Mówiąc krótko, modele klimatyczne potrafią odtworzyć ogólny układ zachmurzenia, lecz jednocześnie nieprawidłowo obliczają ilość ciepła docierającego do powierzchni. Do takich wniosków doszedł zespół badawczy z National Institute of Polar Research i Nagoya University, którego członkowie przeanalizowali dane zebrane podczas ekspedycji JARE64.
Czytaj też:Skorupa ziemska otwiera się pod Włochami. Geolodzy rozwikłali zagadkę Apeninów
Pomiary odbywały się na pokładzie lodołamacza R/V Shirase od grudnia 2022 roku do marca 2023 roku. Naukowcy rejestrowali między innymi właściwości chmur, temperaturę i wilgotność atmosfery, promieniowanie docierające do powierzchni oraz stężenie aerozoli, czyli drobnych cząstek unoszących się w powietrzu.
Następnie wyniki porównali z dwoma popularnymi zestawami danych dotyczących atmosfery, ERA5 i MERRA-2, oraz z modelem klimatycznym CAM-ATRAS. Wszystkie trzy były w stanie stosunkowo dobrze odtworzyć ogólny rozkład chmur nad Oceanem Południowym. Pojawiła się jednak istotna różnica. ERA5 i MERRA-2 wskazywały na występowanie niskich chmur częściej, niż obserwowano je podczas rzeczywistych pomiarów. Model CAM-ATRAS znacznie lepiej odpowiadał obserwacjom zarówno pod względem częstotliwości występowania chmur, jak i ich fazy, czyli proporcji między kroplami wody a kryształkami lodu.
Jeszcze większy problem wyszedł na jaw przy analizie energii. Wszystkie badane modele i zestawy danych zaniżały ilość długofalowego promieniowania atmosferycznego docierającego do powierzchni. Oznacza to, że nawet gdy symulacje przewidywały dużą liczbę niskich chmur, nadal obliczały zbyt małą ilość ciepła kierowanego w dół.
Jednym z powodów może być niewłaściwe przedstawianie samej struktury chmur. Jeżeli w modelu znajduje się zbyt dużo lodu zamiast ciekłych kropelek wody, chmury mogą emitować w kierunku powierzchni mniej energii cieplnej. Dodatkowo modele wykazywały tendencję do zaniżania temperatury atmosfery. Oba czynniki razem mogą prowadzić do istotnych błędów w bilansie energetycznym regionu.
Czytaj też:Etiopia posadzi 50 miliardów drzew. Trwa wielka akcja zalesiania
Naukowcy przyjrzeli się również aerozolom. Ich stężenia w ERA5 i MERRA-2 były wyższe niż wartości zmierzone podczas ekspedycji. Badacze sprawdzili więc, jak zwiększenie emisji aerozoli w modelu CAM-ATRAS wpłynie na zachmurzenie. Większa ilość aerozoli rzeczywiście prowadziła do powstawania większej liczby niskich chmur, lecz wpływ na promieniowanie docierające do powierzchni pozostawał ograniczony. Samo zwiększenie liczby chmur nie rozwiązywało więc problemu.
Tego rodzaju ustalenia powinny mieć duże znaczenie dla przyszłych prognoz dotyczących Antarktydy i Oceanu Południowego. Chmury odgrywają kluczową rolę w regulowaniu temperatury, ponieważ z jednej strony odbijają światło słoneczne, a z drugiej pochłaniają oraz emitują promieniowanie cieplne. Błędy w ich opisie mogą przekładać się na obliczenia dotyczące ocieplenia, zmian pokrywy lodowej i zmienności klimatu. Jak na razie problemem pozostaje przede wszystkim niedostatek bezpośrednich obserwacji Antarktydy i otaczających ją obszarów. Według autorów nowych ustaleń wykorzystanie istniejących, lecz dotychczas niewystarczająco używanych danych obserwacyjnych powinno pomóc w ograniczeniu błędów modeli.
Źródło:Geophysical Research Letters