Door menselijke activiteiten zijn koolstofdioxide en andere broeikasgassen in de atmosfeer terechtgekomen, en het resultaat is een ophoping van warmte in het klimaatsysteem van de aarde, algemeen aangeduid als "opwarming van de aarde". Maar hoe snel warmt de aarde op? Dit is een belangrijke vraag voor besluitvormers, wetenschappers en het grote publiek.

Eerder, de wereldgemiddelde oppervlaktetemperatuur is op grote schaal gebruikt als een belangrijke maatstaf voor het broeikaseffect. Echter, een nieuwe studie gepubliceerd in AGU's Eos stelt een betere manier voor om de opwarming van de aarde te meten:monitoring van de verandering in de warmte-inhoud van de oceaan en de stijging van de zeespiegel. De auteurs komen uit verschillende internationale gemeenschappen, waaronder China (Institute of Atmospheric Physics, Chinese Wetenschapsacademie), de VS (NCAR, NOAA, en Universiteit van St. Thomas) en Frankrijk (Mercator Ocean).

Om te bepalen hoe snel de aarde warmte ophoopt, wetenschappers richten zich op de energie-onbalans van de aarde (EEI) - het verschil tussen inkomende zonnestraling en uitgaande langgolvige (thermische) straling. Verhogingen van de EEI zijn direct toe te schrijven aan menselijke activiteiten die de kooldioxide en andere broeikasgassen in de atmosfeer doen toenemen. Extra warmte die wordt vastgehouden door toenemende broeikasgassen komt vooral in de oceanen terecht (meer dan 90 procent wordt daar opgeslagen). Vandaar, om de opwarming van de aarde te meten, wetenschappers moeten de opwarming van de oceaan meten.

Anderzijds, de amplitude van het signaal van de opwarming van de aarde in vergelijking met natuurlijke variabiliteit (ruis) bepaalt hoe goed een metriek de opwarming van de aarde volgt. Deze studie toont aan dat de temporele evolutie van de warmte-inhoud van de oceaan een relatief hoge signaal-ruisverhouding heeft; daarom, het duurt 3,9 jaar om de trend van de opwarming van de aarde te scheiden van natuurlijke variabiliteit. evenzo, voor zeespiegelstijging, 4,6 jaar is voldoende om het signaal van klimaatverandering te detecteren. Daarentegen, door het weer, de El Niño-zuidelijke oscillatie en andere natuurlijke variabiliteitsverschijnselen ingebed in het wereldgemiddelde oppervlaktetemperatuurrecord, wetenschappers hebben minimaal 27 jaar aan gegevens nodig om een ​​robuuste trend te detecteren. Een uitstekend voorbeeld is de periode 1998-2013, toen energie werd herverdeeld binnen het systeem van de aarde en de stijging van de wereldgemiddelde oppervlaktetemperatuur vertraagde - soms een 'hiaat' genoemd.

Deze studie suggereert dat veranderingen in de warmte-inhoud van de oceaan, de dominante component van de energieonbalans van de aarde, zou een fundamentele maatstaf moeten zijn, samen met de stijging van de zeespiegel. Op basis van de recente verbeteringen van technologieën voor oceaanmonitoring, vooral na 2005 door autonome drijvers genaamd Argo, en geavanceerde methodologieën om het historische oceaantemperatuurrecord te reconstrueren, wetenschappers hebben veranderingen in de warmte-inhoud van de oceaan tot 1960 kunnen kwantificeren, hoewel er een veel schaarser historisch instrumentrecord is vóór 2005. De stijging van de zeespiegel is het best bekend sinds 1993, toen hoogtemeters voor het eerst op satellieten werden gelanceerd om waarnemingen van zeespiegelveranderingen tot op de millimeter nauwkeurig mogelijk te maken.

Volgens de meest actuele schattingen de top 10 warmste jaren van de oceaan (aangegeven door OHC-verandering op de bovenste 2000 m) zijn allemaal in het meest recente decennium na 2006, met 2015-2016 de warmste periode van de afgelopen 77 jaar. De warmteopslag in de oceaan bedraagt ​​een toename van 30,4×10 ²² Joule (J) sinds 1960, gelijk aan een verwarmingssnelheid van 0,33 Watt per vierkante meter (W m ^-2 ) gemiddeld over het gehele aardoppervlak— en 0,61 W m ^-2 na 1992. Ter vergelijking:de toename van de oceaanwarmte-inhoud die sinds 1992 in de bovenste 2000 meter is waargenomen, is ongeveer 2000 keer de totale netto-opwekking van elektriciteit door Amerikaanse nutsbedrijven in 2015.

Het is duidelijk dat wetenschappers en modelbouwers die signalen van de opwarming van de aarde zoeken, moeten bijhouden hoeveel warmte de oceaan op een bepaald moment opslaat, d.w.z. oceaanwarmte-inhoud, evenals de stijging van de zeespiegel. lokaal, in de diepe tropen, de warmte-inhoud van de oceaan houdt rechtstreeks verband met orkaanactiviteit. De warmte-inhoud van de oceaan is een vitaal teken van onze planeet en informeert maatschappelijke beslissingen over aanpassing aan en mitigatie van klimaatverandering.