Neste debate, há uma coisa em que todos concordam: o clima já mudou naturalmente no passado. Muito antes da era industrial, o planeta passou por muitos períodos quentes e frios. Isso levou alguns a concluir que, se as temperaturas globais já mudaram naturalmente, muito antes do ser humano sequer pensar em poluir, então o aquecimento atual deve ser natural também. Entretanto, esta conclusão é o oposto daquela à qual chegaram os cientistas da área.

Nosso clima responde a uma regra básica: quando você adiciona calor a ele, a temperatura sobe. Da mesma forma, quando o clima perde calor, a temperatura cai. O planeta, hoje, está num desequilíbrio energético positivo: mais energia está chegando do que sendo irradiada de volta ao espaço. Isso é conhecido como forçante radiativa. Quando a Terra tem uma forçante radiativa positiva, nosso clima acumula calor e a temperatura global sobe (não monotonicamente, é claro, pois a variabilidade interna causa grandes variações de curto prazo).

Quanto a temperatura varia quando há esse desequilíbrio? Em outras palavras, como a temperatura global responde a essa forçante radiativa? Isso é determinado pela sensibilidade climática do planeta. Quanto mais sensível for o planeta, maior será a mudança de temperatura.

Uma maneira muito comum de se descrever essa sensibilidade é quantos graus o mundo se aquece em resposta ao dobro da concentração de CO2. Por exemplo, se dizem que a sensibilidade climática é de 3ºC, isso quer dizer que o planeta ficaria 3ºC mais quente se o CO2 passasse dos 280 ppm (antes da Revolução Industrial) para 560 ppm.

O desequilíbrio energético causado pelo CO₂  pode ser calculado por contas relativamente simples, porém extensas e trabalhosas, geralmente feitas em grandes computadores. Estes resultados foram confirmados experimentalmente por medições a partir de satélites e de superfície. A forçante radiativa para a concentração duplicada de CO₂ é 3,7 W/m² (IPCC AR4 Seção 2.3.1).

Então, quando falamos sobre sensibilidade climática para o dobro de CO₂, estamos falando sobre a mudança nas temperaturas globais a partir de uma forçante radiativa de 3,7 W/m². Esta forçante não tem que vir necessariamente do CO₂. Ela pode vir de qualquer fator que cause um desequilíbrio energético.

Quanto o planeta se aqueceria se o CO₂ fosse duplicado? Se nós vivêssemos num clima sem nenhum feedback, as temperaturas globais subiriam 1,2ºC (Lorius 1990). Porém, nosso clima tem feedbacks, tanto positivos quanto negativos. O mais forte feedback positivo é o vapor d’água. Conforme a temperatura sobe, também aumenta a quantidade de vapor d’água na atmosfera. Porém, o vapor d’água também é um gás estufa, que por sua vez provoca mais aquecimento, reforçando o efeito inicial. Também existem feedbacks negativos – mais vapor d’água no ar pode causar mais nuvens, que refletem a irradiação solar incidente, resultando num efeito de resfriamento.

Qual é o efeito líquido final? A sensibilidade climática pode ser calculada a partir de observações empíricas. É necessário encontrar um período em que tenhamos tanto registros de temperatura, quanto medidas das várias forçantes que determinaram a mudança climática. Uma vez que você tem estes dois dados, a sensibilidade climática pode ser calculada. A Figura 1 mostra um resumo dos estudos publicados que determinaram a sensibilidade climática a partir de períodos passados (Knutti & Hegerl 2008).

Figura 1: Distribuições e faixas de sensibilidade climática encontradas a partir de diferentes linhas de evidência. Os círculos indicam o valor provável (probabilidade maior que 66%). As barras espessas coloridas indicam valores mais prováveis (probabilidade maior que 90%). Linhas tracejadas indicam que não há um limitador robusto ao limite superior. A faixa provável do IPCC (2 a 4,5ºC) e valor mais provável (3ºC) estão indicados pela barra cinza e linha preta verticais, respectivamente.

Houve muitas estimativas de sensibilidade climática baseadas nos registros instrumentais (isto é, os últimos 150 anos). Eles usaram o aquecimento observado de superfície e do oceano ao longo do século XX e uma estimativa da forçante radiativa. Foram usadas várias abordagens diferentes – modelos de complexidade baixa ou média, modelos estísticos, cálculos de balanço energético, dados de satélites.

Algumas análises recentes usaram a forçante de grandes erupções vulcânicas durante o século XX e a resposta climática a elas, ambas bem documentadas. Alguns poucos estudos examinaram reconstruções de paleoclima do último milênio ou o período há cerca de 12.000 anos quando o planeta saiu de uma Era Glacial global (Último Máximo Glacial).

O que podemos concluir disso? Temos um grande número de estudos independentes cobrindo uma gama de períodos, estudando diversos aspectos do clima e empregando vários métodos de análise. Eles convergem de maneira muito consistente para uma sensibilidade climática mais provável de 3ºC – isto é, se dobrarmos a quantidade de CO₂ na atmosfera teríamos 3ºC de aquecimento.

O conjunto de evidências indica que o feedback, considerando todos os fatores, é bastante positivo - isto é, os demais fatores terminam por aumentar o aquecimento inicial causado pelo CO₂ sozinho. Não há nenhuma linha de evidência crível que indique valores muito altos nem muito baixos como melhor estimativa.

O CO₂ causou um acúmulo de calor em nosso clima. A forçante radiativa do CO₂ é muito bem conhecida e compreendida e confirmada por observações empíricas. Como vimos, a sensibilidade climática é o que vai nos dizer como o clima reagirá a esta forçante.

Ironicamente, quando os céticos citam as mudanças climáticas do passado, eles estão, na verdade, apontando justamente para a evidência de que o clima é muito sensível a desequilíbrios energéticos. Quando ocorreram desequilíbrios no passado, o clima mudou. Isso é evidência de que o desequilíbrio que causamos hoje afetará o clima também.