El calentamiento global está relacionado con el fenómeno más general del cambio climático, que se refiere a los cambios en la totalidad de los atributos que definen el clima.
Además de los cambios en la temperatura del aire, el cambio climático implica cambios en los patrones de precipitación, vientos, corrientes oceánicas y otras medidas del clima de la Tierra.
Normalmente, el cambio climático puede verse como la combinación de varias fuerzas naturales que ocurren en diversas escalas de tiempo. Desde el advenimiento de la civilización humana, el cambio climático ha involucrado un elemento «antropogénico» o exclusivamente causado por el hombre, y este elemento antropogénico se ha vuelto más importante en el período industrial de los últimos dos siglos.
El término calentamiento global se usa específicamente para referirse a cualquier calentamiento del aire cercano a la superficie durante los últimos dos siglos que pueda atribuirse a causas antropogénicas.
Para definir correctamente los conceptos de calentamiento global y cambio climático, primero es necesario reconocer que el clima de la Tierra ha variado en muchas escalas de tiempo, desde una vida humana individual hasta miles de millones de años.
Esta historia climática variable generalmente se clasifica en términos de «regímenes» o «épocas».
Por ejemplo, la época glacial del Pleistoceno (hace aproximadamente 2.600.000 a 11.700 años) estuvo marcada por variaciones sustanciales en la extensión global de los glaciares y las capas de hielo. Estas variaciones tuvieron lugar en escalas de tiempo de decenas a cientos de milenios y fueron impulsadas por cambios en la distribución de la radiación solar en la superficie de la Tierra.
La distribución de la radiación solar se conoce como el patrón de insolación, y está fuertemente afectada por la geometría de la órbita de la Tierra alrededor del Sol y por la orientación, o inclinación, del eje de la Tierra en relación con los rayos directos del Sol.
En todo el mundo, el período glacial más reciente, o edad de hielo, culminó hace unos 21.000 años en lo que a menudo se llama el último máximo glacial. Durante este tiempo, las capas de hielo continentales se extendieron hasta las regiones de latitud media de Europa y América del Norte, llegando hasta el sur hasta la actual ciudad de Londres y Nueva York.
La temperatura media anual global parece haber estado entre 4 y 5 ° C más fría que a mediados del siglo XX. Es importante recordar que estas cifras son un promedio global. De hecho, durante el apogeo de esta última edad de hielo, el clima de la Tierra se caracterizó por un mayor enfriamiento en latitudes más altas (es decir, hacia los polos) y un enfriamiento relativamente pequeño en grandes partes de los océanos tropicales (cerca del ecuador).
Este intervalo glacial terminó abruptamente hace unos 11.700 años y fue seguido por el posterior período relativamente libre de hielo conocido como la Época del Holoceno. El período moderno de la historia de la Tierra se define convencionalmente como que reside dentro del Holoceno.
Sin embargo, algunos científicos han argumentado que la Época del Holoceno terminó en el pasado relativamente reciente y que la Tierra actualmente reside en un clima intervalo que podría llamarse justamente la Época del Antropoceno, es decir, un período durante el cual los humanos han ejercido una influencia dominante sobre el clima.
Aunque menos dramáticos que los cambios climáticos que ocurrieron durante la Época del Pleistoceno, no obstante, se han producido variaciones significativas en el clima global a lo largo del Holoceno.
Durante el Holoceno temprano, hace aproximadamente 9.000 años, los patrones de circulación atmosférica y precipitación parecen haber sido sustancialmente diferentes de los de hoy. Por ejemplo, hay evidencia de condiciones relativamente húmedas en lo que ahora es el desierto del Sahara.
El cambio de un régimen climático a otro fue causado solo por cambios modestos en el patrón de insolación dentro del intervalo del Holoceno, así como por la interacción de estos patrones con fenómenos climáticos a gran escala como los monzones y El Niño / Oscilación del Sur (ENSO).
Durante el Holoceno medio, hace unos 5,000–7,000 años, las condiciones parecen haber sido relativamente cálidas, de hecho, tal vez más cálidas que hoy en algunas partes del mundo y durante ciertas estaciones. Por esta razón, este intervalo a veces se denomina Óptimo Climático del Holoceno Medio.
Sin embargo, el calor relativo de las temperaturas promedio del aire cerca de la superficie en este momento no está claro. Los cambios en el patrón de insolación favorecieron los veranos más cálidos en las latitudes más altas del hemisferio norte, pero estos cambios también produjeron inviernos más fríos en el hemisferio norte y condiciones relativamente frescas durante todo el año en los trópicos.
Cualquier cambio de temperatura media global hemisférico o global reflejaba un equilibrio entre los cambios regionales y estacionales competitivos. De hecho, los estudios teóricos recientes del modelo climático sugieren que las temperaturas medias globales durante el Holoceno medio fueron probablemente 0.2–0.3 ° C más frías que las condiciones promedio de fines del siglo XX.
Durante milenios posteriores, las condiciones parecen haberse enfriado en relación con los niveles medios del Holoceno. Este período a veces se conoce como el «Neoglacial». En las latitudes medias, esta tendencia de enfriamiento se asoció con períodos intermitentes de avance y retroceso de los glaciares de montaña que recuerdan (aunque mucho más modestos que) el avance y la retirada de la capas de hielo más importantes de la época climática del Pleistoceno de los principales continentales.
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