Źródło zdjęcia: BBSO
Naukowcy, którzy monitorują odbicie Ziemi przez pomiar „światła słonecznego” księżyca, zaobserwowali nieoczekiwanie duże wahania klimatu w ciągu ostatnich dwóch dekad. Łącząc osiem lat danych o nasłonecznieniu z prawie dwudziestoma latami częściowo pokrywających się danych chmur satelitarnych, odkryli stopniowy spadek współczynnika odbicia Ziemi, który stał się ostrzejszy w ostatniej połowie lat 90., być może związany z przyspieszonym globalnym ociepleniem w ostatnich latach. Co zaskakujące, spadek odbicia całkowicie się odwrócił w ciągu ostatnich trzech lat. Takie niezrozumiałe zmiany wydają się naturalną zmiennością chmur Ziemi.
Wydanie czasopisma Science z 28 maja 2004 r. Analizuje to zjawisko w artykule „Zmiany w odbiciu Ziemi w ciągu ostatnich dwóch dekad”, napisanym przez Enrica Palle, Philipa R. Goode'a, Pilara Montaesa Rodrigueza i Stevena E. Koonina. Goode jest wybitnym profesorem fizyki w New Jersey Institute of Technology (NJIT), Palle i Monta = F1es Rodr = EDguez są doktorantami w tej instytucji, a Koonin jest profesorem fizyki teoretycznej w California Institute of Technology. Obserwacje przeprowadzono w Big Bear Solar Observatory (BBSO) w Kalifornii, które NJIT działa od 1997 roku, a Goode jest jego dyrektorem. National Aeronautics Space Administration sfinansował te obserwacje.
Zespół odnowił i zmodernizował starą metodę określania współczynnika odbicia Ziemi lub albedo, obserwując światło słoneczne Ziemi, światło słoneczne odbite przez Ziemię, które można postrzegać jako upiorny blask „ciemnej strony” księżyca - lub części dysku księżycowego oświetlony przez słońce. Jak zauważył Koonin około 14 lat temu, takie obserwacje mogą być potężnym narzędziem do długoterminowego monitorowania klimatu. „Im bardziej zachmurzona jest ziemia, tym jaśniejsze jest światło słoneczne, a zmiana zachmurzenia jest ważnym elementem zmieniającego się klimatu” - powiedział.
Precyzyjne obserwacje promieni słonecznych w celu ustalenia globalnego współczynnika odbicia są prowadzone w BBSO od 1994 r., A regularne obserwacje rozpoczynają się pod koniec 1997 r.
„Wykorzystując zjawisko wyjaśnione po raz pierwszy przez Leonarda Da Vinci, możemy precyzyjnie zmierzyć globalne zmiany klimatu i znaleźć zaskakującą historię chmur. Nasza metoda ma tę zaletę, że jest bardzo precyzyjna, ponieważ jasny półksiężyc księżycowy służy jako standard do monitorowania światła słonecznego, a światło odbite przez duże części Ziemi można obserwować jednocześnie ”, powiedział Goode. „Jest także niedrogi, wymaga jedynie małego teleskopu i stosunkowo prostego detektora elektronicznego.”
Wykorzystując połączenie obserwacji Ziemi i danych satelitarnych dotyczących zachmurzenia, zespół Earthshine ustalił, co następuje:
Średnie albedo na Ziemi nie jest stałe z roku na rok; zmienia się również w dziesięcioleciu. Modele komputerowe stosowane obecnie do badania systemu klimatycznego nie wykazują tak dużej zmienności albedo w skali dekadalnej.
Średnia roczna albedo spadała bardzo stopniowo w latach 1985–1995, a następnie gwałtownie spadała w latach 1995–1996. Obserwowane spadki są zasadniczo zgodne z wcześniej znanymi satelitarnymi miarami wielkości chmur.
Niskie albedo w latach 1997-2001 zwiększyło ogrzewanie słoneczne kuli ziemskiej w tempie ponad dwukrotnie większym niż oczekiwano po podwojeniu atmosferycznego dwutlenku węgla. To „przyciemnienie” Ziemi, jak można by to zobaczyć z kosmosu, jest prawdopodobnie związane z niedawnym przyspieszonym wzrostem średnich globalnych temperatur na powierzchni.
W latach 2001-2003 nastąpiło odwrócenie wartości albedo do wartości sprzed 1995 r .; to „rozjaśnienie” Ziemi najprawdopodobniej wynika z efektu zwiększonego zachmurzenia i grubości chmur.
Te duże zmiany, które są porównywalne z tymi w ziemskim promieniowaniu podczerwonym (cieplnym) obserwowanym w tropikach przez satelity, mają duży wpływ na budżet promieniowania na Ziemię.
„Nasze wyniki to tylko część historii, ponieważ temperatura powierzchni Ziemi zależy od równowagi między światłem słonecznym, które ogrzewa planetę, a ciepłem wypromieniowanym z powrotem w przestrzeń kosmiczną, co chłodzi planetę”, powiedział Palle. „Zależy to od wielu czynników oprócz albedo, takich jak ilość gazów cieplarnianych (para wodna, dwutlenek węgla, metan) obecnych w atmosferze. Ale te nowe dane podkreślają, że chmury muszą być odpowiednio rozliczane, i pokazują, że wciąż brakuje nam szczegółowego zrozumienia naszego systemu klimatycznego niezbędnego do pewnego modelowania przyszłych zmian. ”
Goode mówi, że obserwacje promieni słonecznych będą kontynuowane przez następną dekadę. „Będą one ważne dla monitorowania bieżących zmian w systemie klimatycznym Ziemi. Konieczne będzie również skorelowanie naszych wyników z danymi satelitarnymi, gdy będą one dostępne, szczególnie w ostatnich latach, w celu uzyskania spójnego opisu zmieniającego się albedo. Obserwacje Ziemi za pomocą 11-letniego cyklu słonecznego będą również ważne dla oceny hipotetycznych wpływów aktywności słonecznej na klimat. ”
Monta = F1es Rodr = EDguez mówi, że aby przeprowadzić przyszłe obserwacje, zespół pracuje nad stworzeniem globalnej sieci stacji obserwacyjnych. „Umożliwiłyby one ciągłe monitorowanie albedo przez większą część każdego miesiąca księżycowego, a także kompensowałyby lokalne warunki pogodowe, które czasami uniemożliwiają obserwacje z danego miejsca.”
Obserwacje BBSO są obecnie uzupełniane innymi z Krymu na Ukrainie, a wkrótce pojawią się również obserwacje z Yunnan w Chinach. Kolejnym ulepszeniem będzie pełne zautomatyzowanie bieżących ręcznych obserwacji. Powstaje prototypowy robotyczny teleskop, a zespół szuka funduszy na budowę, kalibrację i rozmieszczenie sieci złożonej z ośmiu osób na całym świecie.
„Nawet gdy społeczność naukowa uznaje prawdopodobieństwo wpływu człowieka na klimat, musi lepiej dokumentować i rozumieć zmiany klimatu”, powiedział Koonin. „Nasze bieżące pomiary promieni słonecznych będą ważną częścią tego procesu.”
Oryginalne źródło: Caltech News Release
