Нове дослідження виявило ключову помилку в кліматичних моделях Землі

Оскільки глобальні температури підвищуються через зміну клімату, спричинену діями людини, точні комп’ютеризовані кліматичні моделі будуть мати вирішальне значення для проливання світла на те, як наш клімат продовжуватиме розвиватися в найближчі роки.

У дослідженні, опублікованому в Journal of Geophysical Research: Atmospheres, команда під керівництвом дослідників з Департаменту наук про Землю в Ірвайні Каліфорнійського університету та Департаменту кліматичних і космічних наук і інженерії Університету Мічигану розкриває, як модель клімату, яка зараз зазвичай використовується вченими-геологами переоцінює ключову фізичну властивість кліматичної системи Землі, яка називається альбедо, тобто ступінь, до якої лід відбиває сонячне світло, що нагріває планету, у космос.

Альбедо — це міра відбивної здатності поверхні, виражена як частка вхідного сонячного випромінювання, яке відбивається цією поверхнею назад у космос. Це критичний фактор у визначенні клімату та енергетичного балансу Землі. Поверхні з високим альбедо, такі як сніг і лід, можуть відбивати велику частину сонячної енергії, що надходить, тоді як більш темні поверхні, такі як ліси чи океани, поглинають більше сонячної енергії.

«Ми виявили, що на старих моделях лід занадто відбиває приблизно на п’ять відсотків», — сказала Хлоя Кларк, науковий співробітник проекту в групі професора Чарлі Зендера Каліфорнійського університету в Ірвайні. «Відбивна здатність льоду була занадто високою».

Кількість сонячного світла, яке отримує та відбиває планета, важлива для оцінки того, наскільки планета нагріється в найближчі роки. Попередні версії моделі під назвою Energy Exascale Earth System Model (E3SM) переоцінювали альбедо, оскільки вони не враховували те, що Кларк описав як мікрофізичні властивості льоду у світі, що нагрівається.

Ці властивості включають вплив водоростей і пилу на альбедо. Темні водорості та пил можуть зробити сніг і лід менш відбиваючими та менш здатними відбивати сонячне світло.

Аналіз із використанням супутникових даних

Щоб провести аналіз, Кларк та її команда вивчили супутникові дані, щоб відстежити альбедо крижаного щита Гренландії. Вони виявили, що відбивна здатність E3SM переоцінює відбивну здатність льодового покриву, «це означає, що модель оцінює менше танення, ніж очікувалося б від мікрофізичних властивостей льоду», — сказав Кларк.

Але з новою відбивною здатністю льоду, включеною в модель, крижаний покрив Гренландії тане зі швидкістю приблизно на шість гігатонн більше, ніж у попередніх версіях моделі. Це засновано на вимірюваннях альбедо, які більше відповідають супутниковим спостереженням.

Кларк сподівається, що дослідження її команди підкреслює важливість, здавалося б, незначних властивостей, які можуть мати далекосяжні наслідки для загального клімату. «Я думаю, що наша робота допоможе моделям виконувати набагато кращу роботу, допомагаючи нам фіксувати кліматичні відгуки, пов’язані зі снігом і льодом», — сказала вона.

Далі Кларк хоче вивчити різні крижані частини планети, щоб оцінити, наскільки поширеною є розбіжність альбедо в E3SM. «Наші наступні кроки полягають у тому, щоб зробити його функціональним у всьому світі, а не тільки в Гренландії», — сказав Кларк, який також має намір порівняти нові швидкості танення льодовикового покриву Гренландії зі спостереженнями, щоб визначити, наскільки точнішим є нове альбедо льоду. «Було б корисно застосувати його до льодовиків у таких місцях, як Анди та Аляска».