Bildkredit: BBSO
Forskare som övervakar jordens reflektion genom att mäta månens ”jordsken” har observerat oväntat stora klimatförändringar under de senaste två decennierna. Genom att kombinera åtta år med jordskinsdata med nästan tjugo år med delvis överlappande satellitmolndata har de funnit en gradvis minskning av jordens reflektans som blev skarpare under sista delen av 1990-talet, kanske förknippat med den snabbare globala uppvärmningen de senaste åren. Överraskande visade den sjunkande reflektionen sig helt under de senaste tre åren. Sådana förändringar, som inte förstås, verkar vara en naturlig variation av jordens moln.
28 maj 2004, numret av tidskriften Science undersöker fenomenet i en artikel, "Förändringar i jordens reflektion över de senaste två decennierna", skriven av Enric Palle, Philip R. Goode, Pilar Montaes Rodriguez och Steven E. Koonin. Goode är utmärkt professor i fysik vid New Jersey Institute of Technology (NJIT), Palle och Monta = F1es Rodr = EDguez är postdoktorer vid den institutionen, och Koonin är professor i teoretisk fysik vid California Institute of Technology. Observationerna genomfördes vid Big Bear Solar Observatory (BBSO) i Kalifornien, som NJIT har drivit sedan 1997 med Goode som direktör. National Aeronautics Space Administration finansierade dessa observationer.
Teamet har återupplivat och moderniserat en gammal metod för att bestämma jordens reflektion, eller albedo, genom att observera jordsken, solljus reflekterat av jorden som kan ses som en spöklik glöd av månens "mörka sida" - eller delen av månskivan inte upplyst av solen. Som Koonin insåg för 14 år sedan kan sådana observationer vara ett kraftfullt verktyg för långsiktig klimatövervakning. "Den molnigare jorden, desto ljusare jordsken och skiftande molntäckning är ett viktigt inslag i klimatförändring," sade han.
Precision jordskenobservationer för att bestämma global reflektivitet har pågått vid BBSO sedan 1994, med regelbundna observationer som började i slutet av 1997.
”Genom att använda ett fenomen som först förklarades av Leonardo DaVinci kan vi exakt mäta globala klimatförändringar och hitta en överraskande historia av moln. Vår metod har fördelen av att vara väldigt exakt eftersom den ljusa månmånen tjänar som en standard mot vilken man kan övervaka jordsken, och ljus som reflekteras av stora delar av jorden kan observeras samtidigt, säger Goode. "Det är också billigt och kräver endast ett litet teleskop och en relativt enkel elektronisk detektor."
Genom att använda en kombination av jordskenobservationer och satellitdata på molntäcken har jordskinsgruppen bestämt följande:
Jordens genomsnittliga albedo är inte konstant från ett år till det nästa; det förändras också över decadals tider. De datormodeller som för närvarande används för att studera klimatsystemet visar inte så stor decadalskala variation av albedo.
Den årliga genomsnittliga albedoen minskade mycket gradvis från 1985 till 1995 och minskade sedan kraftigt 1995 och 1996. Dessa observerade minskningar är i stort sett förenliga med tidigare kända satellitmått för molnmängd.
Det låga albedot under 1997-2001 ökade solvärmningen i världen med en hastighet mer än dubbelt så mycket som förväntades av en fördubbling av atmosfärisk koldioxid. Denna "dimning" av jorden, som den skulle ses från rymden, är kanske kopplad till den nyligen påskyndade ökningen av genomsnittliga globala yttemperaturer.
2001-2003 såg Albedo till värden före 1995; denna "ljusning" av jorden beror sannolikt på effekten av ökad molntäckning och tjocklek.
Dessa stora variationer, som är jämförbara med de i jordens infraröda (värme) strålning som observerats i tropikerna av satelliter, utgör ett stort inflytande på jordens strålningsbudget.
"Våra resultat är bara en del av historien, eftersom jordens yttemperatur bestäms av en balans mellan solljus som värmer planeten och värme som strålas tillbaka ut i rymden, som kyler planeten," sade Palle. ”Detta beror på många faktorer utöver albedo, till exempel mängden växthusgaser (vattenånga, koldioxid, metan) som finns i atmosfären. Men dessa nya data betonar att molnen måste redovisas korrekt och illustrerar att vi fortfarande saknar den detaljerade förståelsen för vårt klimatsystem som är nödvändigt för att modellera framtida förändringar med förtroende. ”
Goode säger att jordskenobservationerna kommer att fortsätta under det kommande decenniet. ”Dessa kommer att vara viktiga för att övervaka pågående förändringar i jordens klimatsystem. Det kommer också att vara viktigt att korrelera våra resultat med satellitdata eftersom de blir tillgängliga, särskilt under de senaste åren, för att bilda en konsekvent beskrivning av den förändrade albedo. Jordskenobservationer genom en 11-årig solcykel kommer också att vara viktiga för att bedöma hypotesen påverkan av solaktivitet på klimatet. ”
Monta = F1es Rodr = EDguez säger att för att genomföra framtida observationer arbetar teamet för att etablera ett globalt nätverk av observationsstationer. "Dessa skulle möjliggöra kontinuerlig övervakning av albedo under stora delar av varje månmånad och skulle också kompensera för lokala väderförhållanden som ibland förhindrar observationer från en given plats."
BBSO-observationer kompletteras för närvarande med andra från Krim i Ukraina, och det kommer snart att finnas observationer från Yunnan i Kina. En ytterligare förbättring kommer att vara att automatisera de aktuella manuella observationerna helt. Ett prototyp-robotteleskop konstrueras och teamet söker medel för att konstruera, kalibrera och distribuera ett nätverk på åtta runt om i världen.
"Även när det vetenskapliga samfundet erkänner sannolikheten för mänskliga effekter på klimatet, måste det bättre dokumentera och förstå klimatförändringar," sade Koonin. "Våra pågående jordskalningsmätningar kommer att vara en viktig del av den processen."
Originalkälla: Caltech News Release
