respuesta correcta, sobre todo porque esta pregunta se centra en las cosas en las que todos deberían estar de acuerdo, independientemente de las estimaciones del modelo. Entonces, no se trata de si los modelos son correctos, que es el tema de su otra respuesta.
@EnergyNumbers Puede merecer una edición para aclarar lo que quería preguntar, aunque creo que algunos lectores están siendo obtusos y confusos en la forma en que interpretan lo que pregunté. El tema que quería aclarar es lo que la química física simple sugeriría que es la sensibilidad climática a diferencia de los valores que requieren suposiciones de modelos complejos. Incluso los negacionistas deberían estar de acuerdo en que el CO2 atmosférico tiene algún efecto; el problema es cuán grande es ese efecto en comparación con el grado (más polémico) de retroalimentación de otros factores en los modelos.
@EnergyNumbers Aclaración justa, puedo estar leyendo algo en sus palabras. Sin embargo, su afirmación central sigue siendo que una sensibilidad de 3 grados emerge directamente de la física, lo que no es lo mismo que decir que necesita modelos complejos con suposiciones que no dependen de la física.
@EnergyNumbers Adelante. Estoy feliz de que lo intentes. Sospecho que nuestras perspectivas no concuerdan mucho, pero con gusto aceptaré cualquier modificación que haga que sea una mejor pregunta sin cambiar la esencia.
@EnergyNumbers No creo que haya sido yo. Noté una edición, pero había desaparecido cuando traté de revisarla. ¿Podemos recuperar?
@EnergyNumbers Lo preferiría con más contexto, pero veamos cómo reacciona la gente a esta versión.
@Chad Ese fue mi primer pensamiento también. Es algo raro de decir, pero técnicamente no está mal. "Cuántico" se refiere a una unidad individual, como un solo fotón o una sola molécula de CO2. Se puede aplicar, aunque rara vez se usa de esa manera, ya que la mayoría de nosotros pensamos en "Quantum" como si se tratara de quarks, leptones o bosones individuales, etc. Creo que es una carta mal escrita pero no 100% incorrecta.

Respuestas (4)

Muy pocas personas no están de acuerdo con el hecho básico de que el gas de efecto invernadero CO2 calienta el clima, pero sin algún tipo de mecanismo de retroalimentación positiva, no agrega mucho: alrededor de 1 °C-1,2 °C por duplicación de CO2.

La afirmación es correcta, pero muy engañosa. En ausencia de las retroalimentaciones del sistema climático, la sensibilidad climática es de 1 a 1,2 grados C por cada duplicación de CO2 (según el IPCC). Sin embargo, el impacto de las retroalimentaciones es mayor que el impacto directo del aumento de CO2. Esto se puede ver sin depender de los modelos climáticos al observar los poderosos ciclos de temperatura de las glaciaciones históricas (o transiciones de glacial a interglacial ). Estos ciclos son causados ​​por variaciones en la órbita de la Tierra, que solo producen un pequeño cambio en la radiación incidente. Ver aquí por ejemplo . Sin retroalimentaciones climáticas, se necesitaría un cambio mucho mayor en la producción solar, o un cambio enorme en la concentración de CO2, para causar una edad de hielo.Chris Colose de la Universidad. de Wisconsin, Madison proporciona una buena explicación de los efectos de retroalimentación:

Para poner esto en perspectiva, se necesitaría alrededor de cinco duplicaciones de CO2 o un aumento del 7% en la radiación solar total que llega a la Tierra para producir la magnitud del cambio climático típico de las transiciones glaciales a interglaciales.

Por lo tanto, está claro, sin depender de modelos, que el efecto de retroalimentación debe ser mayor que el efecto directo, o de lo contrario nunca podría haber habido edades de hielo.

