Para calcular la subida de temperatura en la atmósfera debido a la concentración de dióxido de carbono (CO2), puedes utilizar varios enfoques, desde modelos climáticos complejos hasta fórmulas simplificadas basadas en principios de la física atmosférica. Un método simplificado es la regla de Clausius-Clapeyron, que se usa para estimar cambios en la temperatura debido a cambios en la concentración de gases de efecto invernadero, pero este método tiene limitaciones significativas para predecir cambios de temperatura específicos debido a su naturaleza simplificada.
Una forma más precisa de calcular el impacto del CO2 en la temperatura atmosférica es a través de la sensibilidad climática. La sensibilidad climática se define como el cambio en la temperatura media global de la superficie que resultaría de un doblamiento de la concentración de CO2 en la atmósfera respecto a niveles preindustriales (aproximadamente de 280 ppm a 560 ppm).
Un valor comúnmente usado para la sensibilidad climática es de aproximadamente 3°C para un doblamiento de la concentración de CO2, aunque los estudios sugieren un rango de 1.5°C a 4.5°C debido a incertidumbres en los procesos de retroalimentación. Este valor implica que si la concentración de CO2 en la atmósfera se duplica y se mantiene allí, la temperatura promedio global aumentará en alrededor de 3°C en un periodo de tiempo (varios décadas a siglos) necesario para que el sistema climático se ajuste completamente al nuevo equilibrio.
Para calcular cambios en la temperatura basados en un aumento específico de CO2 que no sea un doblamiento, se pueden usar fórmulas logarítmicas que toman en cuenta la relación no lineal entre la concentración de CO2 y el forzamiento radiativo (la diferencia entre la energía solar absorbida por la Tierra y la energía irradiada de vuelta al espacio). Una fórmula simplificada es la siguiente:
Es importante señalar que estos cálculos ofrecen una simplificación y no pueden capturar completamente la complejidad de los sistemas climáticos de la Tierra, que incluyen numerosas retroalimentaciones y variaciones regionales. Para análisis detallados y predicciones precisas, se utilizan modelos climáticos complejos que requieren supercomputadoras y datos detallados sobre numerosos factores atmosféricos y terrestres.