Breaks, trends and the attribution of climate change: A time-series analysis

• Estrada, Francisco ^[2] ; Perron, Pierre ^[1]
  1. [1] Boston University

     Boston University

     City of Boston, Estados Unidos

     
  2. [2] Universidad Nacional Autónoma de México, México; Vrije Universiteit, Netherlands
• Localización: Economía, ISSN 0254-4415, Vol. 42, Nº. 83, 2019, págs. 1-31
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Roturas, tendencias y atribución del cambio climático: análisis de series de tiempo
• Enlaces
  • Texto completo
• Resumen
  • español

    La detección y atribución del cambio climático han sido objeto de intensas investigaciones y debates durante al menos cuatro décadas. Sin embargo, la atribución directa del cambio climático a las actividades antropogénicas utilizando el clima observado y forzando variables a través de métodos estadísticos ha sido difícil de alcanzar, en parte debido a las dificultades para identificar correctamente las propiedades de las series de tiempo de estas variables y por la disponibilidad limitada de métodos para relacionar variables no estacionarias. Este artículo proporciona una fuerte evidencia sobre la atribución directa del cambio climático observado a las emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero al investigar primero las propiedades de series de tiempo univariadas de las temperaturas globales y hemisféricas observadas y las variables forzadas y luego proponer modelos multivariados estadísticamente adecuados. Los resultados muestran que existe una clara huella antropogénica en las temperaturas globales y hemisféricas. La señal del forzamiento de gases de efecto invernadero (GEI) bien mezclados en todas las series de temperaturas es muy clara y explica la mayoría de sus movimientos seculares desde el comienzo de las observaciones. Tanto la temperatura como las variables de forzamiento se caracterizan por tendencias lineales por partes con cambios abruptos en sus pendientes que se estima que ocurren en diferentes fechas. Sin embargo, sus movimientos a largo plazo están tan estrechamente relacionados que la temperatura observada y las tendencias de forzamiento se anulan. El calentamiento experimentado durante el último siglo se debió principalmente al aumento de GEI que fue parcialmente compensado por el efecto de los aerosoles troposféricos. Se muestra que otras fuentes de forzamiento, como la solar, solo contribuyen a variaciones (a corto plazo) alrededor de la tendencia de forzamiento de GEI.

  • English

    Climate change detection and attribution have been the subject of intense research and debate over at least four decades. However, direct attribution of climate change to anthropogenic activities using observed climate and forcing variables through statistical methods has remained elusive, partly caused by difficulties to correctly identify the time-series properties of these variables and by the limited availability of methods to relate nonstationary variables. This paper provides strong evidence concerning the direct attribution of observed climate change to anthropogenic greenhouse gases emissions by first investigating the univariate time-series properties of observed global and hemispheric temperatures and forcing variables and then by proposing statistically adequate multivariate models. The results show that there is a clear anthropogenic fingerprint on both global and hemispheric temperatures. The signal of the well-mixed Greenhouse Gases (GHG) forcing in all temperature series is very clear and accounts for most of their secular movements since the beginning of observations. Both temperature and forcing variables are characterized by piecewise linear trends with abrupt changes in their slopes estimated to occur at different dates. Nevertheless, their long-term movements are so closely related that the observed temperature and forcing trends cancel out. The warming experimented during the last century was mainly due to the increase in GHG which was partially offset by the effect of tropospheric aerosols. Other forcing sources, such as solar, are shown to only contribute to (shorter-term) variations around the GHG forcing trend.