En del af Stillehavet opvarmes ikke som forventet, købe hvorfor?

Avancerede klimamodeller forudsiger, at som et resultat af menneskeskabte klimaændringer, Stillehavets overflade burde blive varmere - nogle dele mere, nogle mindre, men alt varmer alligevel. Ja, de fleste regioner handler som forventet, med en vigtig undtagelse:det, forskerne kalder den ækvatoriale kolde tunge. Dette er en stribe relativt køligt vand, der strækker sig langs ækvator fra Peru til det vestlige Stillehav, over en fjerdedel af jordens omkreds. Det er produceret af ækvatorial passatvinde, der blæser fra øst til vest, hober sig varmt overfladevand op i det vestlige Stillehav, og også skubbe overfladevand væk fra selve ækvator. Dette giver plads til, at koldere vand kan vælde op fra dybet, skabe den kolde tunge.

Klimamodeller for global opvarmning - computeriserede simuleringer af, hvad forskellige dele af jorden forventes at gøre som reaktion på stigende drivhusgasser - siger, at den ækvatoriale kolde tunge, sammen med andre regioner, skulle være begyndt at varme op for årtier siden, og skulle stadig varmes nu. Men den kolde tunge er forblevet stædigt kold.

Dette bekymrer mange videnskabsmænd, fordi den kolde tunge spiller en nøglerolle i det globale klima. For eksempel, det påvirker El Niño-Sydlige Oscillation, en naturlig cyklisk styrkelse og svækkelse af passatvindene, der forårsager afkøling og opvarmning af den østlige Stillehavsoverflade hvert andet til syvende år. ENSO er verdens mesterlige vejrproducent; afhængigt af hvilken del af cyklussen den befinder sig i, dens ekkoer i atmosfæren kan bringe kraftig regn eller tørke over store dele af Amerika, østasien og østafrika. Hvorvidt den kolde tunge varmer, vil sandsynligvis påvirke vejret på tværs af enorme regioner. Deraf følgende skift kan påvirke verdens fødevareforsyninger og udbrud af farligt vejr. Men vores forudsigelser om disse skift hviler på klimamodeller.

Richard Seager, en klimaforsker ved Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory, har længe haft mistanke om, at klimamodeller tager den kolde tunge forkert. I 1997, han og hans kolleger udgav et papir, der antydede, at det slet ikke var blevet varmet i løbet af det 20. århundrede. På det tidspunkt, de fleste videnskabsmænd antog, at enhver uoverensstemmelse mellem temperaturer i den virkelige verden og dem, der forudsiges af klimamodeller, skyldtes naturlig variabilitet. Vi skulle bare vente; til sidst ville signalet om kold tungeopvarmning dukke op. Nu, to årtier senere, med mere moderne satellitdata i hånden, Observationer fra den virkelige verden afviger stadig mere tydeligt fra modellerne. Det er tid til at genoverveje, siger Seager.

I et nyt papir i bladet Natur klimaændringer , han og hans kolleger bruger forenklede modeller, der isolerer den grundlæggende dynamik i det tropiske Stillehavsatmosfære-havsystem. Disse, de siger, stemmer overens med den kolde tunges faktiske adfærd - og viser, at den er i overensstemmelse med stigende drivhusgasser.

Vi talte for nylig med Seager om klimamodeller, Stillehavsklimasystemets indviklede virkemåde, og de bredere konsekvenser for verden.

Generelt, hvor godt matcher klimamodeller observationer fra den virkelige verden?

Misforholdet mellem observerede ændringer i koldtungetemperaturen gennem de seneste årtier og modellerne er ret slående. Der er snesevis af simuleringer med flere modeller fra forskningsgrupper over hele verden. Mens disse modeller alle er tvunget af de samme historier om drivhusgasser, vulkaner, solstråling og andre kræfter, de genererer deres egen interne variabilitet. Derfor skaber de en række skøn over klimahistorien. For ændringer i koldtungetemperaturen, de observerede ændringer er i den kolde ende eller uden for modelsortimentet. Gennemsnits- eller medianmodellen siger, at den kolde tunge skulle være blevet varmet med 0,8 grader C eller mere i løbet af de sidste seks årtier, men den reelle værdi er kun 0,4 grader eller mindre.

Hvorfor er de state-of-the-art klimamodeller ude af overensstemmelse med det, vi ser?

