Opdaterede klimamodeller er sløret af videnskabelige skævheder, finder forskere

Skyer kan afkøle eller opvarme planetens overflade, en strålingseffekt, der bidrager væsentligt til det globale energibudget og kan ændres af menneskeskabt forurening. Verdens sydligste hav, passende navngivet Sydhavet og langt fra menneskelig forurening, men udsat for rigelige havgasser og aerosoler, er omkring 80 % dækket af skyer. Hvordan bidrager denne vandmasse og forholdet til skyer til verdens skiftende klima?

Forskere arbejder stadig på at finde ud af det, og de er nu et skridt nærmere, takket være et internationalt samarbejde, der identificerer kompensationsfejl i udbredte klimamodelprotokoller kendt som CMIP6. Forskerne offentliggjorde deres resultater den 20. september i Advances in Atmospheric Sciences .

"Sky- og strålingsforstyrrelser over det sydlige ocean har været et langvarigt problem i de seneste generationer af globale klimamodeller," sagde den korresponderende forfatter Yuan Wang, nu lektor ved Institut for Jord-, Atmosfæriske og Planetariske Videnskaber ved Purdue University . "Efter de seneste CMIP6-modeller blev frigivet, var vi spændte på at se, hvordan de klarede sig, og om de gamle problemer stadig var der."

CMIP6, et projekt under World Climate Research Program, giver mulighed for systematisk vurdering af klimamodeller for at belyse, hvordan de sammenlignes med hinanden og data fra den virkelige verden. I denne undersøgelse analyserede Wang og forskerne fem af CMIP6-modellerne, der har til formål at tjene som standardreferencer.

Wang sagde, at forskerne også var motiveret af andre undersøgelser på området, der peger på det sydlige oceans skydækning som en medvirkende faktor til nogle CMIP6-modellers høje følsomhed, når simuleringerne forudsiger en overfladetemperatur, der stiger for hurtigt i forhold til hastigheden af ​​øget stråling . Med andre ord, hvis de simuleres forkert, kan det sydlige Oceans skyer kaste en skygge af tvivl om fremskrivningen af ​​fremtidige klimaændringer.

"Dette papir understreger at kompensere for fejl i skyens fysiske egenskaber på trods af en generel forbedring af strålingssimulering over det sydlige ocean," sagde Wang. "Med rumsatellitobservationer er vi i stand til at kvantificere disse fejl i de simulerede skymikrofysiske egenskaber, herunder skyfraktion, skyvandindhold, skydråbestørrelse og mere, og yderligere afsløre, hvordan hver enkelt af dem bidrager til den totale bias i skyens strålingseffekt. "

Skyens strålingseffekt - hvordan skyer forstyrrer strålingen for at varme eller afkøle overfladen - er i høj grad bestemt af skyens fysiske egenskaber. "Sky strålingseffekter i CMIP6 er sammenlignelige med satellitobservationer, men vi fandt ud af, at der er store kompenserende skævheder i skyfraktionens flydende vandvej og dråbeeffektiv radius," sagde Wang. "Den største implikation er, at selvom de seneste CMIP-modeller forbedrer simuleringen af ​​deres middeltilstande, såsom strålingsfluxer i toppen af ​​atmosfæren, er de detaljerede skyprocesser stadig af stor usikkerhed."

Ifølge Wang forklarer denne uoverensstemmelse også delvist, hvorfor vurderingerne af modellens klimafølsomhed ikke fungerer så godt, da disse vurderinger er afhængige af modellens detaljerede fysik – snarere end den gennemsnitlige tilstandspræstation – for at evaluere den overordnede effekt på klimaet.

"Vores fremtidige arbejde vil sigte mod at fastlægge individuelle parameteriseringer, der er ansvarlige for disse skævheder," sagde Wang. "Forhåbentlig kan vi arbejde tæt sammen med modeludviklere for at få dem løst. Det ultimative mål med enhver modelevalueringsundersøgelse er trods alt at hjælpe med at forbedre disse modeller."

Andre bidragydere omfatter Lijun Zhao og Yuk L. Yung, afdeling for geologi og planetarisk videnskab, California Institute of Technology; Chuanfeng Zhao, Institut for Atmosfæriske og Oceaniske Videnskaber, School of Physics, Peking University; og Xiquan Dong, Institut for Hydrologi og Atmosfæriske Videnskaber, University of Arizona. + Udforsk yderligere

Forskere opdager koblet skyform, atmosfærisk cirkulation og havis i den antarktiske vinter