Kodėl Antarktida taip svarbi?
Antarktidos ir Pietų vandenyno debesys – vienas didžiausių neapibrėžtumų, kai kalbama apie pasaulio klimato prognozes. Nors modeliai dažnai atkuria bendrą debesuotumo vaizdą, jie gali klaidingai įvertinti, kiek šilumos iš atmosferos pasiekia paviršių.
Nauja analizė, paremta Japonijos Antarktidos ekspedicijos JARE64 matavimais, rodo, kad neatitikimai ypač ryškūs energijos balanse. Tai reiškia, kad net ir „teisingai“ pavaizduoti debesys modeliuose gali duoti neteisingą šilumos srautų rezultatą.
Ekspedicijos duomenys atskleidė spragą
Matavimai buvo atliekami ledlaužyje R/V Shirase nuo 2022 metų gruodžio iki 2023 metų kovo. Mokslininkai registravo debesų savybes, atmosferos temperatūrą ir drėgmę, spinduliuotę paviršiuje bei aerozolių, ore esančių smulkių dalelių, koncentraciją.
Surinkti duomenys buvo palyginti su dviem plačiai naudojamais atmosferos duomenų rinkiniais ERA5 ir MERRA-2, taip pat su klimato modeliu CAM-ATRAS. Visi trys šaltiniai gana neblogai atkartojо bendrą debesų pasiskirstymą, tačiau atsirado esminiai skirtumai detalėse.
ERA5 ir MERRA-2 dažniau nei realybėje „matė“ žemus debesis virš Pietų vandenyno. CAM-ATRAS geriau atitiko stebėjimus tiek pagal debesų dažnį, tiek pagal fazę, tai yra santykį tarp skystų vandens lašelių ir ledo kristalų.
Didžiausia bėda – šilumos srautai
Didžiausias neatitikimas paaiškėjo vertinant energiją: visi analizuoti modeliai ir duomenų rinkiniai nuvertino ilgabangės atmosferos spinduliuotės kiekį, pasiekiantį paviršių. Kitaip tariant, skaičiavimai rodė per mažai iš dangaus sklindančios šilumos net tada, kai modeliai prognozavo daug žemų debesų.
Viena galimų priežasčių – netiksliai pavaizduota debesų mikrostruktūra. Jei modelyje debesyse „per daug“ ledo ir „per mažai“ skysto vandens, tokie debesys gali išspinduliuoti mažiau šiluminės energijos žemyn, nei vyksta realybėje.
Prie problemos prisideda ir atmosferos temperatūros paklaidos: jei modeliai turi tendenciją „atšaldyti“ orą, spinduliuotės balansas natūraliai bus iškreiptas. Šie du veiksniai kartu gali reikšmingai paveikti skaičiavimus, susijusius su ledo danga ir regiono šiltėjimo tempu.
Tyrėjai atskirai įvertino aerozolių poveikį, nes tokios dalelės gali keisti debesų formavimąsi ir jų savybes. ERA5 ir MERRA-2 aerozolių koncentracijos buvo didesnės nei išmatuotos ekspedicijos metu, todėl CAM-ATRAS modelyje buvo imituotas didesnis aerozolių kiekis.
Padidinus aerozolių emisijas modelyje, iš tiesų formavosi daugiau žemų debesų, tačiau tai tik ribotai pakeitė paviršių pasiekiantį spinduliuotės kiekį. Tai rodo, kad vien debesų „skaičiaus“ koregavimas problemos neišsprendžia, svarbios ir jų fizinės savybės.
Šios išvados svarbios ne tik Antarktidai: Pietų vandenynas veikia pasaulinę šilumos apytaką ir daro įtaką tam, kaip greitai šyla planeta. Debesys čia vienu metu atlieka dvi priešingas funkcijas: atspindi Saulės šviesą, bet kartu sugeria ir spinduliuoja šilumą, todėl net maža klaida gali turėti didelį efektą prognozėms.
Mokslininkai pabrėžia, kad viena pagrindinių priežasčių, kodėl modeliai klysta, yra tiesioginių stebėjimų trūkumas Antarktidoje ir aplinkiniuose vandenyse. Pasak jų, geriau išnaudojant jau surinktus, bet iki šiol nepakankamai įtrauktus matavimus, būtų galima sumažinti modelių paklaidas ir patikslinti ateities klimato scenarijus.