Grote delen van het aardoppervlak ervaren stijgende maximumtemperaturen, die van invloed zijn op vrijwel elk ecosysteem op de planeet, waaronder ijskappen en tropische bossen die een belangrijke rol spelen bij het reguleren van de biosfeer, wetenschappers hebben gemeld.

Een analyse van gegevens van NASA's Aqua-satelliet tussen 2003 en 2014 laat zien dat pieken in de maximale oppervlaktetemperaturen zich voordeden in de tropische bossen van Afrika en Zuid-Amerika en in een groot deel van Europa en Azië in 2010 en in Groenland in 2012. De hogere temperaturen vielen samen met verstoringen die miljoenen mensen troffen:ernstige droogtes in de tropen en hittegolven op een groot deel van het noordelijk halfrond. Extreme temperaturen werden ook in verband gebracht met het wijdverbreide smelten van de Groenlandse ijskap.

Het op satellieten gebaseerde record van de maximumtemperaturen op het landoppervlak, wetenschappers hebben gevonden, biedt een gevoelige wereldwijde thermometer die bulkverschuivingen in maximumtemperaturen koppelt aan ecosysteemverandering en menselijk welzijn.

Dat zijn enkele van de conclusies die worden gerapporteerd in de Tijdschrift voor Toegepaste Meteorologie en Klimatologie door een team van wetenschappers van de Oregon State University, de Universiteit van Maryland, de Universiteit van Montana en het Pacific Northwest Research Station van de U.S. Forest Service.

De temperatuur van het landoppervlak meet de warmte die wordt uitgestraald door land en vegetatie. Terwijl weerstations doorgaans de luchttemperaturen net boven het oppervlak meten, satellieten registreren de thermische energie die door de bodem wordt uitgestraald, steen, stoep, gras, bomen en andere kenmerken van het landschap. boven bossen, bijvoorbeeld, de satelliet meet de temperatuur van de bladeren en takken van het bladerdak.

"Stel je het verschil voor tussen de temperatuur van het zand en de lucht op het strand op een hete, zomerdag, " zei David Mildrexler, de hoofdauteur die zijn Ph.D. van het College of Forestry in Oregon State afgelopen juni. "De lucht kan warm zijn, maar als je op blote voeten over het zand loopt, het is de gloeiend hete oppervlaktetemperatuur die je voeten verbrandt. Dat is wat de satellieten meten."

De onderzoekers keken naar de jaarlijkse maximale landoppervlaktetemperaturen, gemiddeld over 8-daagse perioden gedurende het hele jaar voor elke pixel van 1 vierkante kilometer (247 acres) op aarde. NASA verzamelt oppervlaktetemperatuurmetingen met een instrument dat bekend staat als MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) op twee satellieten (Aqua en Terra), die elke dag van noord naar zuid om de aarde cirkelen. Mildrexler en zijn team concentreerden zich op het jaarlijkse maximum voor elk jaar zoals vastgelegd door de Aqua-satelliet, die in de vroege namiddag de evenaar kruist wanneer de temperaturen hun dagelijkse piek naderen. Aqua begon in de zomer van 2002 met het opnemen van temperatuurgegevens.

"Zoals iedereen die op het weer let, weet, de temperatuur op aarde is ongelooflijk variabel, " zei Mildrexler. Maar over de hele wereld en in de loop van de tijd, het profiel van hoge temperaturen van de planeet is over het algemeen redelijk stabiel van jaar tot jaar. In feite, hij zei, de aarde heeft een maximum temperatuurprofiel dat uniek is, omdat het sterk wordt beïnvloed door de aanwezigheid van leven en de algemene frequentie en verspreiding van de biomen van de wereld. Het was de ontdekking van een consistent jaar-op-jaar profiel waardoor de onderzoekers verder konden gaan dan een eerdere analyse, waarin ze de heetste plekken op aarde identificeerden, tot de ontwikkeling van een nieuwe indicator voor globale verandering die gebruikmaakt van de maximale landoppervlaktetemperaturen van de hele planeet.

In hun analyse de wetenschappers brachten in de loop van het jaar grote veranderingen in de 8-daagse maximale landoppervlaktetemperaturen in kaart en onderzochten het vermogen van dergelijke veranderingen om hittegolven en droogtes te detecteren, smeltende ijskappen en verstoring van tropische bossen. In ieder geval, ze vonden significante temperatuurafwijkingen gedurende jaren waarin verstoringen optraden. Bijvoorbeeld, hittegolven waren bijzonder ernstig, droogtes waren uitgebreid in tropische wouden, en het smelten van de Groenlandse ijskap versnelde in samenhang met verschuivingen in de 8-daagse maximumtemperatuur.

In 2010, bijvoorbeeld, een vijfde van het wereldwijde landoppervlak had te maken met extreme maximumtemperatuurafwijkingen die samenvielen met hittegolven en droogtes in Canada, de Verenigde Staten, Noord-Europa, Rusland, Kazachstan, Mongolië en China en ongekende droogtes in tropische regenwouden. Deze gebeurtenissen gingen gepaard met een afname van de productiviteit van ecosystemen, de onderzoekers schreven, naast bosbranden, luchtvervuiling en landbouwverliezen.

"Het maximale oppervlaktetemperatuurprofiel is een fundamenteel kenmerk van het aardsysteem, en deze temperaturen kunnen ons veel vertellen over veranderingen in de wereld, "zei Mildrexler. "Het is duidelijk dat de grootste verschuivingen die we bij deze maximumtemperaturen zien, verband houden met grote veranderingen in de biosfeer. Nu de wereldwijde temperaturen naar verwachting blijven stijgen, het volgen van verschuivingen in maximale temperatuurpatronen en de gevolgen voor de ecosystemen van de aarde elk jaar wereldwijd is mogelijk een belangrijk nieuw middel om biosferische veranderingen te volgen."

De onderzoekers richtten zich op satellietrecords voor landoppervlakken bij daglicht. NASA produceert ook op satellieten gebaseerde temperatuurrecords voor de oceanen en voor nachtelijke delen van de wereld.