Skydata er en guldkant for forudsigelser om klimaændringer

Skyer over det sydlige hav kan være nøglen til mere nøjagtige forudsigelser om globale klimaændringer. University of Canterbury (UC) forskere har ledet et Deep South National Science Challenge-projekt for at indsamle information om skyformationer nær Antarktis.

Som en del af sin ph.d. UC Research Associate Peter Kuma sluttede sig til andre videnskabsmænd om bord på forskningsfartøjer i hårdt sydligt hav ved hjælp af højteknologiske instrumenter til at måle skydensitet, højde og form.

Han siger, at skyer er vigtige, fordi de regulerer, hvor meget solstråling, der når jordens overflade, og absorberer også termisk stråling fra Jorden.

De kan spille en opvarmende eller afkølende rolle afhængigt af deres højde, form og tæthed.

"Skyer er den største usikkerhed for de modeller, der bruges til at beregne klimaændringer, og det sydlige Ocean er et område, hvor de kæmper mest, " siger Kuma.

"Det er et af verdens mest utilgængelige steder, så nøjagtige målinger af skyer har været svære at få og er normalt baseret på satellitoplysninger, som savner lavere niveau sky. Det kan ikke ses fra rummet, fordi det er skjult af skyer på et højere niveau, så det er vigtigt at have mere nøjagtige målinger fra jorden."

Kuma var på forskningsfartøjet Tangaroa, der besøgte Campbell Plateau i to uger i 2017, og tilbragte seks uger i Rosshavet i 2018, sammen med andre UC og National Institute of Water and Atmospheric Research (NIWA) forskere.

De brugte instrumenter som lidarer (laser "radarer") og vejrballoner til at undersøge atmosfæren, indsamler et væld af meget detaljerede oplysninger om skyernes struktur og fysik i et stort set ukendt område.

Projektet, ledet af direktør for Gateway Antarctica UC professor Adrian McDonald, var et samarbejde mellem UC, NIWA, den australske antarktiske division, University of Colorado, Boulder og New Zealands forsvarsstyrke.

Skibsbaserede observationer og data indsamlet af holdet i løbet af tre års studier i det sydlige ocean er blevet analyseret og vil nu hjælpe eksperter med præcist at forudsige virkningen af ​​stigende drivhusgasser på planeten.

Oplysningerne vil indgå i udviklingen af ​​indflydelsesrige internationale klimaændringsmodeller, som bruges af FN's Mellemstatslige Panel om Klimaændringer (IPCC).

Kuma er hovedforfatter til en artikel om undersøgelsen, der for nylig blev offentliggjort i det internationale tidsskrift Fysikkens atmosfæriske kemi .

Hovedresultatet fra holdets forskning vedrører lavtliggende stratocumulus-skyer, som er flade og dækker et stort område, er den mest udbredte i det sydlige ocean i sommermånederne.

Imidlertid, de fleste klimaændringsmodeller er baseret på simuleringer med cumulusskyer, som dækker et mindre område, men er tykkere og mere reflekterende.

De fandt New Zealand Earth System Model (NZESM), en klimamodel baseret på en britisk MetOffice klimamodel under udvikling hos NIWA og UC, simulerer for få lavtliggende skyer over det sydlige ocean.

Kuma siger, at de skibsbaserede observationer vil føre til en forbedret forståelse af, hvordan disse skyer dannes og give bedre nøjagtighed for modellerne, især når de anvendes på den sydlige halvkugle.

"Simuleringerne de brugte indeholdt relativt store fejl, som ville påvirke nøjagtigheden af ​​fremtidige klimaforandringer, især for New Zealand, som ligger tæt på det sydlige ocean."

Undervurdering af skydække forårsager fejl, der kan resultere i varme hav-overfladetemperaturforstyrrelser, undervurderet havisen, og det påvirker positionen af ​​de stærke vinde, der kredser om den sydlige halvkugle.

Kuma er fra Slovakiet og har været i New Zealand de seneste tre år. Han modtog et UC Doctoral Scholarship og finansiering gennem Deep South National Science Challenge for at fuldføre sin ph.d. i atmosfærisk fysik.

Han nød sin Southern Ocean-oplevelse på trods af de barske forhold med bølger op til fire meter høje.

"Det er et spændende sted for klimatologer at tage hen, fordi det er et meget understuderet sted på kloden."

Overraskende nok, i modsætning til mange af hans kolleger, han blev ikke søsyg på rejserne. "Jeg nyder bare at være udendørs, så for mig føltes det naturligt."