Dizer que estamos vivendo um resfriamento global no presente é deixar de ver uma realidade física simples - a superfície dos continentes e a atmosfera são apenas uma pequena fração do clima da Terra (apesar de ser a parte em que habitamos). O aquecimento global é, por definição, global. O planeta como um todo está acumulando calor devido a um desequilíbrio energético. A atmosfera está se aquecendo. Os oceanos estão acumulando energia. A terra absorve energia e o gelo absorve calor para derreter. Para apreendermos todo o contexto do aquecimento global, você precisa observar todo o conteúdo de calor da Terra.

Esta análise é feita em Um balanço energético empírico da Terra desde 1950 (Murphy 2009), que soma o conteúdo de calor dos oceanos, atmosfera, continentes e gelo. Para calcular o conteúdo total de calor da Terra, os autores usaram dados do conteúdo de calor dos oceanos até 700 m de profundidade, e também de águas mais profundas, até 3000 m de profundidade. Computaram o conteúdo de calor da atmosfera usando os registros da temperatura de superfície e a capacidade de calor da troposfera. O conteúdo de calor dos continentes e do gelo (isto é, a energia necessária para derreter o gelo) também foi considerado.

Figura 1: O conteúdo total de calor da Terra desde 1950 (Murphy 2009). Os dados relativos ao oceano foram obtidos em Domingues et al. 2008.

Nuccitelli et al. (2012) chegaram a conclusões similares com dados mais recentes e atualizados (Figura 2).

Figura 2: Aquecimento dos continentes, atmosfera, e gelo (vermelho); conteúdo de calor oceânico de 0 a 700 m de profundidade (azul claro); conteúdo de calor oceânico de 700 a 2000 metros de profundidade (azul escuro). Fonte: Nucitelli et al. (2012)

Um exame do conteúdo total de calor da Terra mostra claramente que o aquecimento global continuou além do ano de 1998. Então por que existem registros de temperatura que mostram 1998 como o ano mais quente da história? A Figura 1 mostra que a capacidade de calor dos continentes e da atmosfera (Land + Atmosphere, no gráfico) são pequenos comparados aos oceanos (esta pequena parcela marrom do gráfico também inclui o calor absorvido para se derreter gelo). Desta forma, trocas de calor relativamente pequenas entre os oceanos e a atmosfera podem causar mudanças significativas nas temperaturas de superfície. 

Em 1998, um El Niño com intensidade incomum causou transferência de calor do Oceano Pacífico para a atmosfera. Conseqüentemente, nós experimentamos temperaturas de superfície acima da média. Da mesma forma, os anos mais recentes tiveram condições moderadas de La Niña, que tiveram um efeito de resfriamento nas temperaturas globais. Nos anos recentes, mesmo sob influência de El Niños muito mais suaves do que aquele de 1998, recordes de temperatura global voltaram a ser quebrados, como em 2005 e 2010. Essa variação interna em que o calor se transfere entre os vários meios em nosso clima (como atmosfera e oceano) é a razão pela qual a temperatura de superfície é um sinal com tanto ruído.

Usando médias contínuas para distinguir a tendência de longo prazo

Com tanta variabilidade interna, cientistas empregam métodos estatísticos para distinguir tendências de longo prazo na temperatura de superfície. A maneira mais fácil de se remover variações de curto prazo, revelando a tendência subjacente, é plotar uma média móvel, realizada no estudo Esperando pelo Resfriamento (Fawcett & Jones 2008). A Figura 3 mostra a média móvel de 11 anos - uma média calculada com cada ano mais os 5 anos posteriores e os 5 anteriores. Eles usaram três conjuntos diferentes de dados - NCDC, NASA GISS e o HadCRUT3 britânico. Em nenhum dos três a média móvel mostra sinais de ter revertido a tendência.

Figura 3: Anomalias de temperatura médias globais em graus centígrados, junto com médias móveis de 11 anos (linhas contínuas). Os círculos azuis são do Hadley Center britânico. Losangos vermelhos do NASA GISS. Quadrados verdes do NOAA NCDC. NASA GISS e NOAA NCDC estão deslocados na vertical por incrementos de 0,5ºC para maior clareza visual.

A tendência linear desde 1997 ou 1998

Em seguida, Fawcett e Jones procuram uma tendência de resfriamento nos 10 anos após 1998. Eles encontraram que a tendência linear nesse período é de aquecimento nos três conjuntos de dados. Perceba que o HadCRUT3 mostra menos aquecimento que o NASA GISS e NCDC. O mais provável é que isso seja devido ao HadCRUT não cobrir partes do Ártico, onde ocorreu um forte aquecimento nos últimos anos.