La frase "sin algún tipo de mecanismo de retroalimentación positiva" da la impresión de que los científicos piensan que hay un mecanismo alternativo que eleva las temperaturas proyectadas. La sensibilidad climática sin retroalimentaciones se puede calcular con bastante precisión en una sola hoja de papel (ver aquí por ejemplo) y el resultado será de aproximadamente 1 grado C. Pero el resultado no es relevante para nada, porque el mundo real tiene muchas retroalimentaciones; es por eso que el enfoque en la ciencia del clima en las últimas décadas ha sido comprender las retroalimentaciones y cuantificar sus efectos. La mayoría de ellos se entienden bien, su efecto neto es abrumadoramente positivo (es decir, amplifican las fluctuaciones de temperatura) y, por supuesto, todos se basan en la física, como lo demostró Chris Colose .

Según James Hansen, la mejor fuente de información sobre retroalimentaciones no son los modelos, sino los datos paleoclimáticos:s

Los modelos son imperfectos y nunca estaremos seguros de que incluyan todos los procesos importantes. Afortunadamente, la historia de la Tierra proporciona un registro notablemente rico de cómo nuestro planeta respondió a los forzamientos climáticos en el pasado. Los registros del paleoclima arrojan, por mucho, nuestra evaluación más precisa de la sensibilidad climática y las reacciones climáticas.

Hansen calcula la sensibilidad climática en varias unidades y la expresa como 2 a 4 grados C para una duplicación de CO2:

La sensibilidad climática empírica de retroalimentación rápida que inferimos de la comparación LGM-Holoceno es, por lo tanto, 5 °C/6,5 W/m2 ~ 3⁄4 ± 1⁄4 °C por W/m2 o 3 ± 1 °C para el doble de CO2. El hecho de que las condiciones límite de la capa de hielo y los GEI sean en realidad retroalimentaciones climáticas lentas es irrelevante para el propósito de evaluar la sensibilidad climática de retroalimentación rápida.

Esta sensibilidad climática empírica incorpora todos los comentarios de respuesta rápida en el sistema climático del mundo real, incluidos los cambios de vapor de agua, nubes, aerosoles, efectos de aerosoles en las nubes y hielo marino. A diferencia de los modelos climáticos, que solo pueden aproximarse a los procesos físicos y pueden excluir procesos importantes, el resultado empírico incluye todos los procesos que existen en el mundo real, y la física es exacta.

El vapor de agua proporciona un gran ejemplo de retroalimentaciones climáticas. Debido a que absorbe muy bien la radiación infrarroja, el vapor de agua es un gas de efecto invernadero muy potente. Además, el aire más cálido contiene más vapor de agua. Entonces, supongamos que la temperatura aumenta debido a un CO2 más alto; la atmósfera retendrá más vapor de agua, lo que hará que absorba más radiación solar, provocando que se caliente aún más. Calcular el impacto del CO2 sin tener en cuenta la retroalimentación del vapor de agua sería una subestimación significativa sin una buena razón. Los climatólogos también conocen bien otras reacciones climáticas positivas, como los cambios en la reflectividad debido al derretimiento de la nieve y el hielo, la liberación de CO2 del agua del océano debido al aumento de la temperatura del océano y la liberación de metano por el derretimiento del permafrost.

Los comentarios no son para una discusión extensa; esta conversación se ha movido a chat .

François Gervais del Departamento de Física de la Universidad François Rabelais en Tours, Francia, escribió en 2014 que la contribución antropogénica al calentamiento global en la tendencia actual es de 0,1 °C en ausencia de retroalimentaciones climáticas.

Llegó a este número encontrando la tasa actual de aumento de dióxido de carbono antropogénico en la atmósfera y aplicando un cálculo físico simplificado a la temperatura basado en la radiación.

La estimación de Gervais de la tasa de aumento del dióxido de carbono antropogénico se basa en dos métodos, que afirma que se apoyan entre sí: la relación C13/C12 y también el cambio en la concentración atmosférica media anual de CO2, después de restar las fluctuaciones anuales de hasta el 600 %. aumento.

El modelo de radiación de Gervais es un análisis de la contribución del dióxido de carbono antropogénico a la radiación infrarroja total de la Tierra utilizando datos de espectrómetros infrarrojos basados ​​en satélites.

