¿Se puede notar localmente el cambio climático?

Las pruebas de las estaciones meteorológicas y las boyas oceánicas muestran inequívocamente que el clima global está cambiando, con más de 2 ° f de calentamiento desde finales del siglo 19.

Esto es aproximadamente 10 veces mayor que la variabilidad de un año a otro. Sin embargo, a nivel regional y local, las variaciones internas, naturales en las temperaturas y las precipitaciones dificultan la detección de estas tendencias.

De regreso a principios de 1998, el Dr. Jim Hansen y sus colegas propusieron un índice de clima de sentido común (CSCI) para abordar esta cuestión. ¿Qué tomaría para alguien que había vivido algunas décadas en un lugar particular para sentir que el clima local había cambiado de hecho?

Hansen et al. 1998
Hansen, j., m. Sato, j. Glascoe, y r. Ruedy, 1998: un índice del clima del sentido común: ¿es el cambio climático perceptiblemente? Proc. Natl. ACAD. SCI., 95, 4113-4120.
Proponemos un índice de cambio climático basado en indicadores prácticos del clima como los días de grado de calentamiento y la frecuencia de precipitaciones intensas. Encontramos que en la mayoría de las regiones el índice es positivo, el sentido previsto para acompañar el calentamiento global. En algunas regiones, especialmente en Asia y América del norte occidental, el índice indica que el cambio climático debería ser aparente ya, pero en la mayoría de los lugares las tendencias climáticas son demasiado pequeñas también sobresalen por encima de la variabilidad de un año a otro. El índice de clima está estrechamente relacionado con la temperatura superficial global, que se ha incrementado tan rápidamente como lo proyectan los modelistas climáticos en la década de 1980. Argumentamos que el área global con un cambio global obvio se incrementará notablemente en los próximos años. Pero demostramos que la tasa de crecimiento del forzamiento climático de los gases de efecto invernadero ha disminuido en los últimos años, y por lo tanto existe la oportunidad de mantener el cambio climático en el siglo XXI menos que los escenarios "de negocios como siempre".

La idea básica era construir un índice de cantidades que sean familiares al público en general y fácilmente observables, e introducir una escala que indique objetivamente la importancia del cambio comparándolo con la variabilidad natural de la cantidad observada. Los detalles se presentaron en una discusión sobre el índice climático y la escala del índice climático, así como en un reportaje científico. Este índice es positivo para los años calientes, negativo para los años frescos. Para una estación individual y en un clima estable excedería el valor 1 cerca de tres o cuatro veces en un período de 30 años. Un valor superior a 2 puede ocurrir tal vez una vez cada 40 años. El documento sostuvo que un índice de clima persistente de + 1 o mayor representaba un notable cambio climático, a pesar de que las percepciones de cambio de las personas son una cuestión sociológica.

Índice de clima del sentido común

Discusión
Este índice climático es una medida simple del grado (si lo hay) al que se está produciendo un cambio climático práctico. El índice también ilustra la variabilidad climática natural, ayudando así a mostrar la dificultad de detectar un cambio de cantidades que son naturalmente "ruidosas" o caóticas.
El calentamiento global en el siglo XX equivale a sólo 0.75 ° c (1,5 ° f). Cuando se establece una nueva temperatura de registro global, puede exceder el registro anterior por sólo unos pocos centésimos de un grado. ¿Qué relevancia tiene para la mayoría de las personas el cambio de temperatura tan pequeño?
Se necesita una medida simple del grado en que se está produciendo un cambio climático prácticamente notorio. Debido a que se ha pronosticado el calentamiento global como resultado de los crecientes gases de efecto invernadero hechos por los humanos, es útil tener una medida práctica que nos permita mantener las pestañas sobre si se está produciendo un cambio climático notable.
Nuestro índice del clima del sentido común es un índice compuesto de las cantidades del clima que son sensibles a la persona laica. Los valores positivos del índice se refieren a los cambios que se asociarían con el calentamiento y los valores negativos con el enfriamiento.