Figura 4: Tendências lineares (linhas contínuas) nas três séries históricas de anomalias de temperaturas globais ao longo da década 1998-2007.

Cowtan & Way (2013) também avaliam o aquecimento global de superfície usando um processo estatístico chamado "kriging" e usando dados de satélites para completar as áreas em que não havia estações meteorológicas. Seu estudo mostra que a tendência de aquecimento para este parâmetro no período de 1997-2012 é de aproximadamente 0,11 a 0,12 ºC por década.

Removendo o sinal do ENSO dos registros de temperatura

A razão de 1998 ter sido um ano tão anormalmente quente foi devido a um forte El Niño naquele ano. Fawcett e Jones removem o sinal do ENSO (El Niño Oscilação Sul) calculando uma regressão linear da temperaturas globais contra o Índice da Oscilação Sul. Uma descrição detalhada do processo é encotrada em Fawcett 2007. O resultado é mostrado na figura 5.

Figura 5: Três séries históricas de anomalias de temperatura globais em graus centígrados (círculos), com versões ajustadas para descontar o ENSO (linhas) para o período 1910-2007.

Todos os três conjuntos de dados demosntram que o 1998 anormalmente quente foi devido ao forte El Niño de 1997/98. Quando ajustado para descontar o ENSO, 1998 chama muito menos a atenção em comparação aos dados originais. Nos três conjuntos de dados com o ENSO descontado, 2006 é o ano mais quente da história e a tendência de 1998 a 2007 é, de novo, de aquecimento.

Removendo outros fatores exógenos

Além de remover o sinal do El Niño (ENSO), Foster & Rahmstorf (2011) usaram regressão linear múltipla para remover os efeitos das atividades solar e vulcânica dos dados de superfície e da baixa atmosfera. Os resultados aparecem na Figura 6:

Figura 6: Média de todos os cinco conjuntos de dados (GISS, NCDC, HadCRU, UAH e RSS) depois de removidos os efeitos do El Niño, irradiância solar e emissões vulcânicas (Foster e Rahmstorf 2011).

Removidos estes efeitos de curto prazo, não houve praticamente diminuição da tendencia de aquecimento desde 1998 (0,163 ºC por década de 1979 a 2010, 0,155 ºC por década de 1998 a 2010, e 0,187 ºC de 2000 a 2010).

 1998 é mesmo o ano mais quente da história?

Nas três séries históricas de temperatura HadCRUT3, NASA GISS e NCDC, apenas o HadCRUT3 mostra 1998 como o mais quente da história. Para o NASA GISS e NCDC, o ano mais quente foi 2005, superado depois por pequena margem pelo ano de 2010. Uma nova análise independente dos registros do HadCRUT traz luz a esta leve discrepância entre as instituições. A análise é do Centro Europeu de Previsões Metorológicas de Médio Prazo (sigla ECMWF, em inglês), que calculou a temperatura global utilizando uma variedade de fontes incluindo medidas de temperatura de superfície, satélites, radiossondas, navios e bóias. Eles encontraram que o aquecimento tem sido mais intenso do que o mostrado pelo HadCRUT. Isso é porque o HadCRUT toma sua amostragem de regiões que apresentaram menos mudanças, na média, do que todo o globo.

A Figura 7 mostra as regiões em que o HadCRUT tomou sua amostragem comparado às regiões que o ECMWF incluiu em seu conjunto de dados. A análise do ECMWF mostra que em regiões de dados esparsos como a Rússia, África e Canadá, há um forte aquecimento continental que não foi incluído na amostragem do HadCRUT. Isso leva o ECMWF a inferir com muita segurança que os registros do HadCRUT estão no extremo inferior da margem de incerteza do aquecimento provável.

Figura 7: aumento de temperatura média próxima à superfície (ºC) de 1989-98 a 1999-2008. A figura do alto mostra as regiões da amostragem do HadCRUT, e a de baixo mostra a análise do ECMWF (ECMWF 2009).

Este resultado era esperado. Para o NASA GISS, um grande contribuidor para o calor recorde de 2005 foi o aquecimento extremo do Ártico (Hansen 2006). Como havia poucas estações meteorológicas no Ártico, a NASA extrapolou as anomalias de temperatura das estações de medição mais próximas. Eles encontraram que o forte calor Ártico era consistente com medições de infravermelho por satélite e diminuição recorde da concentração de gelo oceânico.

Figura 8: Anomalias das temperaturas de superfície para a primeira meia década do século XXI (Hansen 2006).