Vejr satellit vandrer gennem tiden, plads, forårsager forvildet opvarmning til at forurene data

I slutningen af ​​1990'erne, NOAA-14 vejrsatellitten vandrede gennem tid og rum, tilsyneladende ændrer rekorden af ​​Jordens klima, som det gik.

Designet til en bane synkroniseret med solen, NOAA-14's bane fra pol til pol skulle krydse ækvator kl. på den solbelyste side af kloden og kl. 1:30 på den mørke side, 14 gange hver dag. Et af de instrumenter, den bar, var en mikrobølgeovnsenhed (MSU), som kiggede ned på verden og indsamlede data om temperaturer i Jordens atmosfære og hvordan disse temperaturer ændrede sig gennem tiden.

Da NOAA-14 var færdig med sin levetid i 2005, imidlertid, den havde forvildet sig mod øst fra sin påtænkte bane, indtil den krydsede ækvator ikke kl. 1:30, men cirka kl. 8:00. Det skubbede dets tidlige eftermiddagspassage til efter mørkets frembrud og dets midt på natten målinger indtil godt efter daggry.

Fordi lokale temperaturer typisk skifter mellem 1:30 og 8:00, dette indførte falske temperaturændringer, der skulle beregnes og fjernes fra langsigtede temperatursæt, der bruger data fra satellitinstrumenter.

Driften ændrede også satellitens orientering i forhold til solen, så i stedet for at instrumenter er afskærmet mod sollys på en konsekvent måde, solens stråler toppede i uskærmede og åbne sprækker og andre steder, hvor intens sollys kunne påvirke sensorerne. Det varmede MSU'en, hvilket fik den til at se på atmosfærens midt-troposfære (fra overfladen op til omkring 40, 000 fod) som meget lidt varmere end den faktisk var i forhold til den indledende overgangstid på 1:30.

Ved hjælp af data fra vejrsatellitter, der holdt sig tættere på hjemmet end NOAA-14, forskere i Earth System Science Center (ESSC) ved University of Alabama i Huntsville (UAH) har beregnet, hvor meget falsk opvarmning NOAA-14 rapporterede, så den falske opvarmning kunne fjernes fra en langsigtet global atmosfærisk temperaturrekord indsamlet af MSU's på satellitter siden midten af ​​november 1978.

Detaljer om denne forskning er blevet offentliggjort i International Journal of Remote Sensing .

Den vandrende satellit blev et problem, da Dr. John Christy, direktør for UAHs ESSC og hovedforfatter af undersøgelsen, og Dr. Roy Spencer, en forsker fra ESSC, opdaterede og reviderede UAHs satellitbaserede globale temperaturdatasæt. (Version 6.0 blev afsluttet i 2016.) Selvom de vidste, at NOAA-14 var afvejet fra dens vej, et nærmere kig viste, at den opvarmning, MSU rapporterede om NOAA-14, var ude af køl med temperaturdata indsamlet af instrumenter på andre NOAA-satellitter. Dette syntes at være særlig sandt i den tropiske midtroposfære.

NOAA-14 drev mere end noget andet rumfartøj, der blev brugt i dette datasæt, "sagde Christy.

"Vi kiggede på 39 års temperaturtendens, og denne vildfarne satellit påvirkede tendensen med ca. 0,05 grader Celsius (ca. 0,09 ° F) pr. årti, "sagde Christy." Over 39 år, det ville være en total opvarmning på ca. 0,2 C, eller mere end en tredjedel af en grad Fahrenheit. Og dette problem opstod, næsten det hele, i 1990'erne og begyndelsen af ​​2000'erne.

"Et vigtigt bevis, der pegede på et problem med NOAA-14-satellitten, var dens opvarmning i forhold til den nye NOAA-15-satellit, der kom ind i slutningen af ​​1990'erne, "Sagde Christy.

For at måle omfanget af problemet, efter at UAH -satellitsættet blev færdiggjort, ESSC-teamet startede med en delmængde af amerikanske vejrballoner, der ikke havde ændret hverken instrumenter eller software i mindst en stor del af perioden, NOAA-14 var i kredsløb. Vejrballoner er et nyttigt værktøj til benchmarking mod satellitdata, fordi begge indsamler temperaturer fra overfladen op gennem dybe lag af atmosfæren.

