Eind jaren negentig, de NOAA-14 weersatelliet zwierf door tijd en ruimte, blijkbaar het record van het klimaat op aarde veranderen terwijl het ging.

Ontworpen voor een baan gesynchroniseerd met de zon, De baan van de NOAA-14 van pool naar pool zou om 13.30 uur de evenaar passeren. aan de zonovergoten kant van de wereld en om 01:30 uur aan de donkere kant, 14 keer per dag. Een van de instrumenten die het droeg, was een microgolfgeluidseenheid (MSU), die op de wereld neerkeek en gegevens verzamelde over temperaturen in de atmosfeer van de aarde en hoe die temperaturen in de loop van de tijd veranderden.

Tegen de tijd dat NOAA-14 zijn levensduur in 2005 beëindigde, echter, het was oostwaarts afgedwaald van zijn beoogde baan totdat het de evenaar overschreed, niet om 01:30 maar om ongeveer 8:00. Dat duwde zijn vroege middagpassage tot diep in de nacht en zijn metingen midden in de nacht tot ver na zonsopgang.

Omdat lokale temperaturen doorgaans tussen 1:30 en 8:00 veranderen, dit introduceerde valse temperatuurveranderingen die moesten worden berekend en verwijderd uit lange-termijn temperatuurgegevenssets die gegevens van satellietinstrumenten gebruiken.

De drift veranderde ook de oriëntatie van de satelliet ten opzichte van de zon, zodat instrumenten niet op een consistente manier tegen zonlicht worden afgeschermd, de zonnestralen bereikten een hoogtepunt in niet-afgeschermde en open spleten en andere plaatsen waar intens zonlicht de sensoren zou kunnen beïnvloeden. Het verwarmde de MSU, waardoor het naar de mid-troposfeer van de atmosfeer keek (van het oppervlak tot ongeveer 40, 000 voet) als iets warmer dan het in werkelijkheid was ten opzichte van de oorspronkelijke vaartijd van 1:30 uur.

Met behulp van gegevens van weersatellieten die dichter bij huis bleven dan NOAA-14, wetenschappers in het Earth System Science Center (ESSC) van de Universiteit van Alabama in Huntsville (UAH) hebben berekend hoeveel valse opwarming NOAA-14 heeft gerapporteerd, zodat de valse opwarming kan worden verwijderd uit een langdurig wereldwijd atmosferisch temperatuurrecord verzameld door MSU's op satellieten sinds medio november 1978.

Details van dat onderzoek zijn gepubliceerd in de Internationaal tijdschrift voor teledetectie .

De zwervende satelliet werd een probleem toen Dr. John Christy, directeur van UAH's ESSC en hoofdauteur van de studie, en dr. Roy Spencer, een hoofdonderzoeker van het ESSC, waren het bijwerken en herzien van UAH's satellietgebaseerde wereldwijde temperatuurgegevensset. (Versie 6.0 werd voltooid in 2016.) Hoewel ze wisten dat NOAA-14 van zijn pad was afgedwaald, een nadere blik toonde aan dat de opwarming die door de MSU op NOAA-14 werd gerapporteerd, uit balans was met temperatuurgegevens verzameld door instrumenten op andere NOAA-satellieten. Dit leek vooral het geval te zijn in de tropische middentroposfeer.

NOAA-14 "dreef meer weg dan enig ander ruimtevaartuig dat in deze dataset werd gebruikt, ' zei Christie.

"We keken naar een temperatuurtrend van 39 jaar, en deze verdwaalde satelliet beïnvloedde de trend met ongeveer 0,05 graden Celsius (ongeveer 0,09 ° F) per decennium, "zei Christy. "Meer dan 39 jaar, dat zou een totale opwarming van ongeveer 0,2 C zijn, of meer dan een derde van een graad Fahrenheit. En dit probleem deed zich voor, bijna alles, in de jaren 1990 en de vroege jaren 2000.

"Een belangrijk bewijsstuk dat wees op een probleem met de NOAA-14-satelliet was de opwarming ervan ten opzichte van de nieuwe NOAA-15-satelliet die eind jaren negentig binnenkwam, ' zei Christie.

Om de omvang van het probleem te meten nadat de UAH-satellietdataset was voltooid, het ESSC-team begon met een subset van Amerikaanse weerballonnen die gedurende ten minste een groot deel van de periode dat NOAA-14 in een baan om de aarde was niet van instrumenten of software waren veranderd. Weerballonnen zijn een handig hulpmiddel om te vergelijken met de satellietgegevens, omdat beide temperaturen van het oppervlak tot door diepe lagen van de atmosfeer verzamelen.

