Nieuw onderzoek heeft aangetoond dat natuurlijke variaties in de wereldgemiddelde temperatuur altijd worden gedwongen door veranderingen in warmteafgifte en warmteopname door de oceanen, in het bijzonder de warmteafgifte die gepaard gaat met verdamping.

Analyse van gegevens van zes klimaatmodellen die toekomstige klimaatveranderingsscenario's simuleerden voor het laatste rapport van het International Panel for Climate Change (IPCC), die in 2014 verscheen, Professor Sybren Drijfhout van de University of Southampton heeft aangetoond dat variaties in de wereldgemiddelde temperatuur in alle gevallen gecorreleerd waren met variaties in warmteafgifte door voelbare en latente warmte. Schrijven in het journaal Natuurwetenschappelijke rapporten , Professor Drijfhout zegt dat deze variaties worden geassocieerd met warmteoverdracht als gevolg van temperatuurverschillen tussen de oppervlakteoceaan en de bovenliggende lucht, en warmteoverdracht geassocieerd met verdamping. De warmtestromen worden ook wel de turbulente warmtestromen genoemd.

"De relatie geldt in alle modellen en is onafhankelijk van de tijdschaal van de variatie in temperatuur", zegt professor Drijfhout, Leerstoel Fysische Oceanografie en Klimaatfysica aan Southampton. "Als de atmosfeer extra warm wordt, krijgt hij meer warmte van de oceaan, als het extra koel is krijgt het minder warmte van de oceaan, duidelijk maken dat de oceaan de drijvende kracht is achter deze variaties."

"Dezelfde relatie kan worden waargenomen in de waarnemingen, maar omdat de gegevens over oppervlaktewarmtefluxen worden gekenmerkt door grote onzekerheden, recensenten drongen er bij mij op aan om het deel dat verband houdt met de analyse van deze gegevens te laten vallen, " hij voegt toe.

Professor Drijfhout legt ook uit dat hij slechts zes klimaatmodellen kon analyseren omdat hij natuurlijke temperatuurvariaties moest splitsen van de geforceerde trend als gevolg van verhoogde broeikasgasconcentraties. "Je hebt hetzelfde model nodig om hetzelfde emissiescenario een paar keer te herhalen met iets andere beginvoorwaarden", argumenteert hij. "In dat geval raken de natuurlijke variaties uit fase, terwijl de geforceerde respons hetzelfde is in elke modelrun. Dit zorgt voor een duidelijke scheiding van de twee."

De relatie tussen de wereldgemiddelde temperatuurvariaties en de totale warmteopname blijkt complexer te zijn vanwege veranderingen in geabsorbeerde zonnestraling die uit fase zijn met de turbulente fluxen en de temperatuurrespons.

Voordat de oceaan extra hoeveelheden warmte aan de atmosfeer afgeeft, het wordt verwarmd door verhoogde absorptie van zonnestraling. Voor een onderbreking in de opwarming van de aarde, of relatief koele periode, het tegenovergestelde gebeurt en er wordt meer zonlicht gereflecteerd, het koelen van de oceaan waarna de atmosfeer op zijn beurt wordt gekoeld door minder warmteafgifte uit de oceaan.

"De veranderingen in zonnestraling die aan het aardoppervlak wordt ontvangen, zijn duidelijk een trigger voor deze variaties in de wereldgemiddelde temperatuur, " zegt professor Drijfhout, "maar de mechanismen waarmee deze veranderingen plaatsvinden, zijn iets complexer en hangen af ​​van de tijdschaal van de veranderingen.

"Als de temperatuurschommelingen maar een paar jaar duren, " vervolgt hij. "De veranderingen in geabsorbeerde zonnestraling vinden plaats in de tropen, bij voorkeur de Stille Oceaan, en worden geassocieerd met bewegende patronen van min of meer wolken die kenmerkend zijn voor El Nino, of zijn tegenhanger, La Nina."

Als de variaties langer duren, tien jaar of zo, zee-ijs wordt de dominante trigger, met meer zee-ijs dat meer zonnestraling weerkaatst en minder zee-ijs waardoor meer absorptie mogelijk is. Deze variaties pieken altijd over gebieden waar oppervlaktewater tot grote diepte zakt en diepe en bodemwateren worden gevormd die worden getransporteerd door de wereldwijde kantelende circulatie, of meer in de volksmond nagesynchroniseerd, Grote transportband.

"Dit is een beetje vreemd, " Professor Drijfhout besluit, "omdat het temperatuursignaal van deze wereldwijde variaties piekt boven de tropische Stille Oceaan, terwijl de trigger piekt over de subpolaire oceanen. We begrijpen nog niet hoe de koppeling in de modellen tot stand komt, maar het ziet er erg robuust uit. Ook, als je de wereldgemiddelde temperatuur vervangt door een gemiddelde over de tropische gordel, deze koppeling bestaat nog steeds."

Opgemerkt moet worden dat de modellen op deze lange tijdschalen triggers in de tropische Stille Oceaan lijken te onderschatten. "Al met El Nino weten we dat de energie-uitwisseling tussen oceaan en atmosfeer niet correct wordt vastgelegd in de modellen, " zegt hij. "Maar ondanks deze modelfouten zouden de verbanden in de modellen kwalitatief correct moeten zijn. Begrijpen hoe deze verbanden tot stand komen en de observaties nader analyseren of dezelfde verbanden daar te vinden zijn, is duidelijk de manier waarop het onderzoek van mijn groep de komende jaren zal volgen."