El índice se define localmente, porque así es como se experimenta el clima. En la sección mapas globales del índice climático se proporciona un resumen global informativo del índice. Esto incluye un mapa global del índice climático para los datos del año más reciente, y el índice promedio de los últimos cinco años. También mostramos bargraphs del índice promedio para Estados Unidos y para el mundo (ver bargraphs de Estados Unidos y el índice de clima medio mundial). Los mapas globales y los Estados Unidos y el mundo bargraphs se basan en los datos homogeneizados.
Figure 1

Bargraphs (Gráficos de barras) de Estados Unidos y el índice mundial del clima
Aunque los indicadores climáticos son percibidos localmente por las personas, el índice de clima medio sobre grandes áreas proporciona una imagen útil del cambio temporal a gran escala del índice climático. Los siguientes son bargraphs del índice de clima promediado sobre estaciones de observación en los Estados Unidos y promediadas sobre estaciones en todo el mundo.

Nuestro índice es análogo al índice de respuesta climática del invernadero de Estados Unidos de Karl et al. (1995). Empleamos diferentes indicadores climáticos que esperamos que sean fácilmente entendidos por la persona laica y tratamos de definir una escala que revelará cuando el cambio debe ser perceptible por encima del nivel de variabilidad climática natural.

Nuestra expectativa de que un índice de clima persistente de 1 o mayor representa un cambio notable es en la actualidad una hipótesis, pero es una hipótesis comprobable. Hay regiones, especialmente en Alaska y Siberia, donde el índice está cerca de la unidad, y así las encuestas de las opiniones de la gente podrían ser llevadas a cabo.

El índice se basa en observaciones diarias en el caso de ciudades para las cuales los datos diarios están fácilmente disponibles. Otros lugares utilizan sólo datos de media mensuales, lo que restringe el análisis a un pequeño número de indicadores climáticos. Sin embargo, la examinación de resultados para las ciudades con datos diarios demuestra que el índice basado en datos mensuales es generalmente similar al índice compuesto basado en todos los indicadores del clima incluyendo datos diarios.

Los datos climáticos utilizados para calcular nuestro índice se obtienen del Centro Nacional de datos climáticos de la NOAA, siendo la fuente primaria los registros no ajustados de Peterson y VOSE (1997) (véase la Página Web de GHCN).
Nuestros cálculos del índice son descritos por Hansen et al. (1998).

Indicadores del cambio climático en el índice

El índice climático es la media de varios indicadores del cambio climático. Estos indicadores, como la frecuencia de temperaturas extremas y los días de grado de calentamiento, son cantidades que tienden a ser percibidas por las personas y tienen un significado económico.

A continuación se enumeran los indicadores que se incluyen actualmente en el índice de ciudades con datos diarios. El índice se basa en las cuatro temperaturas medias estacionales para las ciudades con sólo datos mensuales.

Temperaturas medias estacionales (Four Seasons)
Días del grado (estación de la calefacción, estación de enfriamiento)
Frecuencia de temperaturas extremas: (días de verano "calurosos", días de invierno "fríos")
Registre las temperaturas diarias (colmos de registro, mínimos de registro)
Al formar el índice compuesto damos a cada una de las categorías principales (por ejemplo, días de grado) el mismo peso. Dentro de cada categoría las subcategorías (por ejemplo, días de grado de la calefacción y días del grado de enfriamiento) reciben igual peso.

Calificaciones y limitaciones

Nuestra expectativa de que una persona observadora pueda notar un cambio de clima cuando el índice climático alcanza y mantiene consistentemente un valor de 1 o más es sólo una hipótesis, porque las percepciones de cambio de la gente son una materia sociológica. E incluso un cambio de esa magnitud seguirá siendo comúnmente superado por las variaciones climáticas diarias. Por lo tanto, sería útil probar las percepciones de las personas en lugares donde el índice ha cambiado sustancialmente. (consulte la página de acompañamiento sobre la escala de índices climáticos para obtener más información sobre el cálculo de este valor.)

Escala de índices climáticos

El valor 0 se asigna al promedio de cada indicador climático (como la temperatura) para el período de "climatología", que tomamos como 1951-1980 (la era durante la cual crecieron los "baby-boomers"). Los valores positivos se utilizan para un cambio del indicador del sentido esperado en un clima que se calienta, mientras que los valores negativos se asocian al enfriamiento.

La escala para el índice se basa en la "desviación estándar" interanual (año a año) durante el período de climatología, 1951-1980. Específicamente, el valor del índice + 1 es una desviación estándar por encima de la media de 1951-80. La desviación estándar es una medida de la fluctuación de año a año típica de una cantidad. Matemáticamente, si t ' es el promedio de t durante el período 1951-80, entonces la desviación estándar de t durante ese período es

Desviación estándar = [SUM ((TI-t) 2)/30] 1/2
donde la suma se toma sobre los 30 años (i = 1951 a i = 1980).

