Hvorfor skyer er den manglende brik i klimapuslespillet

Hvor meget vores verden vil varme dette århundrede afhænger af de handlinger, vi foretager os i de kommende årtier. For at holde den globale temperaturstigning under 1,5°C og undgå farlige niveauer af opvarmning, regeringer skal vide, hvor meget kulstof de kan udlede, og over hvilken tidsramme.

Men de nuværende klimamodeller er ikke enige om, hvor den grænse ligger. I ny forskning, vi opdagede en af ​​grundene til, at der er så mange skøn over, hvor meget kulstof der sikkert kan udsendes:skyernes usikre adfærd. I nogle klimamodeller skyer forstærker kraftigt opvarmningen. I andre, de har en neutral effekt eller dæmper endda opvarmningen lidt. Så hvorfor er det sandsynligt, at skyer spiller en så afgørende rolle i at afgøre vores skæbne?

Fremskrivninger fra klimamodeller afslører typisk, at globale temperaturer stiger næsten i takt med den samlede mængde kulstof, der udledes over tid. Dette er repræsenteret ved den sorte linje i grafen nedenfor. For at undgå at overskride et vist niveau af opvarmning, verden er nødt til at begrænse, hvor meget kulstof der udledes, så det forbliver inden for et bestemt kulstofbudget. I klimamodeller, hvor skyer forstærker opvarmningen, dette kulstofbudget er mindre (rød stiplet linje og pil). Hvor skyer har en næsten neutral eller dæmpende effekt, kulstofbudgettet er større (blå stiplet linje og pil).

Resterende kulstofbudgetter i klimamodelfremskrivninger

Hvorfor er skyer så vigtige?

Skyer kan fungere som en parasol, afkøling af Jorden ved at reflektere sollys væk fra planetens overflade og tilbage ud i rummet. Men de kan også fungere som et isolerende tæppe, opvarme Jorden ved at forhindre noget af varmen i vores atmosfære i at slippe ud i rummet som infrarød stråling. Denne "tæppe"-effekt er især mærkbar om vinteren, når overskyede nætter typisk er meget varmere end skyfrie.

Hvilken af ​​disse to effekter der dominerer – parasol eller tæppe – afhænger af skyernes højde og tykkelse. Som hovedregel, jo højere en sky er, jo mere effektivt er det til at forhindre varme i at slippe ud i rummet. Jo tykkere en sky er, jo bedre er den til at reflektere sollys væk fra Jordens overflade.

Høj, tynde skyer slipper sollys igennem, mens de effektivt forhindrer varme i at slippe ud i rummet som infrarød stråling, giver en netto opvarmende effekt. Lav, tykke skyer reflekterer kraftigt sollys, mens den har ringe indflydelse på infrarød stråling, der slipper ud til rummet, skabe en netto køleeffekt.

Da atmosfæren indeholder langt mere lav, tykke skyer end høje, tynde skyer, parasoleffekten dominerer, og vores planet ville være meget varmere, hvis der ikke fandtes skyer.

Skyerne ændrer sig

Global opvarmning forventes at forårsage ændringer i mængden af ​​skydække, og højden og tykkelsen af ​​disse skyer i fremtiden, at flytte balancen mellem parasol- og tæppeeffekterne af skyer. Den afsmittende effekt, dette vil have på temperaturen, er kendt som skyfeedback. Fremskrivninger af klimaændringer kan ikke ignorere cloud-feedback, da selv relativt små ændringer i skyegenskaber kan have betydelige konsekvenser for den globale temperatur.

For at forudsige, hvordan skyer vil ændre sig i fremtiden, vores forskning kombinerer beviser fra observationer og klimamodeller med teoretisk forståelse af skyfysik. Taget sammen, dette fortæller os, at skyer er mere tilbøjelige til at forstærke den globale opvarmning, end de er til at dæmpe den af ​​to grunde.

Først, dækningen af ​​lave skyer forventes at falde i troperne, efterhånden som de globale temperaturer stiger, reducere deres parasoleffekt. Sekund, det er velforstået, at høje skyer vil bevæge sig ind i højere områder af atmosfæren, når den opvarmes, gør dem mere effektive tæpper. Disse opvarmningseffekter kan afbødes lidt af en stigning i tykkelsen af ​​skyer på høje breddegrader, især over det sydlige ocean omkring Antarktis, men dette vil ikke ophæve den samlede opvarmningseffekt.

Selvom vi ved, at skyer sandsynligvis vil forstærke den globale opvarmning, der er stadig stor usikkerhed om, hvor stærk denne effekt vil være. Her er klimamodeller til lidt hjælp, da de kun kan simulere atmosfærens bulkegenskaber over skalaer på titusinder af kilometer og flere timer. Små skydråber dannes og fordamper på få minutter. Modeller savner disse små detaljer, men de er nødvendige for præcise forudsigelser.

Klimamodeller er nødt til at ty til forenklinger for at repræsentere skyer, som introducerer fejl. Da forskellige modeller gør forskellige forenklinger i deres fremstilling af cloud-processer, de laver også forskellige forudsigelser af cloud-feedback, hvilket resulterer i en række fremskrivninger af global opvarmning og forskelle i vores resterende kulstofbudget. For et givet fremtidigt scenarie for kulstofemissioner, skyer er den vigtigste enkeltfaktor bag forskellene i fremtidig opvarmning forudsagt mellem modeller.

Skal vi være bekymrede?

Klimafølsomhed, mængden af ​​langsigtet global opvarmning, der forventes, hvis vi fordobler mængden af ​​kulstof i atmosfæren, estimeres i øjeblikket til at ligge mellem 1,5° og 4,5°C. Disse konsekvenser af dette niveau af opvarmning er allerede foruroligende, men flere nye klimamodeller, der i øjeblikket udvikles af verdens førende forskere, forudser en opvarmning på over 5°C. Disse nye modeller har også en forbedret repræsentation af cloud-processer, så det tyder på, at den globale opvarmning kan være endnu værre, end vi troede.

Heldigvis, der er alternative fremskrivninger, der peger mod mere moderat opvarmning. De samme modeller med den højeste langsigtede opvarmning overvurderede også opvarmningstendenser, der allerede er blevet observeret. I mellemtiden, yderligere forskningsindsats er i gang for at fastlægge skyernes rolle i klimafølsomheden.

Det er klart, at vores planet vil fortsætte med at blive varmere, mens vi fortsætter med at udsende kulstof til atmosfæren. Men hvor meget vil forblive skrevet i skyerne.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.