El artículo completo tiene un muro de pago, por lo que no sé qué estimaría Gervais es la sensibilidad climática a una duplicación del CO2.
No me queda claro qué está estimando Gervais. ¿Es 0,1 °C su estimación del calentamiento actual debido a los niveles actuales de CO2, pero sin tener en cuenta las retroalimentaciones? Los comentarios sobre el CO2 sugieren que su estimación de la contribución antropogénica a la concentración de CO2 puede ser diferente del valor aceptado. ¿Puede proporcionar más detalles sobre sus suposiciones y conclusiones?

He estado leyendo a más y más negacionistas climáticos que señalan la falta de aumento en los últimos diez años y lo afirman como evidencia de que la teoría del cambio climático es defectuosa y que la tendencia anterior de más de 100 años es una casualidad.

Este significado real de esta meseta de temperatura se explica en un artículo de 2011 del International Business Times.

Sin embargo, estos períodos probablemente durarían solo alrededor de una década y luego se reanudaría el calentamiento. Este estudio ilustra una de las razones por las que las temperaturas globales no aumentan simplemente en línea recta.

La Corporación Universitaria para la Investigación Atmosférica brinda un buen resumen de varios temas. En particular, sus preguntas frecuentes abordan directamente la meseta de diez años:

Es importante tener en cuenta que los modelos no son la única razón por la que los científicos están preocupados por el cambio climático. Durante más de un siglo, mucho antes de muchos avances científicos recientes y mucho antes de los modelos informáticos, hemos sabido que el aumento de los gases de efecto invernadero podría producir un aumento de la temperatura global. Las observaciones del clima del último siglo, incluidas las de los instrumentos y del comportamiento del hielo y las plantas, coinciden en que el planeta se está calentando.

Harvard News también explica:

El principal impulsor del agujero de calentamiento es la contaminación por aerosoles, estas pequeñas partículas”, dice Leibensperger. “Lo que hacen es reflejar la luz solar entrante, por lo que vemos un efecto de enfriamiento en la superficie”.-cambio-climático/:

El punto de los artículos es que el período de diez años de no calentamiento es un resultado directo de varias emisiones atmosféricas asociadas con el calentamiento global. El resultado de esto es que si en el futuro se reducen las emisiones, las líneas de tendencia del calentamiento global seguirán aumentando durante un largo período de tiempo y, de hecho, aumentarán mucho más rápido una vez que se reduzcan los factores de "bloqueo" creados por las emisiones. Además, significa que este valor de calentamiento 'oculto' dará como resultado un aumento general de la temperatura mayor que el que indicaría la medición de las temperaturas actuales.

¡Bienvenido a Escépticos! No está claro solo por su respuesta qué posición está tomando. (¿Está diciendo que la noción del Calentamiento Global es errónea o que ha estado leyendo sobre esa afirmación?) Además, proporcione un breve resumen o una cita de cada fuente, para que sea más fácil entender lo que dicen y para protegerse. contra linkrot.
@matt, veo que Daniel ha abordado el principal argumento de apoyo utilizado en la cita inicial (es decir, la existencia de una meseta). Sin embargo, no estoy seguro de que haya abordado la afirmación real (que la 'sensibilidad climática', como sea que se defina, es 1 ° C-1.2 ° C por duplicación). ¿Está satisfecho con este enfoque?
Este es un resumen interesante, aunque defectuoso, de lo que algunos científicos del clima han dicho sobre el reciente registro de temperatura después del evento (hubiera sido más convincente, por cierto, si hubieran dicho lo mismo hace diez años). Pero es irrelevante para el La pregunta que hice no es sobre el registro reciente o las predicciones climáticas, sino sobre la parte de la teoría con la que incluso los negacionistas del clima no estarían en desacuerdo: cuál es el efecto del CO2 en ausencia de retroalimentación. Debería votar negativo, pero no quiero desanimarte.
@matt_black ¿Tal vez debería intentar recortar las comillas que usa para cubrir solo las partes sobre las que está preguntando? Personalmente, me enfureció que The Economist intentara hacer algún tipo de afirmación climática sobre un pequeño período de diez años, pero me abstuve de responder porque no era el objetivo principal de su pregunta; Claramente, Daniel ha caído en la trampa. Esto ha sucedido antes en sus preguntas, es algo que debe tener en cuenta al citar fuentes potencialmente incendiarias.
@Tacroy Punto justo sobre las partes que distraen, pero el contexto importa y es difícil tomar una decisión. Sobre el punto de que The Economist está siendo incendiario: no estoy en absoluto de acuerdo, creo que estaban dando un resumen justo del estado actual del conocimiento (¡pero eso es motivo para otra pregunta!)

