Al comparar las observaciones con grandes conjuntos de simulaciones de modelos climáticos, Los científicos ahora pueden aislar mejor cuando el cambio climático causado por el hombre fue identificable por primera vez en las observaciones.

Los grandes conjuntos de condiciones iniciales (LE) son simulaciones del cambio climático realizadas con un solo modelo climático. Una LE tiene típicamente entre 30 y 100 "miembros" individuales para sondear el rango de variabilidad climática natural. Cada miembro comienza desde un estado inicial diferente de la atmósfera y / o el océano y desde allí se desarrolla en una secuencia única de variabilidad interna natural y la respuesta a forzamientos externos (como aumentos en las emisiones de gases de efecto invernadero). En esencia, un LE es una forma de generar "muchas Tierras", muchas trayectorias plausibles de cambio climático que se pueden comparar con la secuencia que realmente se observó.

Científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) y colaboradores del Centro Canadiense de Modelado y Análisis del Clima y el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) encontraron que ejecutar LE proporciona una mejor comprensión de la incertidumbre en el tiempo requerido para detectar el cambio climático causado por el hombre. . Su investigación aparece en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

Los dos LE utilizados en el estudio provienen del modelo del sistema terrestre canadiense y del modelo del sistema terrestre comunitario de EE. UU. Ambos LE fueron impulsados ​​por cambios históricos estimados en todos los principales forzamientos externos naturales y provocados por el hombre. El objetivo del estudio fue detectar patrones de "huellas dactilares" causados ​​por humanos en la temperatura de la troposfera (entre la superficie y aproximadamente 18 kilómetros hacia arriba) y la estratosfera inferior (entre aproximadamente 14 y 29 km).

Los conjuntos mostraron que el enfriamiento estratosférico (principalmente debido al aumento de las sustancias que agotan la capa de ozono) fue detectable por primera vez entre 1994 y 1996. La identificación del calentamiento troposférico provocado por los gases de efecto invernadero tomó más tiempo y no sucedió hasta entre 1997 y 2003. La posterior detección de un ser humano -causada señal de calentamiento troposférico se debió principalmente a la erupción volcánica Pinatubo de 1991. Pinatubo calentó la estratosfera inferior pero enfrió la troposfera, enmascarando temporalmente los efectos humanos sobre la temperatura atmosférica. Debido a que la gran capacidad calorífica del océano tiene una mayor influencia en la temperatura de la atmósfera inferior, este efecto de enmascaramiento volcánico duró más en la troposfera.

El método de "huellas dactilares" utilizado por los autores del estudio es una herramienta poderosa para separar los patrones humanos y naturales del cambio climático. Los resultados de la investigación de huellas dactilares brindan apoyo científico a los hallazgos de una "influencia humana discernible" en el clima global. Benjamín Santer, el autor principal del estudio, dijo que los datos del conjunto "permiten a los científicos manejar mejor cómo y cuándo las actividades humanas comenzaron a afectar el clima".

Debido a que la variabilidad interna natural de un año a otro y de una década a otra es diferente en cada miembro del conjunto, hubo propagación en el tiempo de detección de huellas dactilares en los modelos LE. Esta propagación fue mayor en la troposfera (donde el ruido de la variabilidad interna es mayor) que en la estratosfera inferior. En la mayoría de los casos considerados por los investigadores, la extensión del modelo en el tiempo de detección en la troposfera abarcó el tiempo real de detección de huellas dactilares en los datos de temperatura del satélite. Esto no era cierto en la estratosfera inferior, donde la detección del enfriamiento estratosférico causado por el hombre generalmente ocurrió antes en los datos de satélite que en los dos modelos LE.

Los conjuntos canadienses y estadounidenses produjeron diferentes niveles de coherencia entre el tiempo de detección de huellas dactilares en el "mundo modelo" y en los datos de satélite. El equipo dijo que los científicos deben ser cautelosos al interpretar tales resultados. Evaluar la verdadera consistencia entre el tiempo de detección de huellas dactilares en las observaciones y en un conjunto grande requerirá reducir las incertidumbres tanto en la sensibilidad del sistema climático a los aumentos de gases de efecto invernadero como en el enfriamiento causado por los aerosoles antropogénicos (particularmente a través de sus efectos sobre las propiedades de las nubes).

"Como estadístico, Estoy entusiasmado con las posibilidades que ofrecen los LE para estudiar la señal y el ruido en el sistema climático, "dijo Giuliana Pallotta de LLNL, coautor del artículo. "Los grandes conjuntos no se han explotado por completo en los estudios de huellas dactilares climáticas. Deberían serlo".