Исследователи Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса определили механизм, который заставляет низкие облака и их влияние на энергетический баланс Земли по-разному реагировать на глобальное потепление в зависимости от их пространственного распределения.
Результаты показывают, что исследования, основанные исключительно на недавних наблюдаемых тенденциях, вероятно, недооценивают, насколько Земля потеплеет из-за увеличения содержания углекислого газа. Исследование опубликовано в выпуске журнала Nature Geosciences от 31 октября.
Исследование было сосредоточено на облаках, которые влияют на климат Земли, отражая поступающее солнечное излучение и уменьшая исходящее тепловое излучение. По мере того как поверхность Земли нагревается, суммарный радиационный эффект облаков также изменяется, создавая обратную связь с климатической системой. Если эти изменения облаков усиливают радиационное охлаждение Земли, они действуют как отрицательная, демпфирующая обратная связь при потеплении. В противном случае они действуют как положительная, усиливающая обратную связь на потепление. Величина глобального потепления из-за увеличения содержания углекислого газа в решающей степени зависит от знака и величины обратной связи облаков, что делает ее областью интенсивных исследований.
Исследователи показали, что сила обратной связи облаков, смоделированная моделью климата, сильно колеблется в зависимости от периода времени. Несмотря на наличие положительной обратной связи с облаками в ответ на долгосрочное прогнозируемое глобальное потепление, модель демонстрирует сильную отрицательную обратную связь с облаками за последние 30 лет. В основе этого различия лежат низкоуровневые облака в тропиках, которые сильно охлаждают планету, отражая солнечное излучение в космос.
«Сочетая моделирование климата и спутниковые наблюдения, мы обнаружили, что тенденция низкой облачности за последние три десятилетия существенно отличается от тенденции долгосрочного глобального потепления», - сказал Чэнь Чжоу, ведущий автор. бумаги.
«Ключевое различие заключается в пространственной модели глобального потепления», - сказал Марк Зелинка, климатолог LLNL и соавтор исследования. «Не все степени глобального потепления одинаковы с точки зрения их воздействия на низкие облака».
В ответ на увеличение содержания углекислого газа климатические модели предсказывают почти равномерное потепление планеты, что способствует сокращению низких облаков с высокой отражающей способностью и положительной обратной связи. Напротив, за последние 30 лет температура поверхности тропиков увеличилась в регионах, где воздух поднимается, и снизилась там, где воздух опускается. «Этот конкретный образец потепления почти оптимален для улучшения низкой облачности, потому что он повышает стабильность атмосферы на низких уровнях, которая сохраняет влажность и облачность в нижних слоях атмосферы», - сказал Стивен Кляйн, третий соавтор..
«Большинство спутниковых данных начинаются примерно с 1980 года, поэтому линейные тренды за последние три десятилетия часто используются для выводов о долгосрочном глобальном потеплении и для оценки чувствительности климата», - сказал Чен Чжоу из LLNL, ведущий автор исследования..«Наши результаты показывают, что обратная связь с облаками и чувствительность климата, рассчитанная на основе недавно наблюдаемых тенденций, могут быть занижены, поскольку характер потепления в этот период настолько уникален».
Глобальная температура постепенно повышалась по сравнению с инструментальными данными из-за увеличения концентрации парниковых газов. Но на это потепление накладываются большие колебания температуры из-за естественной внутренней изменчивости климатической системы, а также влияния извержений вулканов, аэрозольного загрязнения и солнечной изменчивости. В то время как потепление из-за CO2 имеет тенденцию быть относительно однородным в пространстве, тренды приземной температуры из-за внутренней изменчивости климата и аэрозольного загрязнения весьма неравномерны, причем тренды на одной стороне океанского бассейна часто противоположны трендам на другой. Тенденции, рассчитанные за короткие периоды времени, часто находятся под сильным влиянием других факторов, помимо CO2, и могут быть весьма вводящими в заблуждение индикаторами того, чего ожидать при глобальном потеплении, вызванном CO2.
Команда подчеркнула, что облака особенно чувствительны к тонким различиям в моделях поверхностного потепления, и исследователи должны тщательно учитывать такие эффекты моделей, делая выводы об обратной связи облаков и чувствительности климата на основе наблюдений за короткие периоды времени.