Wolken kunnen het oppervlak van de planeet koelen of verwarmen, een stralingseffect dat aanzienlijk bijdraagt ​​aan het wereldwijde energiebudget en kan worden veranderd door door de mens veroorzaakte vervuiling. 'S Werelds meest zuidelijke oceaan, toepasselijk de Zuidelijke Oceaan genoemd en ver van menselijke vervuiling, maar onderhevig aan overvloedige mariene gassen en aerosolen, is voor ongeveer 80% bedekt door wolken. Hoe draagt ​​dit water en de relatie met wolken bij aan het veranderende klimaat in de wereld?

Onderzoekers werken er nog steeds aan om erachter te komen, en ze zijn nu een stap dichterbij, dankzij een internationale samenwerking die compensatiefouten identificeert in veelgebruikte klimaatmodelprotocollen die bekend staan ​​​​als CMIP6. De onderzoekers publiceerden hun bevindingen op 20 september in Advances in Atmospheric Sciences .

"Vooroordelen over wolken en straling boven de Zuidelijke Oceaan zijn een langdurig probleem geweest in de afgelopen generaties van wereldwijde klimaatmodellen", zegt de corresponderende auteur Yuan Wang, nu universitair hoofddocent bij de afdeling Aard-, Atmosferische en Planetaire Wetenschappen aan de Purdue University. . "Nadat de nieuwste CMIP6-modellen waren uitgebracht, waren we benieuwd hoe ze presteerden en of de oude problemen er nog waren."

CMIP6, een project van het World Climate Research Program, maakt de systematische beoordeling van klimaatmodellen mogelijk om te verhelderen hoe ze zich verhouden tot elkaar en met gegevens uit de echte wereld. In deze studie analyseerden Wang en de onderzoekers vijf van de CMIP6-modellen die als standaardreferenties dienen.

Wang zei dat de onderzoekers ook gemotiveerd waren door andere onderzoeken in het veld die wijzen op de bewolking van de Zuidelijke Oceaan als een bijdragende factor aan de hoge gevoeligheid van sommige CMIP6-modellen, wanneer de simulaties een oppervlaktetemperatuur voorspellen die te snel stijgt voor de snelheid van verhoogde straling . Met andere woorden, als ze onjuist worden gesimuleerd, kunnen de wolken in de Zuidelijke Oceaan een schaduw van twijfel werpen over de projectie van toekomstige klimaatverandering.

"Dit artikel benadrukt het compenseren van fouten in de fysieke eigenschappen van de wolken, ondanks de algehele verbetering van de stralingssimulatie boven de Zuidelijke Oceaan," zei Wang. "Met ruimtesatellietwaarnemingen zijn we in staat om die fouten in de gesimuleerde microfysische eigenschappen van wolken te kwantificeren, inclusief wolkenfractie, wolkenwatergehalte, wolkendruppelgrootte en meer, en verder te onthullen hoe elk bijdraagt ​​aan de totale vertekening in het stralingseffect van de wolken. "

Het stralingseffect van wolken - hoe wolken straling interfereren om het oppervlak te verwarmen of af te koelen - wordt grotendeels bepaald door de fysieke eigenschappen van de wolk. "De stralingseffecten van wolken in CMIP6 zijn vergelijkbaar met satellietwaarnemingen, maar we ontdekten dat er grote compenserende vooroordelen zijn in het vloeibare waterpad van de wolkenfractie en de effectieve straal van de druppel," zei Wang. "De belangrijkste implicatie is dat hoewel de nieuwste CMIP-modellen de simulatie van hun gemiddelde toestanden verbeteren, zoals stralingsfluxen aan de bovenkant van de atmosfeer, de gedetailleerde wolkenprocessen nog steeds met grote onzekerheid zijn."

Volgens Wang verklaart deze discrepantie ook gedeeltelijk waarom de beoordelingen van de klimaatgevoeligheid van het model niet zo goed presteren, aangezien die beoordelingen gebaseerd zijn op modelgedetailleerde fysica - in plaats van de gemiddelde toestandsprestaties - om het algehele effect op het klimaat te evalueren.

"Ons toekomstige werk zal erop gericht zijn om individuele parameterisaties vast te stellen die verantwoordelijk zijn voor deze vooroordelen," zei Wang. "Hopelijk kunnen we nauw samenwerken met modelontwikkelaars om ze op te lossen. Het uiteindelijke doel van elk modelevaluatieonderzoek is immers om die modellen te helpen verbeteren."

Andere bijdragen zijn onder meer Lijun Zhao en Yuk L. Yung, afdeling Geologie en Planetaire Wetenschappen, California Institute of Technology; Chuanfeng Zhao, afdeling Atmosferische en Oceanische Wetenschappen, School of Physics, Peking University; en Xiquan Dong, afdeling Hydrologie en Atmosferische Wetenschappen, Universiteit van Arizona. + Verder verkennen

Wetenschappers ontdekken gekoppelde modus van wolken, atmosferische circulatie en zee-ijs in Antarctische winter