Dois temas principais representam a ciência do clima, ou, o desenvolvimento de modelos climáticos preditivos com base física e a detecção e atribuição de mudanças climáticas, juntos, permitiram entender alterações climáticas do passado recente fazendo previsões de futuro climático. A previsão das mudanças climáticas remete a década de 1960 através do desenvolvimento de modelos de balanço de energia global, posteriormente modelos unidimensionais de convecção radiativa e modelos climáticos tridimensionais, no entanto, avanços conceituais remetem à décadas de 1950, 1960 e 1970, com trabalhos de poder computacional crescente colocando em prática níveis maiores de completude e detalhe.
O trabalho de Manabe e Richard Wetherald de 1967, publicado no Journal of the Atmospheric Sciences, é considerado o artigo “mais influente” na ciência do clima. Descreveram impactos do aumento do CO2 em modelo convectivo radiativo que captura aspectos da atmosfera imaginada como coluna vertical, prevendo a quantidade certa de aquecimento na superfície, reconhecendo que a troposfera, camada mais baixa da atmosfera, aqueceria de modo coerente, prevendo mudança na altura da tropopausa, fronteira entre troposfera e estratosfera, prevendo intuitivamente que a estratosfera esfriaria. Tal padrão vertical de mudança é descrito por Hasselmann em 1979 como impressão digital espacial de mudança distinta, o suficiente dos padrões de variabilidade interna no clima da Terra à ser usada para detectar o sinal do gás efeito estufa, detecção, reivindicada pela primeira vez no final da década de 1980 por James Hansen e col. reforçada na década de 1990 e posteriormente.
Moral da Nota: previsões climáticas só podem ser avaliadas pós décadas com o trabalho de Hasselmann sendo usado para avaliar quanto tempo necessita esperar para detectar taxa específica de mudança, sendo que taxas atuais de mudança de 0,2ºC graus por década necessitam duas décadas ou mais. Avaliação dessas previsões iniciais, publicada por Hausfather et al. em 2019, incluiu duas previsões iniciais de Manabe, 1970, e Manabe e Ronald Stouffer, 1993. Benefícios de previsões meteorológicas superam benefícios de nossa compreensão das mudanças climáticas, sendo que o limiar de detecção às ondas gravitacionais e o bóson de Higgs ao sinal climático antropogênico nas temperaturas da superfície, no limite de cinco sigma ultrapassado por volta de 2012, excedeu sete sigma, probabilidade de 1 em 800 bilhões de acontecer por acaso. Árvores e florestas desempenham papel crítico na estabilização do clima, impactam o ciclo do carbono, regulam os ecossistemas, conservam a biodiversidade e apoiam o bem-estar e a subsistência das comunidades locais. Os manguezais são alguns dos sumidouros de carbono baseados na natureza mais eficazes do mundo, locais onde o CO2 é capturado e armazenado, removendo-o da atmosfera, cujas raízes cobertas por água o ano todo, armazenam CO2 no solo submerso com tronco e galhos de árvores. Florestas em climas mais secos, como da América do Norte, têm menor capacidade de absorver e armazenar CO2 do que manguezais, levando entre 50 e 100 anos a mais para capturar a mesma quantidade de carbono que área povoada de manguezais.