Godt, de har været ude af kø i årtier. Dette er ikke et nyt problem. I denne avis, vi tror, ​​vi endelig har fundet ud af årsagen. Gennem flere modelgenerationer, klimamodeller har simuleret kolde tunger, der er for kolde, og som strækker sig for langt mod vest. Der er også falsk varmt vand umiddelbart syd for modellens kolde tunger, i stedet for køligt vand, der strækker sig helt til de kolde kystnære opvoksningsregioner vest for Peru og Chile. Disse overudviklede koldtunger i modellerne fører til ækvatoriale miljøer, der har for høj relativ luftfugtighed og for lave vindhastigheder. Disse gør havoverfladetemperaturen meget følsom over for stigende drivhusgasser. Derfor varmer modellen kolde tunger meget i løbet af de sidste årtier. I den virkelige verden, følsomheden er lavere, og faktisk, noget af varmen, der tilføres af stigende drivhusgasser, opvejes af opstrømningen af ​​køligt vand nedefra. Således varmer den virkelige verdens kolde tunge mindre end vandet over det tropiske vestlige Stillehav eller ud for ækvator mod nord og syd. Dette mønster af havoverfladetemperaturændringer får så passatvinden til at styrke, som løfter det kolde underjordiske vand opad, yderligere afkøling af den kolde tunge.

Hvad gør dine modeller, som de mere udbredte ikke gør?

Vores modeller går faktisk tilbage til begyndelsen af ​​1980'erne, da folk først forsøgte at bruge modeller til at forklare fænomener som El Niño-Sydlige Oscillation. Det var dengang almindeligt at gøre problemet enklere ved i modellen at antage den klimatologiske middeltilstand og blot simulere forstyrrelser deraf. Den tilgang brugte vi. Ved at gøre det, vi var i stand til at vise i vores ene simple model, at hvis vi antager den klimatiske tilstand i den virkelige verden, reaktionen på stigende drivhusgasser opvarmes overalt, men ikke på den kolde tunge. I modsætning, hvis vi antager den skæve klimatologiske tilstand i de komplekse state-of-the-art modeller, reaktionen på stigende drivhusgasser har øget opvarmningen på den kolde tunge. Derfor giver denne trip down modeling memory lane os mulighed for at diagnosticere, hvad der er galt med de komplekse modeller, der i øjeblikket bruges til klimafremskrivninger og konsekvensvurderinger.

Hvis dine ideer er rigtige, hvordan kan fremskrivninger af ENSO's fremtidige adfærd ændre sig?

Kort svar, vi ved det ikke. En ting ad gangen! Imidlertid, vi ved, at ENSOs adfærd afhænger af den gennemsnitlige tilstand, som den forstyrrer ting omkring. Hvis vi har ret i, at det tropiske Stillehav bevæger sig til en tilstand, hvor vandet varmer overalt, men ikke på den kolde tunge, og koldt underjordisk vand bliver løftet tættere på overfladen, så vil ENSO næsten helt sikkert ændre sig i amplitude, frekvens og andre måder. Vi skal finde ud af det.

Hvad er konsekvenserne for mennesker?

De er mange. Havoverfladetemperaturen i det ækvatoriale Stillehav påvirker klimaet og dets variation på verdensplan. Generelt, opvarmning af atmosfæren øger mængden af ​​fugt, luften kan indeholde, og intensiverer fugttransporten. Dette har en tendens til at gøre subtropiske tørre zoner tørrere og tropiske og våde zoner mellem breddegrader vådere. Men oven i disse ændringer vil der være regionale ændringer. Hvis den kolde tunge varmer, som de komplekse modeller siger, den skal, analogt med en El Niño-begivenhed, det vil skabe en våd tendens i nogle regioner, at opveje subtropisk tørring i det sydvestlige Nordamerika og Sydamerika. Det vil også skabe en befugtningstendens i Østafrika, men en udtørrende tendens i ækvatorial Sydamerika og Sahel. Hvis, i stedet, vi har ret, og den kolde tunge vil ikke varme så meget, derefter tørring i det sydvestlige Nordamerika, subtropiske Sydamerika og Østafrika kunne være mere alvorlige end det komplekse modelprojekt. På samme tid, Ækvatorial Sydamerika og Sahel kan se vådere forhold. Ved udvikling af klimakonsekvensvurderinger, scenarier bør ikke begrænses til de komplekse modeller. De bør også overveje det tilfælde, hvor den kolde tunge fortsætter med at ikke varme. Implikationen for modelbyggere er, at de skal finde ud af, hvorfor deres modeller har skævheder, og ordne dem.