El índice para cada año se calcula entonces restando el valor medio del indicador del valor del indicador para el año en cuestión, y después dividiendo este número, que se llama la anomalía, por la desviación estándar. Así, si la anomalía es igual a la desviación estándar, el índice es 1, si es el doble de la desviación estándar, el índice es 2, y así sucesivamente. Una anomalía positiva de la temperatura corresponde a un índice positivo. Por otro lado, una anomalía de grado de calentamiento positivo, que indica más calor requerido que lo normal, corresponde a un índice negativo.

Nuestra hipótesis es que un valor de + 1 para una sola cantidad en el índice es generalmente bastante grande de ser perceptible, porque un valor que es grande normalmente (es decir, en 1951-1980) ocurre solamente cerca de 15% del tiempo. Así, si el verano fuera lo suficientemente cálido para dar un índice de + 1 o más, las personas que habían estado viviendo en ese lugar durante mucho tiempo tienden a estar de acuerdo en que era un verano inusualmente cálido.

Se espera que un determinado indicador climático logre ocasionalmente valores de + 1 o más, incluso si no se está produciendo un cambio climático a largo plazo. Pero si el índice logra y mantiene consistentemente tal valor, puede ser una indicación de un cambio climático a largo plazo.

Como ejemplo de un indicador climático, consideremos los días de grado de calefacción en la ciudad de Nueva York. Los días del grado de la calefacción se calculan como el número de grados que la temperatura media diaria cae debajo de 65 ° f; los días del grado de la calefacción se acumulan durante la estación de calefacción entera. La figura 1 muestra que el número promedio anual de días de grado de calefacción en Central Park fue de 4950 en 1951-1980, y la desviación estándar fue de 300 grados días. Así un año con 4650 o menos días del grado de la calefacción normalmente ocurriría solamente sobre uno fuera de cada 6 o 7 años.

[Figure 1]En 1990 y en 1991 los días del grado de la calefacción eran cerca de 800 a 1000 menos que normal, es decir, cerca de tres desviaciones estándar, correspondiendo a un valor del índice de clima de cerca de + 3. Esta fluctuación sería notable ya que los requisitos de combustible de calefacción probablemente se redujeron un 20 por ciento y los costos de calefacción aún más, ya que el precio del combustible generalmente disminuye con la demanda reducida.

Sin embargo, dentro del período 1951-presente no hay evidencia clara del cambio a largo plazo, pues los días del grado de la calefacción rebotaron casi a la normalidad en 1992. También tenga en cuenta que a principios de 1950 había varios años sucesivos cálidos (pequeños días de grado de calefacción), comparable a la calidez en la de 1990.
En las siguientes páginas mostramos primero el índice de clima para la ciudad de Nueva York (Central Park), incluyendo un gráfico de los índices de componentes que fueron promediados para obtener el índice de clima compuesto. A continuación, se muestran los datos utilizados para los índices de componentes individuales.

Muchos de los registros climáticos de las estaciones individuales contienen errores debido a una variedad de causas. No se espera que estos errores sean lo suficientemente grandes como para alterar sistemáticamente el cambio climático regional o global calculado a gran escala. Pero los resultados en cualquier localización específica deben ser tratados con la precaución apropiada.

Nuestros ajustes para corregir las series temporales climáticas para efectos de cambio urbano son por supuesto imperfectos. Los ajustes se basan en la "homogeneización" de las estaciones urbanas de cambio a largo plazo con la de las localidades cercanas rurales y pequeñas ciudades. Esta "homogeneización" tenderá a hacer que el resultado de la estación ajustada sea más representativo de la región que de la ubicación actual de la estación.

Disponibilidad de datos
Nuestros datos están solamente disponibles en una estación por base de la estación. Para recuperar los datos, vaya a la página del índice climático para estaciones individuales y haga clic en el mapa del mundo cerca de la ubicación deseada. A continuación, seleccione una estación de la lista y haga clic en su nombre.
Los datos de temperatura media mensuales están disponibles para cerca de 5.000 estaciones meteorológicas alrededor del mundo. Una lista exhaustiva de datos diarios está disponible para más de 250 estaciones alrededor de los Estados Unidos.
Damos la bienvenida a cualquier información en los defectos que se pueden encontrar en nuestros datos de la estación u otras sugerencias con respecto a nuestro índice del clima.

