Na ciência, só há uma coisa melhor do que medições empíricas feitas no mundo real: várias medições independentes apontando para o mesmo resultado. Há várias linhas de evidências empíricas que detectam a marca humana no aquecimento global:

A marca humana no dióxido de carbono atmosférico

Que o aumento do dióxido de carbono é causado por emissões humanas de CO2 deveria ser óbvio ao se comparar os níveis de CO2 com suas emissões:

Figura 1: Níveis de CO2 (Linha Verde – Law Dome, East Antarctica e Linha Azul – Mauna Loa, Hawaii) e emissões cumulativas de CO2 em gigatoneladas de CO2 (Linha Vermelha - CDIAC).

A confirmação de que os níveis crescentes de dióxido de carbono são causados pela atividade humana vem da análise dos tipos de carbono encontrados no ar. O átomo de carbono tem vários isótopos diferentes (p. ex., números diferentes de nêutrons). O carbono-12 tem 6 nêutrons e o carbono-13 tem 7 nêutrons. As plantas têm uma proporção de C13/C12 menor do que na atmosfera. Se o aumento do CO2 atmosférico vem dos combustíveis fósseis, a razão C13/C12 deveria estar em queda. De fato, isso é o que está ocorrendo (Ghosh 2003), e essa tendência está correlacionada com a tendência das emissões globais.

Figura 2: Emissões de CO2 globais anuais a partir da queima de combustíveis fósseis e da produção de cimento em GtC/ano (preto), médias anuais da proporção C13/C12 medidas no CO2 atmosférico em Mauna Loa de 1981 a 2002 (vermelho) (IPCC AR4).

Mais uma confirmação vem da medição dos níveis de oxigênio na atmosfera. Quando combustíveis fósseis são queimados, seu carbono se une ao oxigênio, criando o dióxido de carbono. Conforme o CO2 aumenta na atmosfera, o oxigênio diminui. Observações mostram que os níveis de oxigênio estão caindo a uma taxa consistente com a queima de combustíveis fósseis.

Figura 3: Concentrações de CO2 de Mauna Loa, Havaí (preto) and Baring Head, Nova Zelândia (azul). No canto inferior direito estão as medições do oxigênio atmosférico (O2) de Alert, Canadá (rosa) e Cabo Grim, Austrália (ciano) (IPCC AR4 2.3.1, adaptado de Manning 2006).

A marca humana no aumento do efeito estufa

Satélites medem a radiação infravermelha conforme ela escapa para o espaço. Uma comparação entre dados de satélite de 1970 a 1996 descobriu que menos energia está escapando para o espaço nos comprimentos de ondas que os gases do efeito estufa absorvem energia (Harries 2001). Assim, o estudo encontrou “evidência experimental direta para um aumento significativo no efeito estufa da Terra”. Esse resultado foi confirmado por dados mais recentes de diversos satélites (Griggs 2004, Chen 2007).

Figura 4: Mudança no espectro de 1970 a 1996 devido aos gases traço. ‘Temperatura de brilho’ indica a temperatura de corpo negro equivalente (Harries 2001).

Medições de superfície que encontram mais radiação infravermelha retornando à Terra confirmam que menos calor está escapando para o espaço. Vários estudos descobriram que isso ocorre devido a um aumento do efeito estufa (Philipona 2004, Wang 2009). Uma análise de dados espectrais de alta resolução permite que os cientistas atribuam quantitativamente o aumento da radiação descendente a cada um dos vários gases do efeito estufa (Evans 2006). Os resultados levaram os autores a concluir que “esses dados experimentais deveriam efetivamente acabar com o argumento dos céticos de que não existe nenhuma evidência experimental para a conexão entre os aumentos dos gases do efeito estufa na atmosfera e o aquecimento global”.

Figura 5: Espectro da radiação de efeito estufa medida na superfície. O efeito estufa do vapor d’água foi separado, mostrando as contribuições de outros gases do efeito estufa (Evans 2006).

A marca humana nas tendências de temperatura

Outra marca humana pode ser encontrada ao se observar as tendências de temperatura nas diferentes camadas da atmosfera. Modelos climáticos preveem que mais dióxido de carbono deveria causar aquecimento na troposfera e resfriamento da estratosfera. Isso ocorre porque o crescente efeito de “cobertura” na troposfera retém mais calor, permitindo que apenas um pouco alcance a estratosfera. Tal fenômeno é contrário ao efeito esperado caso o aquecimento global fosse causado pelo sol, que causaria aquecimento tanto na troposfera quanto na estratosfera. O que observamos a partir de satélites e de balões meteorológicos é uma estratosfera em resfriamento e uma troposfera em aquecimento, o que é consistente com o aquecimento causado pelo dióxido de carbono (Karl, 2006; Santer et al., 2013)

Figura 6: (A) Mudança na temperatura estratosférica inferior, observada por satélites (UAH, RSS) e balões meteorológicos (HadAT2 and RATPAC), de 1979 a 1997, nivelada com uma média de sete meses. Grandes erupções vulcânicas estão indicadas pelas linhas azuis pontilhadas (Karl 2006).

Se um aumento do efeito estufa estivesse causando aquecimento, seria esperado um aquecimento mais rápido durante as noites do que durante os dias. Isso ocorre porque o efeito estufa opera dia e noite. Por outro lado, se o aquecimento global fosse causado pelo sol, a tendência de aquecimento seria maior em temperaturas diárias. O que observamos é uma diminuição maior de noites frias do que de dias frios, e um aumento maior de noites quentes maior do que de dias quentes (Alexander 2006, Fan 2010). Isso é consistente com o aquecimento do efeito estufa.

Figura 7: Tendências observadas (dias por década) de 1951 a 2003 no número de dias e noites extremamente frios e quentes por ano. O frio é definido como os 10% inferiores. O calor é definido como os 10% superiores. As linhas alaranjadas mostram a tendência decadal (IPCC AR4 FAQ 3.3, adaptado de Alexander 2006).

Réplica intermediária escrita por John Cook

Atualização de julho de 2015:

Segue abaixo uma videoaula relacionada ao assunto, do curso Denial101x - Making Sense of Climate Science Denial