Toen de Amerikaanse ballonnen minder opwarming vertoonden dan de MSU op NOAA-14, Christy breidde het onderzoek uit met een groep Australische weerballonnen die ook niet van instrument waren veranderd gedurende een groot deel van de tijd dat NOAA-14 in een baan om de aarde was.

"Dit gaf ons twee gerenommeerde datasets die ver uit elkaar liggen over het aardoppervlak, "Zei Christy. "Vervolgens hebben we ook gekeken naar gehomogeniseerde gegevens van onafhankelijke groepen die ballondatasets corrigeren."

Die gegevens van NOAA, de Universiteit van Wenen en de Universiteit van New South Wales werden toegevoegd aan gegevens van drie andere groepen:het European Centre for Medium Range Forecasts, de Japan Climate Research Group en NASA - die wereldwijde weergegevens "opnieuw analyseren", corrigeren voor gebreken en problemen.

UAH heeft zelfs zijn eigen gehomogeniseerde ballongegevensset gemaakt op basis van onbewerkte ballongegevens die zijn gearchiveerd door NOAA, die afkomstig was van 564 stations over de hele wereld.

"We probeerden de situatie te begrijpen door ze te vergelijken met zoveel mogelijk individuele, onafhankelijke datasets mogelijk, Christy zei. "We weten dat geen enkele dataset perfect is, dus vergelijken met verschillende bronnen is een belangrijk onderdeel van de analyse van datasets. Hierdoor kunnen we inzoomen op plaatsen met de grootste discrepantie. We ontdekten dat het grootste verschil tussen de UAH-dataset en andere satellietdatasets - en zelfs sommige met ballonnen - werd gevonden in de jaren negentig en het begin van de jaren 2000. de periode van NOAA-14."

En NOAA-14 vertoonde meer opwarming dan alle ballondatasets, evenals meer opwarming dan NOAA-12 of NOAA-15, die elk op een bepaald moment tijdens hun diensttijd NOAA-14 overlapten. Ze vergeleken ook temperatuurgegevens van NOAA-15 met gegevens van NASA's in een baan gestabiliseerde AQUA-satelliet.

Toen het UAH-team, geleid door Spencer, Christy en W. Daniel Braswell, bouwde de versie 6.0 UAH-dataset in 2016, ze deden toevallig twee dingen die de invloed van de drift beperkten.

"Eerst, we stopten met het gebruik van NOAA-14 in 2001, toen het tot 17.00 uur was afgezakt, "Zei Christy. "Naar onze mening, dat was gewoon te veel drift om er zeker van te zijn dat er een nauwkeurige correctie kon worden gevonden."

Ze pasten ook een algoritme toe dat de verschillen tussen de satellieten minimaliseerde, grotendeels het verwijderen van de NOAA-14-drift ten opzichte van de andere satellieten.

Dit resulteerde in een lange termijn opwarmingstrend in de troposfeer in de tropen van ongeveer 0,082 C (ongeveer 0,15° F) van eind 1978 tot 2016. Dit komt goed overeen met de trend van +0,10 C (±0,03 C) per decennium gevonden door andere bronnen die niet uitsluitend op satellieten waren gebaseerd.

De manier waarop UAH zijn dataset heeft opgebouwd en deze problemen heeft verwerkt, is uniek onder de vier belangrijkste satelliettemperatuurdatasets. De andere drie datasets bevatten nog steeds alle NOAA-14-gegevens en vertonen opwarmingstrends die groter zijn dan de trend die wordt weergegeven in de UAH-dataset.

Andere temperatuurgegevenssets die alleen voor satellieten beschikbaar zijn, rapporteren opwarmingstrends in het midden van de troposfeer, variërend van +0,13 tot +0,17 C per decennium.

"Op dat moment niet beseffend, de methoden die we hebben gebruikt om de nieuwste dataset te bouwen, lijken een discrepantie te hebben aangepakt die aan het licht is gekomen door deze onderlinge vergelijkingsstudie, ' zei Christi.

Opmerking:dit zijn niet de lagere troposferische gegevens of de langetermijnopwarmingstrend die al meer dan 27 jaar elke maand wordt gerapporteerd in het Global Temperature Report van UAH. De lagere troposfeer strekt zich uit van het aardoppervlak tot een hoogte van ongeveer acht kilometer (meer dan 26, 000 voet).

Omdat de meeste satellieten in een lage baan om de aarde de neiging hebben enigszins af te wijken van hun beoogde banen, nieuwe NOAA-polaire weersatellieten die in de komende jaren worden gelanceerd, zullen de extra brandstof vervoeren die nodig is om ze gedurende hun tijd in de ruimte dichter bij huis te houden.