Porque el CO₂ actúa de forma distinta según la densidad del aire. En la troposfera, donde el aire es denso y llega mucha radiación infrarroja desde la superficie, el CO₂ absorbe ese calor y lo reemite en todas direcciones: el balance neto es calentamiento. En la estratosfera, donde el aire es muy tenue y apenas llega radiación desde abajo, el CO₂ funciona sobre todo como emisor: radia energía al espacio con más eficacia de la que recibe, y el balance neto es enfriamiento. Más CO₂ significa, a la vez, más manta abajo y mejor radiador arriba.

Porque un aumento de la radiación solar calentaría toda la columna atmosférica, y de hecho calentaría antes y más la estratosfera, que es la que recibe primero la radiación entrante y donde el ozono absorbe el ultravioleta. Lo que miden los satélites desde 1979 es lo contrario: la troposfera se calienta unos 0,14 °C por década mientras la estratosfera baja se enfría en torno a 0,3 °C por década. Ese patrón vertical opuesto es incompatible con un forzamiento solar y solo lo produce un aumento de gases de efecto invernadero.

Es un patrón observable que permite distinguir entre causas posibles, no solo constatar que hay un cambio. Una correlación dice que dos cosas se mueven juntas; una huella digital dice qué hipótesis quedan descartadas por la forma concreta del dato. El contraste troposfera-estratosfera es la huella más conocida, pero hay más: que las noches se calienten más rápido que los días, que el Ártico se caliente tres veces más rápido que la media o que el δ¹³C del CO₂ atmosférico caiga mientras el CO₂ sube.

Depende de la altura. En la estratosfera baja (unos 15-25 km, el canal TLS de los satélites) la tendencia ronda los −0,3 °C por década desde 1979. Más arriba el enfriamiento se acelera: en torno a la estratopausa, a unos 50 km, los instrumentos de sondeo del limbo miden entre −0,5 y −1 °C por década. Es exactamente el gradiente que predicen los modelos radiativos: cuanto más tenue es el aire, más domina el papel del CO₂ como emisor.

Sí, y conviene decirlo. La destrucción de ozono estratosférico por los CFC contribuyó a una parte importante del enfriamiento de la estratosfera baja entre 1979 y mediados de los noventa, porque menos ozono significa menos absorción de radiación ultravioleta. Desde el Protocolo de Montreal el ozono se está recuperando y, aun así, la estratosfera sigue enfriándose, sobre todo en sus niveles altos, donde el papel del ozono es menor y el del CO₂ es dominante. Separar ambas contribuciones es uno de los trabajos finos de la ciencia atmosférica, y el resultado no cambia la conclusión: la parte que persiste es la que corresponde a los gases de efecto invernadero.

Desde finales de 1978 los satélites de la NOAA llevan instrumentos de microondas (MSU y su sucesor AMSU) que miden la emisión del oxígeno atmosférico en distintas frecuencias. Cada frecuencia corresponde a una capa de la atmósfera, de modo que el mismo instrumento devuelve a la vez la temperatura de la troposfera y la de la estratosfera. Los dos grupos que procesan esa señal de forma independiente son RSS (Remote Sensing Systems) y UAH (Universidad de Alabama en Huntsville), y sus resultados se pueden contrastar con el reanálisis ERA5 de Copernicus.

Sí. Los espectrómetros infrarrojos en órbita miden la radiación que la Tierra emite al espacio longitud de onda por longitud de onda. En la banda de 15 micrómetros, donde absorbe el CO₂, aparece una muesca: energía que no llega a salir. Al comparar las mediciones del satélite IRIS de 1970 con las del IMG de 1997 y las del AIRS actual, esa muesca es cada vez más profunda. Es la observación directa del mecanismo, no una inferencia estadística.