Ao comparar as observações a grandes conjuntos de simulações de modelos climáticos, os cientistas agora podem isolar melhor quando a mudança climática causada pelo homem foi identificada pela primeira vez em observações.

Os grandes conjuntos de condições iniciais (LEs) são simulações de mudanças climáticas realizadas com um único modelo climático. Um LE normalmente tem entre 30 e 100 "membros" individuais para sondar a variação da variabilidade natural do clima. Cada membro começa a partir de um estado inicial diferente da atmosfera e / ou oceano e a partir daí se desenvolve em uma sequência única de variabilidade interna natural e a resposta a forças externas (como aumentos nas emissões de gases de efeito estufa). Em essência, um LE é uma forma de gerar "muitas Terras" - muitas trajetórias plausíveis de mudanças climáticas que podem ser comparadas à sequência que foi realmente observada.

Cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL) e colaboradores do Centro Canadense para Modelagem e Análise do Clima e do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) descobriram que executar LEs fornece uma melhor compreensão da incerteza no tempo necessário para detectar mudanças climáticas causadas pelo homem . Sua pesquisa aparece no Proceedings of the National Academy of Sciences .

Os dois LEs usados ​​no estudo vieram do Canadian Earth System Model e do U.S. Community Earth System Model. Ambos os LEs foram impulsionados por mudanças históricas estimadas em todas as principais forças externas naturais e feitas pelo homem. O foco do estudo era detectar padrões de "impressão digital" causados ​​por humanos na temperatura da troposfera (entre a superfície e cerca de 18 quilômetros acima) e na estratosfera inferior (entre aproximadamente 14 a 29 km).

Os conjuntos mostraram que o resfriamento estratosférico (principalmente devido ao aumento de substâncias destruidoras da camada de ozônio) foi detectado pela primeira vez entre 1994 e 1996. A identificação do aquecimento troposférico causado por gases de efeito estufa demorou mais e não aconteceu até entre 1997 e 2003. A detecção posterior de um ser humano O sinal de aquecimento troposférico causado foi principalmente devido à erupção vulcânica do Pinatubo em 1991. Pinatubo aqueceu a baixa estratosfera, mas resfriou a troposfera, mascarando temporariamente os efeitos humanos na temperatura atmosférica. Como a grande capacidade de calor do oceano tem maior influência na temperatura da baixa atmosfera, este efeito de mascaramento vulcânico durou mais tempo na troposfera.

O método de "impressão digital" usado pelos autores do estudo é uma ferramenta poderosa para separar os padrões humanos e naturais das mudanças climáticas. Os resultados da pesquisa de impressões digitais fornecem suporte científico para as descobertas de uma "influência humana perceptível" no clima global. Benjamin Santer, o principal autor do estudo, disse que os dados do conjunto "permitem que os cientistas tenham um melhor controle sobre como e quando as atividades humanas começaram a afetar o clima."

Porque a variabilidade interna natural ano a ano e década a década é diferente em cada membro do conjunto, houve propagação no tempo de detecção de impressão digital nos LEs modelo. Essa propagação foi maior na troposfera (onde o ruído da variabilidade interna é maior) do que na estratosfera inferior. Na maioria dos casos considerados pelos pesquisadores, a propagação do modelo no tempo de detecção na troposfera englobou o tempo real de detecção da impressão digital nos dados de temperatura do satélite. Isso não era verdade na baixa estratosfera, onde a detecção de resfriamento estratosférico causado por humanos geralmente ocorreu mais cedo nos dados de satélite do que nos dois modelos LEs.

Os conjuntos canadense e norte-americano produziram diferentes níveis de consistência entre o tempo de detecção de impressão digital no "mundo modelo" e nos dados de satélite. A equipe disse que os cientistas precisam ser cautelosos ao interpretar esses resultados. Avaliar a verdadeira consistência entre o tempo de detecção de impressão digital em observações e em um grande conjunto exigirá a redução das incertezas tanto na sensibilidade do sistema climático aos aumentos de gases de efeito estufa quanto no resfriamento causado por aerossóis antropogênicos (particularmente por meio de seus efeitos nas propriedades das nuvens).

"Como estatístico, Estou animado com as possibilidades que os LEs oferecem para estudar o sinal e o ruído no sistema climático, "disse Giuliana Pallotta do LLNL, um co-autor do artigo. "Grandes conjuntos não foram totalmente explorados em estudos de impressão digital climática. Eles deveriam ser."