É importante fazer a seguinte pergunta: o registro instrumental da mudança da temperatura mostra uma evidência convincente do efeito humano sobre o clima global? Com relação ao aumento da temperatura média global nos últimos 100 anos, o IPCC (1990) concluiu que o aquecimento observado foi "bastante coerente com as previsões dos modelos climáticos, mas também é da mesma magnitude que a variabilidade climática natural". O relatório prosseguiu explicando que "o aumento observado poderia dever-se amplamente a essa variabilidade natural; alternativamente, essa variabilidade e outros fatores humanos poderiam ter compensado um aquecimento ainda maior devido ao efeito estufa produzido pelo homem".

Desde o relatório do IPCC (1990), avanços consideráveis foram feitos na busca por um efeito identificável induzido pelo homem no clima.

Os experimentos com MCGs estão começando a incorporar agora um pouco do forçamento devido às mudanças induzidas pelo homem nos aerossóis de sulfato e no ozônio estratosférico. A inclusão desses fatores adicionais modificou de maneira importante o quadro de como o clima pode responder às influências humanas. Além disso, agora nós dispomos de informações sobre os padrões espaciais e temporais da mudança do clima induzida pelo homem em um número grande (>18) de experimentos transientes, nos quais os modelos acoplados atmosfera-oceano são forçados por mudanças passadas e/ou projetadas para o futuro e dependentes do tempo, na concentração de CO2 (usada como substituta para representar o efeito combinado da concentração de CO2 e outros gases de efeito estufa bem misturados; ver "CO2 equivalente" no Glossário). Alguns desses experimentos foram repetidos com forçamentos idênticos, mas a partir de um estado inicial do clima ligeiramente diferente. Tais repetições ajudam a melhor definir a resposta esperada do clima ao aumento dos gases de efeito estufa e aerossóis. Contudo, incertezas importantes permanecem; por exemplo, nenhum modelo incorporou a faixa completa de efeitos do forçamento antrópico.

Nos dados observados, qualquer "sinal" dos efeitos humanos sobre o clima deve ser distinguido do "ruído" de fundo das flutuações climáticas de origem inteiramente natural. Tais flutuações naturais ocorrem em várias escalas espaciais e temporais e podem ser puramente internas (devidas a interações complexas entre os diversos componentes do sistema climático, tais como a atmosfera e o oceano) ou dirigidas externamente por mudanças na variabilidade solar ou na carga de aerossóis vulcânicos na atmosfera. Nas observações, é difícil separar um sinal do ruído da variabilidade natural. Isso porque há grandes incertezas na evolução e magnitude tanto dos forçamentos humanos como dos naturais, e nas características da variabilidade natural interna, que se traduzem em incertezas nas magnitudes relativas do sinal e do ruído.

No mundo da modelagem, contudo, é possível realizar experimentos de controle multisecular sem mudanças induzidas pelo homem nos gases de efeito estufa, aerossóis de sulfato ou outros forçamentos antrópicos. Desde 1990, muitos desses experimentos de controle foram feitos com modelos acoplados atmosfera-oceano. Eles geram informações importantes sobre os padrões, as escalas de tempo e a magnitude do componente "gerado internamente" da variabilidade climática natural. Essa informação é crucial para avaliar se as mudanças observadas podem ser explicadas de forma plausível pelas flutuações climáticas internas, mas constitui apenas uma parte da variabilidade natural "total" do clima (visto que esses controles não incluem as mudanças na radiação solar ou nos aerossóis vulcânicos). Incertezas ainda permanecem nas estimativas tanto da variabilidade climática natural interna como na total, em particular nas escalas de tempo de décadas a séculos.

A maioria dos estudos que tentaram detectar um efeito antrópico sobre o clima fez uso somente das mudanças na média global da temperatura média anual. Essas pesquisas compararam as mudanças observadas nos últimos 10-100 anos com as estimativas do ruído da variabilidade natural interna ou total decorrente dos paleodados, modelos climáticos ou modelos estatísticos ajustados para as observações. A maioria dos modelos, mas não todos, mostra ser improvável que a mudança observada na média global da temperatura média anual no último século seja devida inteiramente às flutuações naturais do sistema climático.

Esses resultados da média global não podem estabelecer uma ligação clara entre a causa e o efeito das mudanças observadas nas concentrações atmosféricas de gases de efeito estufa e as mudanças na temperatura da superfície da Terra. Essa é a questão da atribuição. A atribuição fica difícil com o uso somente de mudanças globais médias, por causa das incertezas nas histórias e magnitudes dos forçamentos naturais e induzidos pelo homem: há muitas combinações possíveis desses forçamentos que poderiam gerar a mesma curva de mudança da temperatura média global observada. Algumas combinações são mais plausíveis do que outras, mas existem relativamente poucos dados para diminuir a faixa de soluções possíveis. Entretanto, as estimativas feitas com base nos modelos do aumento da temperatura global nos últimos 130 anos são reconciliadas mais facilmente com as observações quando é levado em conta o efeito provável do esfriamento dos aerossóis de sulfato, e fornecem apoio qualitativo para uma faixa estimada de sensibilidade climática coerente com a apresentada pelo IPCC (1990) (Figura 16).

Estudos dos padrões da mudança

Para melhor tratar do problema da atribuição, vários estudos recentes compararam as observações com os padrões, previstos por modelos, da mudança da temperatura em resposta ao forçamento antrópico. O argumento subjacente às abordagens com base nos padrões é que diferentes mecanismos de forçamento ("causas") podem ter diferentes padrões de resposta ("efeitos"), em particular se é considerada a estrutura completa de resposta de três ou até quatro dimensões, por exemplo, a mudança da temperatura como uma função da latitude, da longitude, da altura e do tempo. Assim, uma boa combinação dos padrões multidimensionais modelados e observados da mudança do clima seria difícil de alcançar para "causas" além das utilizadas de fato no experimento do modelo.

Vários estudos compararam os padrões observados da mudança de temperatura com os padrões modelados da mudança a partir de simulações com mudanças tanto nos gases de efeito estufa como nos aerossóis antrópicos de sulfato. Essas comparações foram feitas na superfície da Terra e em seções verticais da atmosfera. Enquanto há preocupações sobre o tratamento relativamente simples dos efeitos dos aerossóis nos experimentos dos modelos e a não consideração de outras contribuições possivelmente significativas para o forçamento radiativo, todos esses estudos de comparação de padrões apresentam uma correspondência significativa entre as observações e as previsões dos modelos (um exemplo é mostrado na Figura 17). Boa parte da correspondência observada dos modelos nesses experimentos ocorre nas maiores escalas espaciais _ por exemplo, diferenças de temperatura entre os hemisférios, a terra e o oceano ou a troposfera e a estratosfera. As previsões dos modelos são mais confiáveis nessas escalas espaciais do que em escala regional. A maior confiança na identificação de um efeito induzido pelo homem no clima vem primeiramente desses trabalhos com base nos padrões. Para as estações em que os efeitos dos aerossóis devem ser mais acentuados, a correspondência de padrões é geralmente mais elevada do que a alcançada se as previsões dos modelos são baseadas em mudanças apenas nos gases de efeito estufa (Figura 17).

Como nos estudos da média global, o trabalho de detecção orientado para os padrões baseia-se em estimativas feitas por modelos da variabilidade natural interna, como a ferramenta fundamental de medida para avaliar se as mudanças observadas nos padrões de temperatura poderiam ser devidas a causas naturais. Permanecem preocupações sobre a confiabilidade dessa ferramenta de medida.