Uberørte miljøer tilbyder et vindue til vores overskyede fortid

En ny undersøgelse bruger satellitdata over den sydlige halvkugle til at forstå den globale skysammensætning under den industrielle revolution. Denne forskning tackler en af ​​de største usikkerheder i nutidens klimamodeller - den langsigtede effekt af små atmosfæriske partikler på klimaændringer.

Klimamodeller inkluderer i øjeblikket den globale opvarmningseffekt af drivhusgasser samt de afkølende virkninger af atmosfæriske aerosoler. De små partikler, der udgør disse aerosoler, er produceret af menneskeskabte kilder såsom emissioner fra biler og industri, samt naturlige kilder som planteplankton og havsprøjt.

De kan direkte påvirke strømmen af ​​sollys og varme i jordens atmosfære samt interagere med skyer. En af måderne, de gør dette på, er ved at styrke skyernes evne til at reflektere sollys tilbage i rummet ved at øge deres dråbekoncentration. Dette køler igen planeten. Mængden af ​​sollys, der reflekteres til rummet, henvises til Jordens albedo.

Imidlertid, der har været ekstremt begrænset forståelse af, hvordan aerosolkoncentrationen har ændret sig mellem den tidlige industrielle tid og i dag. Denne mangel på information begrænser klimamodellernes evne til nøjagtigt at estimere de langsigtede virkninger af aerosoler på globale temperaturer - og hvor stor en effekt de kan have i fremtiden.

Nu, en international undersøgelse ledet af universiteterne i Leeds og Washington har erkendt, at fjerntliggende, uberørte dele af den sydlige halvkugle giver et vindue til, hvordan den tidlige industrielle atmosfære så ud.

Holdet brugte satellitmålinger af koncentrationen af ​​skydråber i atmosfæren over den nordlige halvkugle - stærkt forurenet med nutidens industrielle aerosoler - og over det relativt uberørte Sydhav.

De brugte disse målinger til at kvantificere de mulige ændringer på grund af industrielle aerosoler i Jordens albedo siden 1850.

Resultaterne, offentliggjort i dag i tidsskriftet PNAS , tyder på, at de tidlige industrielle aerosolkoncentrationer og antallet af skydråber var meget højere, end det i øjeblikket estimeres af mange globale klimamodeller. Dette kan betyde, at menneskeskabte atmosfæriske aerosoler ikke har så stærk en kølende effekt, som nogle klimamodeller anslår. Undersøgelsen tyder på, at effekten sandsynligvis vil være mere moderat.

Medforfatter, Daniel McCoy, Forskningsstipendiat ved School of Earth and Environment i Leeds, sagde:"Begrænsninger i vores evne til at måle aerosoler i den tidlige industrielle atmosfære har gjort det svært at reducere usikkerheden i, hvor meget opvarmning der vil være i det 21. århundrede.

"Iskerner giver kuldioxidkoncentrationer fra årtusinder i fortiden, men aerosoler hænger ikke rundt på samme måde. En måde, hvorpå vi kan prøve at se tilbage i tiden, er at undersøge en del af atmosfæren, som vi endnu ikke har forurenet.

"Disse fjerntliggende områder giver os et indblik i vores fortid, og dette hjælper os med at forstå klimarekorden og forbedre vores forudsigelser om, hvad der vil ske i fremtiden."

Medforfatter, Isabel McCoy, fra Atmospheric Sciences Department i Washington, sagde:"En af de største overraskelser for os var, hvor høj koncentrationen af ​​skydråber er i det sydlige Oceans skyer. Den måde, hvorpå koncentrationen af ​​skydråber stiger om sommeren, fortæller os, at havbiologi spiller en vigtig rolle i at indstille skyens lysstyrke i uforurenet oceaner nu og i fortiden.

"Vi ser høje skydråberkoncentrationer i satellit- og flyobservationer, men ikke i klimamodeller. Dette tyder på, at der er huller i modelrepræsentationen af ​​aerosol-sky-interaktioner og aerosolproduktionsmekanismer i uberørte miljøer.

"Når vi fortsætter med at observere uberørte miljøer gennem satellit, fly, og jordplatforme, vi kan forbedre repræsentationen af ​​de komplekse mekanismer, der styrer skyens lysstyrke i klimamodeller og øge nøjagtigheden af ​​vores klimafremskrivninger."

Medforfatter Leighton Regayre, en forskningsstipendiat også fra School of Earth and Environment i Leeds, sagde:"Videnskaben, der understøtter vores klimamodeller, forbedres hele tiden. Disse modeller tackler nogle af de mest presserende og komplekse miljøspørgsmål i den moderne æra, og klimaforskere har altid været på forkant med det faktum, at der eksisterer usikkerheder.

"Vi vil kun nå de svar, vi har brug for for at bekæmpe den globale opvarmning, ved regelmæssigt at udspørge videnskaben. Vores team brugte millioner af varianter af en model til at udforske alle de potentielle usikkerheder, hvad der svarer til at have et klinisk forsøg med millioner af deltagere.

"Vi håber, at vores resultater, sammen med undersøgelser af den detaljerede proces med aerosolproduktion og aerosol-sky-interaktioner i uberørte miljøer, som vores arbejde har motiveret, vil hjælpe med at guide udviklingen af ​​den næste generation af klimamodeller."

Artiklen "The hemispheric contrast in cloud microphysical properties constrains aerosol forcering" er udgivet i PNAS , 27. juli 2020.