Del informe resumido AR5 del IPCC "No se puede dar ahora la mejor estimación para la sensibilidad climática de equilibrio debido a la falta de acuerdo sobre los valores a través de las líneas de evidencia y estudios evaluados". No soy físico, ni sospecho que haya nadie más aquí, pero este cambio en los informes parecería indicar una falta de confianza en el impacto real del CO2 atmosférico adicional en el clima.

Bob, creo que encontrará que significa que ya no están dando un valor más probable, solo el rango de valores que son plausibles dado lo que sabemos. Esto no es nada realmente nuevo, cuando alguna cantidad es incierta, aún necesita mirar las barras de error/intervalo de confianza/intervalo creíble, en lugar de enfocarse demasiado en el valor más probable. Si fueran menos seguros, el intervalo de confianza/creibilidad sería más amplio, así es como los científicos comunican la certeza.
La cita es una nota a pie de página en una viñeta que dice "... Es probable que la sensibilidad climática de equilibrio esté en el rango de 1,5 °C a 4,5 °C (nivel de confianza alto), muy poco probable que sea inferior a 1 °C (nivel de confianza alto) e improbable que supere los 6 °C (nivel de confianza medio). ) [nota al pie aquí]. La temperatura más baja del rango probable evaluado es, por lo tanto, menor que los 2 °C en el AR4, pero el límite superior es el mismo. Esta evaluación refleja una mejor comprensión, el registro extendido de temperatura en la atmósfera y el océano y nuevas estimaciones de forzamiento radiativo", lo que contradice la conclusión de Bob de una "falta de confianza".
Esa es una interpretación, Dikran. Otra es que los modelos claramente no han funcionado muy bien y que debe haber una razón, como dijo Gavin Schmidt, "el fracaso de los modelos para coincidir con el mundo real". La razón más plausible parecería ser, para citar nuevamente a Gavin Schmidt, "suposiciones erróneas" con respecto a la sensibilidad climática del CO2. Y la nota al pie AR5 no es, de hecho, nada nuevo. No puede pasar de una sección AR4 dedicada a la sensibilidad climática (9.6.2) a la declaración AR5 y afirmar razonablemente que nada ha cambiado realmente. Tiene.
Entiendo cómo se comunican los científicos, ya que he estado investigando este tema durante más de 5 años, y esencialmente AR5 dice que ya no está tan seguro sobre la sensibilidad climática del CO2. Minimiza la importancia del cambio si quieres, pero creo que es significativo.
Bob, el único cambio es que el límite inferior del intervalo de confianza se ha reducido de 2C a 1,5C, y eso es prácticamente todo. Decir que esto significa que "no están tan seguros de la sensibilidad climática del CO2" es simplemente una exageración. Tenga en cuenta que la sensibilidad climática es prácticamente la misma sea cual sea la fuente del forzamiento, ya sea solar, CO2, aerosoles, etc. En cuanto a la cita de Schmidt, dudo que el resto de la cita sugiera que la sensibilidad climática fue una de las "suposiciones erróneas" que tenía en mente, ¿puede proporcionar la cita completa?
“Aunque indudablemente existen errores en las matemáticas, es mucho más probable que los modelos no coincidan con el mundo real debido a suposiciones erróneas”. Si no es sensibilidad climática, ¿a qué supuestos erróneos cree que se refería? Los modelos incluyen muchas variables, pero es la sensibilidad climática la que ha recibido el mayor escrutinio. Es muy poco probable que el IPCC alguna vez haga cambios drásticos de un informe a otro, así que cuando leí el AR5 (y de hecho he leído las secciones del GT I de los informes resumidos para TAR, AR4 y AR5) el cambio en la certeza es significativo.