Da de amerikanske balloner viste mindre opvarmning end MSU på NOAA-14, Christy udvidede undersøgelsen til at omfatte en gruppe australske vejrballoner, der heller ikke havde ændret instrumenter i en større del af tiden, NOAA-14 var i kredsløb.

"Dette gav os to velrenommerede datasæt, der er vidt adskilt på tværs af Jordens overflade, "Så sagde Christy." Så kiggede vi også på homogeniserede data fra uafhængige grupper, der korrigerer ballondatasæt. "

Disse data fra NOAA, universitetet i Wien og University of New South Wales blev føjet til data fra tre andre grupper - Det Europæiske Center for Mellemrumsprognoser, Japan Climate Research Group og NASA - der "genanalyserer" globale vejrdata, korrigere for fejl og problemer.

UAH oprettede endda sit eget homogeniserede ballondatasæt fra rå ballondata arkiveret af NOAA, som kom fra 564 stationer rundt om i verden.

"Vi forsøgte at forstå situationen ved at sammenligne med så mange enkeltpersoner, uafhængige datasæt som muligt, "Christy sagde." Vi ved, at intet datasæt er perfekt, så sammenligning med forskellige kilder er en vigtig del af datasætanalysen. Dette giver os mulighed for at nulstille steder med den største uoverensstemmelse. Vi fandt den største forskel mellem UAH -datasættet versus andre satellitsæt - og endda nogle med balloner - blev fundet i 1990'erne og begyndelsen af ​​2000'erne, perioden med NOAA-14. "

Og NOAA-14 viste mere opvarmning end nogen af ​​ballondatasættene, samt mere opvarmning end NOAA-12 eller NOAA-15, som hver overlappede NOAA-14 på et tidspunkt i sin tid i brug. De sammenlignede også temperaturdata fra NOAA-15 med data fra NASAs kredsløbsstabiliserede AQUA-satellit.

Når UAH -teamet, ledet af Spencer, Christy og W. Daniel Braswell, bygget version 6.0 UAH -datasættet i 2016, de gjorde pludselig to ting, der begrænsede driftens indflydelse.

"Først, vi stoppede med at bruge NOAA-14 i 2001, da den var drevet til 17.00, "Christy sagde." Efter vores opfattelse, det var bare for meget drift til at have tillid til, at der kunne findes en nøjagtig korrektion. "

De anvendte også en algoritme, der minimerede forskellene mellem satellitterne, fjerner stort set NOAA-14-driften i forhold til de andre satellitter.

Dette resulterede i en langsigtet tendens til opvarmning i midten af ​​troposfæren i troperne på ca. kilder, der ikke udelukkende var satellitbaserede.

Den måde, hvorpå UAH opbyggede sit datasæt og redegjorde for disse spørgsmål, er unik blandt de fire store satellittemperaturdatasæt. De tre andre datasæt indeholder stadig alle NOAA-14-data og viser opvarmningstendenser større end tendensen vist i UAH-datasættet.

Andre satellit-kun temperaturdatasæt rapporterer tropiske opvarmningstendenser i midten af ​​troposfæren, der spænder fra +0,13 til +0,17 C pr. Årti.

"Ved ikke det på det tidspunkt, de metoder, vi brugte til at bygge det nyeste datasæt, ser ud til at have håndteret en uoverensstemmelse, der kom frem ved denne indbyrdes sammenligningsundersøgelse, "Sagde Christy.

Bemærk:Dette er ikke de lavere troposfæriske data eller den langsigtede opvarmningstendens, der rapporteres hver måned i mere end 27 år i UAHs globale temperaturrapport. Den nedre troposfære strækker sig fra jordens overflade til en højde på omkring otte kilometer (mere end 26, 000 fod).

Fordi de fleste satellitter, der kredser om jorden, har en tendens til at afvige noget fra deres påtænkte kredsløb, nye NOAA polar-kredsende vejrsatellitter, der er planlagt til opsendelse i de kommende år, vil bære det ekstra brændstof, der er nødvendigt for at holde dem tættere på hjemmet i hele deres tid i rummet.