La temperatura global de la superficie ha aumentado 0.74ºC ± 0.18°C en los cien años que terminaron en el 2005, El Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC) concluye que "muy probablemente" el aumento de tempratura desde mediados del siglo XX es debido a un aumento de las concentraciones de gases invernadero. Fenómenos naturales como variaciones solares y volcanes probablemente tuvieron efectos menores sobre el calentamiento en épocas preindustriales hasta 1950 y un pequeño efecto enfriando desde 1950 a la fecha. Estas conclusiones han sido apoyadas por a lo menos 30 sociedades científicas y academias de ciencias, incluyendo todas las academias nacionales de los países industrializados más importantes. Aunque ha habido una minoría que ha disentido con estos descubrimientos, la gran mayoría de los científicos que trabajan en el tema del cambio climático están de acuerdo con las conclusiones principales de la IPCC. Aún así hay evidencia considerable que los modelos climáticos actuales son exageradamente optimistas, pues fallan normalmente en considerar efectos no lineares, tales como el fusil de clatratos, que puede llevar a un cambio climático sin retorno.
Proyecciones de modelos de cambio climático indican que la temperatura global de la superficie aumentará entre 1.1 y 6.4ºC durante el siglo XXI. El rango de variación en esta estimación surge de estimaciones variadas con respecto a las emisiones futuras de gases invernadero y por el uso de modelos con sensibilidad climática variable. Otra incertidumbre se basa en como cambios en la temperatura y otros relacionados pueden variar de región en región sobre el planeta. Aunque los estudios se enfocan en el periodo hasta el 2100, el calentamiento se espera que continúe por más de 1000 años aún si los niveles de gases invernadero se estabilizan, a menos que se utilice geoingeniería. Esto es debido a la gran capacidad de retención calórica de los océanos.
Los aumentos de temperatura harán que suban los niveles del mar y afectará las cantidades y patrones de precipitaciones, muy probablemente aumentando la extensión de las regiones desérticas subtropicales. Otros efectos serán disminución de las áreas Arcticas y liberación de metanos en esas regiones, aumento en la intensidad de fenómenos atmosféricos, cambios en productividad agrícola, modificación de rutas migratorias, descongelamiento de glaciares, extinciones de especies y aumento de rangos de vectores de enfermedades.
La mayoría de los países han firmado y ratificado el Protocolo de Kioto que busca reducir las emisiones de gases invernadero. Debate político y público continúa sobre qué acciones deben tomarse (si es que se toma alguna) para reducir o revertir el calentamiento futuro o para adaptarse a las consecuencias esperadas.
Los enfoques para resolver el tema del calentamiento global caen en tres categorías:
Geoingeniería, intervención directa sobre el clima, utilizando técnicas tales como manejo de radiación solar.
Adaptación, enfrentar los efectos de cambio, por ejemplo, con diques para las inundaciones.
MItigación, reducir las emisiones de carbono utilizando energía renovable y mejorando la eficiencia en su uso.
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