Bueno, Schmidt menciona un par de cosas aquí: "parametrizaciones de convección húmeda, la oscilación de Madden-Julian, ENOS, el problema de la 'doble ITCZ', sesgos, derivas, etc." realclimate.org/index.php/archives/2007/12/… . La sensibilidad climática es el tema que más atención recibe en los blogs, pero eso no significa que sea el foco principal de la comunidad de modelado climático. Tenga en cuenta que los modelos climáticos no son la única fuente de estimaciones de la sensibilidad climática de todos modos, gran parte proviene del trabajo paleoclima, por lo que la crítica de los modelos es un poco disparatada.
Por cierto, el rango de 1,5 °C a 4,5 °C es exactamente el resultado del informe Charney en 1979: "Estimamos que el calentamiento global más probable para una duplicación de CO2 es de cerca de 3 °C con un error probable de ± 1,5 °C. ", además de cambiar... ;o) www.atmos.ucla.edu/~brianpm/download/charney_report.pdf
@DikranMarsupial No confiaría demasiado en las reconstrucciones del paleoclima como evidencia primaria, ya que no son del todo consistentes y son un área donde gran parte de la crítica escéptica de la ciencia del clima ha dado en el blanco (principalmente porque algunos practicantes han sido estadísticamente descuidados y han fallado ser abierto sobre las fuentes de datos y los métodos utilizados).
@matt_black Si puede dar un ejemplo de un artículo de revista revisado por pares que respalde su posición, me interesaría leerlo. Señalar las fallas metodológicas en el artículo original de Mann es insuficiente, ya que se han construido resultados similares utilizando una variedad de metodologías estadísticas desde entonces (incluso por el propio Mann), a las que no se aplican esas críticas.
@bob por cierto, creo que es muy poco probable que la sensibilidad climática fuera una de las suposiciones a las que se refirió Schmidt, por la sencilla razón de que la sensibilidad climática es una propiedad emergente de los modelos, no una suposición (es decir, es una consecuencia de las suposiciones , si fuera un supuesto no se podrían utilizar modelos para estimarlo).
Nos hemos desviado del tema aquí, y yo tengo parte de culpa por eso.
[escépticos] La palabra tan prominentemente mostrada en la parte superior de esta página es, por supuesto, una farsa. Todos ustedes lo sabían, pero me tomó un tiempo entenderlo. Este sitio es tan escéptico acerca de AGW como skepticalscience.com. En otras palabras, es "escéptico sobre el escepticismo del calentamiento global". Lamento cada segundo que he desperdiciado en este cómplice de un sitio web. Para algunos la ignorancia es felicidad, así que con mi partida pueden volver a respirar los humos de los demás y ser felices.
@DikranMarsupial El problema se discute aquí con extensos comentarios de personas que no son escépticas climáticas. La cuestión clave es que la metodología de mala calidad es ampliamente aceptada porque obtiene una respuesta en línea con el "consenso". Esto no es buena ciencia sino un sesgo de confirmación en una escala épica. Como resultado aplico mucho escepticismo a la mayoría de los resultados del paleoclima.
@matt_black & bob, lo siento, no me impresionan los ad-hominems (es decir, los ataques a la fuente de un argumento en lugar de a su contenido). El debate sobre el clima está repleto de ese tipo de cosas y todo lo que hace es sofocar la discusión productiva de la ciencia.
¿Da la física una sensibilidad climática al dióxido de carbono de unos 3°C?
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