Sin embargo, este índice no capta otros efectos importantes del cambio climático, como el aumento del nivel del mar, las precipitaciones más intensas, los impactos sobre los recursos hídricos, el hielo marino y la pérdida de nieve, etc.

En un sitio web que acompaña al papel CSCI, el concepto fue ilustrado usando el ejemplo de la ciudad de Nueva York. Se mostraron cuatro índices relacionados con el calor junto con el índice combinado resultante. Todos mostraron un comportamiento muy similar, y resultó que esto es en general el caso. Por lo tanto, posteriormente se decidió concentrarse en el más simple de esos índices, el índice basado en anomalías estacionales de temperatura.

Esto es lo que este índice más simple parecía como basado en los datos no ajustados hasta 1996 (los ajustes de la homogeneidad fueron introducidos cerca de 10 años después de la creación de ese análisis):
Bar graph of NYC Central Park CSCI for 1900-1996
Después de casi 20 años, hemos integrado los cálculos originales con los últimos datos GISTEMP. Revisando el ejemplo de la ciudad de Nueva York, obtenemos el siguiente gráfico CSCI actualizado:
Bar graph of NYC Central Park CSCI for 1900-2016
Recuerde que un valor de índice de 1 sostenido durante algunos años debería ser suficiente para que los residentes de largo plazo sientan realmente un cambio en las temperaturas. Mirando el ejemplo de la ciudad de Nueva York, podemos ver que esto no era todavía el caso en 1997 cuando el papel de CSCI fue escrito. Sin embargo, en los 19 años desde entonces, el índice ha empezado a exceder con más frecuencia 1 en los años individuales, pero no del todo todavía en el medio de cinco años.
El CSCI promedió sobre los Estados Unidos contiguos es similar; el ruido es algo reducido pero no suficiente para mostrar un patrón significativamente diferente:

Bar graph of contiguous United States CSCI for 1890-2016

A escala mundial, como es evidente también a partir de los resultados GISTEMP estándar, los cambios climáticos son evidentes y son cada vez más.
Bar graph of Global CSCI for 1890-2016

Si nos fijamos en el patrón geográfico de la media en los últimos cinco años (es decir, 2012-2016) podemos ver que aunque hay alguna variación regional, hay muchas áreas donde el índice ha superado grandemente 1.


En particular, los trópicos, mientras que los cambios absolutos han sido más pequeños que en las latitudes septentrionales altas, han tenido cambios más grandes en el CSCI porque la variabilidad interna/estacional es mucho menor. Pero también en muchas áreas fuera de los trópicos el índice de clima ha superado recientemente 1 por varios años consecutivos, por ejemplo en la parte occidental de los Estados Unidos, incluyendo Alaska, en Europa, en Siberia, y más espectacularmente en el Ártico (por ejemplo, Groenlandia).

En general, como se sugirió cerca del final de la 1998 reportaje, las áreas con calor notable se expandieron considerablemente, y muchas más personas en todo el mundo ahora son conscientes de que el cambio climático está ocurriendo.

Tenemos la intención de mantener esta manera de ver los datos que van hacia adelante y dar la bienvenida a la retroalimentación sobre esta presentación.

Reference

Hansen, J., et al. 1997. Forcings and chaos in interannual to decadal climate change. J. Geophys. Res. 102, 25679-25720, doi:10.1029/97JD01495.
Hansen, J., M. Sato, J. Glascoe and R. Ruedy 1998. Common sense climate index: Is climate changing noticeably? Proc. Natl. Acad. Sci. 95, 4113-4120.

Related Links

Science Brief, March 1998: A Common Sense Climate Index: Is Climate Changing Noticeably?
For more information on NASA GISS's Common Sense Climate Index, visit: data.giss.nasa.gov/csci.

Media Contacts

Michael Cabbage, NASA Goddard Institute for Space Studies, New York, N.Y., 212-678-5516, mcabbage@nasa.gov
Leslie McCarthy, NASA Goddard Institute for Space Studies, New York, N.Y., 212-678-5507, leslie.m.mccarthy@nasa.gov

Traducción: El Quelonio Volador

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