Энергетический дисбаланс на Земле увеличился вдвое

Анимированное изображение щелчка: сравнение перекрывающихся оценок за 1 год с 6-месячными интервалами чистого годового потока энергии в верхних слоях атмосферы от CERES (сплошная оранжевая линия) и оценки потребления энергии климатической системой Земли (сплошная бирюзовая линия) при мониторинге на месте линия). Предоставлено: НАСА / Тим Марвел.

Исследователи обнаружили, что энергетический дисбаланс Земли почти удвоился за 14-летний период с 2005 по 2019 год.

Климат Земли определяется тонким балансом между количеством солнечной лучистой энергии, поглощаемой в атмосфере и на поверхности, и количеством теплового инфракрасного излучения, испускаемого с Земли в космос. Положительный энергетический дисбаланс означает, что система Земли набирает энергию, вызывая нагревание планеты. Удвоение энергетического дисбаланса является предметом недавнего исследования, результаты которого были опубликованы 15 июня 2021 года в Письма о геофизических исследованиях.

Ученые NASA и NOAA сравнили данные двух независимых измерений. Система спутниковых датчиков NASA Cloud and Earth Radiant Energy System (CERES) измеряет количество энергии, поступающей и покидающей земную систему. Кроме того, данные с глобального набора океанских буев, называемого Арго, позволяют точно оценить скорость нагрева мирового океана. Поскольку примерно 90 процентов избыточной энергии из-за энергетического дисбаланса попадает в океан, общие тенденции приходящей и исходящей радиации должны в целом согласовываться с изменениями теплосодержания океана.

«Два очень независимых взгляда на изменения энергетического дисбаланса на Земле действительно согласуются друг с другом, и оба они демонстрируют эту очень большую тенденцию, которая вселяет в нас большую уверенность в том, что то, что мы наблюдаем, является реальным явлением», — сказал Норман Лоэб. ведущий автор исследования и главный исследователь в CERES в Исследовательском центре Лэнгли. Хэмптон НАСА, Вирджиния, «И не просто полезный инструмент». «Обнаруженные нами тенденции были несколько тревожными».

Увеличение выбросов парниковых газов, таких как углекислый газ и метан, из-за деятельности человека улавливает тепло в атмосфере, улавливая исходящую радиацию, которая может уйти в космос. Потепление приводит к другим изменениям, таким как таяние льда и снега, увеличение водяного пара и изменения облаков, которые могут еще больше повысить температуру. Энергетический дисбаланс Земли является чистым результатом всех этих факторов. Чтобы определить основные факторы, которые приводят к дисбалансу, исследователи использовали метод, который рассматривает изменения в облаках, водяном паре, совокупном вкладе газовых примесей и световом выходе Солнца, альбедо поверхности (количество света, отраженного поверхность Земли), и крошечные атмосферные частицы, называемые аэрозолями, изменения в распределении температуры на поверхности и в атмосфере.

Исследование показало, что удвоение дисбаланса отчасти является результатом увеличения выбросов парниковых газов из-за деятельности человека, также известного как влияние человека, наряду с увеличением количества водяного пара, улавливающего больше исходящей длинноволновой радиации, что еще больше способствует энергетическому дисбалансу Земли. . Кроме того, связанное с этим уменьшение облаков и морского льда приводит к увеличению поглощения солнечной энергии.

Исследователи также обнаружили, что инверсия Тихоокеанского десятилетнего колебания (PDO) из холодной фазы в теплую, вероятно, сыграла важную роль в усилении энергетического дисбаланса. PDO — это образец изменчивости климата Тихого океана. Его отпечаток пальца включает в себя огромный клин воды в восточной части Тихого океана, который проходит через холодную и теплую фазы. Эта естественная внутренняя изменчивость в системе Земли может иметь далеко идущие последствия для погоды и климата. Чрезвычайно горячая фаза PDO, которая началась примерно в 2014 году и продолжалась до 2020 года, вызвала повсеместное уменьшение облачности над океаном и аналогичное увеличение поглощения солнечной радиации.

«Вероятно, это комбинация человеческого влияния и внутреннего разнообразия», — сказал Леб. «В течение этого периода они оба вызывают повышение температуры, что приводит к довольно значительному изменению энергетического дисбаланса Земли. Масштабы повышения беспрецедентны».

Леб предупреждает, что это исследование — всего лишь моментальный снимок долгосрочного изменения климата, и что невозможно с какой-либо уверенностью предсказать, как могут выглядеть ближайшие десятилетия, чтобы сбалансировать энергетический бюджет Земли. Однако исследование пришло к выводу, что, если скорость поглощения тепла не снизится, ожидаются более серьезные изменения климата, чем те, которые происходят на самом деле.

«Длинные и высоко интегрированные записи Арго и CERES позволили нам выявлять энергетические дисбалансы на Земле с возрастающей точностью, а также изучать различия и тенденции с более глубоким пониманием во времени». Сказал Грегори Джонсон, соавтор исследования и физический океанограф Тихоокеанской лаборатории морской среды Национального управления океанических и атмосферных исследований в Сиэтле, штат Вашингтон. «Наблюдение за величиной и изменениями этого энергетического дисбаланса жизненно важно для понимания меняющегося климата Земли».

Источник: «Спутниковые и океанические данные показывают значительное увеличение скорости потепления Земли» Норман Дж. Леб, Грегори К. Джонсон, Тайлер Дж. Торсен, Джон М. Лайман, Фред Дж. Роуз и Сиги Като, 15 июня 2021 г., Письма о геофизических исследованиях.
DOI: 10.1029 / 2021GL093047