Apesar de ter havido um aumento significativo nas temperaturas globais no início do século XX, a taxa de aquecimento entre 1910 e 1940 era menor que a taxa de aquecimento entre 1975 e 2005, em aproximadamente 1,3 vs. 1,8°C por século, respectivamente. Deixando isso claro, é válido entender o que causou o aquecimento do início do século. Vários fatores diferentes contribuíram.

Dióxido de Carbono

Apesar da humanidade não estar utilizando grandes quantidades de combustíveis fósseis ou emitindo grandes quantidades de dióxido de carbono (CO2) no início do século XX, relativo ao fim do mesmo século, as emissões não foram negligenciáveis e tiveram sua importância no aquecimento observado.

De 1900 a 1940, os níveis de CO2 atmosférico aumentaram de aproximadamente 295 para 310 partes por milhão por volume (ppmv). A variação da temperatura de equilíbrio causada por esse aumento no CO2 é a sensibilidade climática (λ) multiplicada pela forçante radiativa, que é aproximadamente 5,35 vezes o log da variação natural do CO2 (Myhre 1998):

A melhor estimativa para o parâmetro de sensibilidade climática é 0,8 (Wm-2K-1). Assim, em equilíbrio, se esperaria que essa variação do CO2 causasse um aumento de 0,22°C na média global da temperatura da superfície do ar.

Meehl et al. (2004) traçaram a contribuição antrópica estimada em relação à variação de temperatura na Figura 1 abaixo. A maior parte da influência antrópica advém do CO2.

Figura 1: Resultados do modelo climático para forçantes antrópicas comparadas a observações (linha preta). A linha vermelha é a média do conjunto dos quatro parâmetros. O sombreado cor de rosa é a incerteza do modelo. A linha azul é a média do conjunto e o sombreado azul claro a incerteza do conjunto.

Como se pode observar, a melhor estimativa da contribuição antrópica ao aquecimento entre 1910 e 1940 é de aproximadamente 0,1 a 0,15°C. Isso é menos que o valor calculado acima pois o planeta não entra imediatamente em equilíbrio. Muito do desequilíbrio de energia vai para os oceanos, causando um efeito conhecido como "ocean lag" (algo como retardamento oceânico), devido à inércia termal dos oceanos. O mesmo efeito de retardo se aplica às forçantes naturais.

Solar

A forçante radiativa solar é a variação na irradiância solar total (total solar irradiance - TSI), em Watts por metro quadrado (Wm-2), dividido por 4, para considerar a geometria esférica terrestre, e multiplicado por 0,7, para considerar o albedo planetário (Meehl 2002). O fator albedo é considerado pois o planeta reflete aproximadamente 30% da radiação que recebe. Assim como ocorre com o CO2, se calcula a variação da temperatura de equilíbrio multiplicando a forçante radiativa pelo parâmetro de sensibilidade do clima.

Wang, Lean, e Sheeley (2005) compararam um modelo de transporte de fluxo com a atividade geomagnética e registros de isótopos cosmogênicos para obter uma reconstrução da TSI desde 1713 (Figura 2).

Figura 2: Radiação solar total de 1713 a 1996 (Wang, Lean, e Sheeley (2005));

Como se pode observar, no início do século XX, entre 1900 e 1940, houve um aumento da TSI, de aproximadamente 1365,5 para 1366 Wm-2, dado este que podemos utilizar na fórmula acima. No entanto, estudos anteriores estimaram a variação da TSI em até 2 Wm-2, de modo que utilizaremos uma variação de 1 Wm-2. Assim, só fica faltando o parâmetro de sensibilidade climática solar.

A reação climática a diferentes forçantes radiativas é similar, mas não idêntica. Isso é conhecido como a "eficácia" de cada forçante radiativa. De acordo com vários estudos da eficácia da forçante solar direta (apenas da TSI), como resumido pelo IPCC (Figura 3), esta é provavelmente menor que a eficácia do CO2.

Figura 3: Eficácias de várias forçantes radiativas, como calculadas em vários estudos diferentes (IPCC 2007).

No entanto, como pode haver efeitos solares indiretos não considerados no cálculo da forçante radiativa solar, estimaremos de forma conservadora que o parâmetro de sensibilidade climática solar é igual à sensibilidade climática do CO2, ou seja, 0,8 (W m-2K-1). Assim, em equilíbrio, a variação solar deveria causar um aumento de 0,15°C na média das temperaturas globais da superfície. De modo similar à contribuição antrópica, a melhor estimativa da contribuição solar ao aquecimento ocorrido entre 1910-1940 em Meehl (2004) é aproximadamente 0,1 a 0,15°C (Figura 4).

Figura 4: Resultados de modelos climáticos da forçante solar comparada a observações (linha preta).

Outras forçantes

O CO2 e o Sol foram os fatores que mais contribuíram ao aquecimento do início do século, mas outros também desempenharam seu papel. As emissões antrópicas de aerossóis, por exemplo, causaram um leve resfriamento, enquanto que o ozônio e outros gases causaram um leve aquecimento. A baixa atividade vulcânica também causou um fraco aquecimento, e os ciclos naturais como a Oscilação Multidecadal do Atlântico (Atlantic Multidecadal Oscillation - AMO) também podem ter contribuído para o aquecimento (Tett et al 2002).  Meehl (2004) mostra o total da contribuição natural ao aquecimento na Figura 5.

Figura 5: Resultados de modelos climáticos de todas as forçantes naturais comparados a observações (linha preta).

Conclusões

A lógica "cética" por trás deste argumento é geralmente que se o aquecimento do início do século XX foi tão grande quanto o do final do século, e foi natural, então o aquecimento atual poderia ser natural também (note que a discussão sobre o resfriamento do meio do século já ocorreu em outra oportunidade).

Por último, enquanto que as forçantes naturais podem explicar boa parte do aquecimento do início do século XX, a humanidade também contribuiu para ele. Além disso, o aquecimento do início do século não foi tão rápido ou tão significativo quanto o do fim do século, ao qual esses fatores naturais não contribuíram de forma significativa.

Mas, mais importante que isso, nós não assumimos que o aquecimento atual é causado pela humanidade por não ter precedentes, ou por ser mais rápido e mais significativo que eventos de aquecimento anteriores. Nós sabemos que o aquecimento atual é antrópico por que é isso que as evidências físicas nos mostram.