Що таке хмарний зворотний зв’язок
Що таке хмарний зворотний зв'язок ?
ПристрастьПогода в чт 3 жовтня - 14:36
Основні
Доказом є те, що чистий хмарний зворотний зв'язок, швидше за все, є позитивним і навряд чи буде сильно негативним.
Вплив хмар у світі, що потепліє, ускладнений. Однією з труднощів є те, що хмари спричиняють як потепління, так і похолодання. Хмари на низькій висоті, як правило, охолоджуються, відбиваючи сонячне світло. Хмари високого рівня, як правило, нагріваються, захоплюючи тепло.
У міру потепління планети хмари мають охолоджуючий ефект, якщо хмар з низьким рівнем або менше хмар з високим рівнем. Хмари призведуть до більшого потепління, лише якщо все навпаки. Щоб розрахувати загальний ефект, вчені повинні знати, які типи хмар піднімаються або спадають.
Деякі вчені з питань клімату, такі як Річард Ліндзен та Рой Спенсер, скептично ставляться до того, що викиди ПГ спричинять небезпечне потепління. Їх скептицизм заснований головним чином на невизначеності, пов'язаній з хмарами. Вони вірять, що коли потепліє, хмари низького рівня це компенсують. Це означало б, що загальна рефлексивність Землі зросла б. Це призводить до охолодження, що скасує деяке посилення теплого парникового ефекту.
Однак останні дані вказують, що це не так. Два окремі дослідження вивчали зміни хмар у тропіках та субтропіках, використовуючи комбінацію хмарних спостережень з кораблів, супутникових спостережень та кліматичних моделей. Двоє виявили, що відгуки від хмар у цьому регіоні видаються позитивними, що означає більше потепління.
Інше дослідження використовувало супутникові вимірювання хмарного покриву по всій планеті для вимірювання зворотного зв’язку із хмарами. Хоча не можна виключати дуже незначну негативну реакцію (охолодження), найближче глобальне повернення хмар, ймовірно, буде позитивним (потепління). Хмарні відгуки навряд чи спричинять достатнє охолодження, щоб компенсувати більшу частину техногенного глобального потепління.
Хоча хмари залишаються значною невизначеністю, докази того, що хмари можуть спричинити ще більше прогрівання планети, і навряд чи вони компенсують більшу частину спричиненого людиною глобального потепління. Також важливо пам’ятати, що поза хмарами є багато інших відгуків. Існує велика кількість доказів того, що чистий прибуток є позитивним та посилить глобальне потепління.
Середній
Незважаючи на те, що зворотний зв’язок із хмарами є однією з найбільших невизначеностей, що залишились у кліматичній науці, наводиться підстава, що чистий хмарний зворотний зв’язок, швидше за все, є позитивним і навряд чи буде сильно негативним.
Однією з найбільших невизначеностей у глобальних кліматичних моделях (ГКМ) є реакція хмар у світі, що потеплішає. Визначити, які типи хмарного покриву збільшуються чи зменшуються, чи призведе це до чистих позитивних чи негативних відгуків та наскільки великими будуть відгуки, є основними проблемами. Різниця в чутливості до клімату серед GCM значною мірою зумовлена різницею у зворотних звітах у хмарі та, зокрема, у хмарних зворотних зв’язках.
Для кліматологів, які скептично ставляться до того, що техногенні викиди спричиняють небезпечне потепління, як Річард Ліндзен та Рой Спенсер, їх скептицизм обертається головним чином навколо цього хмарного покриву невизначеності. Вони схильні вважати, що якщо планета прогріється, хмарний покрив на невеликих висотах збільшується, що збільшує планетарне альбедо (глобальна рефлексивність Землі), компенсуючи збільшення парникового ефекту та компенсуючи небезпечний рівень.
Регіональні хмарні дослідження
Нещодавно дослідження вивчали зворотний зв’язок у хмарі, особливо у східному регіоні Тихого океану. Стовассер та ін. (2006) встановив, що:
"Що стосується чутливості середньої температури планетарної поверхні, майже всі відмінності між моделями можуть бути пов'язані з різницею у зворотних звітах хмар у тропіках та субтропіках".
Для оцінки цієї невизначеності Лауер та співавт. (2010) використовував 16 MCG та Регіональну модель атмосфери (IRAM) Міжнародного тихоокеанського дослідницького центру (CIPR), описану в Lauer et al. (2009) для імітації хмарних та хмарних та кліматичних відгуків у тропічній та субтропічній частині Східної частини Тихого океану. Для вивчення кліматичних зворотних зв’язків із хмар у IRAM автори провели кілька сценаріїв глобального потепління з граничними умовами, що відповідають умовам кінця 21 століття (зокрема, імітація SRES A1B на основі IP4 зігріваючих сигналів IPCC).
На рисунку 1 показані результати 16 MCG, IRAM (внизу в центрі) та супутникових спостережень (внизу праворуч). Більш чіткий варіант цього малюнка можна побачити на малюнку 1 на сторінці 6 Lauer et al. (2010).
"Автори виявляють, що моделювання поточної середньої хмарної кліматології для цього регіону в GCM дуже погане і що зворотний зв’язок хмар сильно варіюється між GCM. На відміну від цього, IRAM імітує середні хмари та варіації міжрічних хмар, які є досить подібними тим, хто спостерігається в цьому регіоні ".
Як показано на цьому малюнку, модель IRAM найбільш точно наближається до моделі спостереження CERES, яка вказує на те, що IRAM імітує нещодавно помічені зміни хмарного покриву у східній частині Тихого океану з більшою точністю, ніж GCM. IRAM також успішно змоделював основні особливості спостережуваних міжрічних змін хмар у цьому регіоні, включаючи еволюцію хмар через явище Південних коливань Ель-Ніньо (ENSO). Враховуючи ці висновки, логічним є припущення, що IRAM також буде більш точно моделювати майбутні зміни в хмарному покриві. Працюючи за цією гіпотезою, автори роблять висновок наступним чином.
"Усі випадки глобального потепління, що моделюються за допомогою IRAM, демонструють помітне зменшення кількості низькорівневих хмар, особливо в пластово-купчастому режимі, внаслідок місцевих позитивних параметрів віддачі в цих регіонах в діапазоні 4 -7 Вт м-2 К- 1. Показники MCG коливаються від -1,0 до 1,3 Вт м-2 К-1, усі вони становлять менше 1,8-1,9 Вт м-2 К-1, отримані в результаті моделювання IRAM. Результати IRAM самі по собі не можуть бути остаточно пов'язані із глобальним кліматом Зворотній зв'язок, але ми показали, що серед GCM хмарних середніх зворотних зв’язків при 30 ° південної широти -30 ° пн. с. і балансу кліматичної чутливості тісно корелюють з оцінками хмарних східних частин Тихого океану. забезпечити підтримку сучасних сучасних оцінок глобальної чутливості до клімату ".
Інші дослідження, що аналізують супутникові дані Міжнародного супутникового проекту з хмарної кліматології (ISCCP), з дуже високою роздільною здатністю (AVHRR), та Системи земних хмар та променистої енергії (CERES), такі як Chang and Coakley (2007) та Eitzen et al. (2008) вказали, що можна очікувати зменшення низьких морських хмар із підвищенням температури. Це говорить про позитивні відгуки.
В іншому недавньому дослідженні Clément et al. (2009) проаналізували десятиліття хмарних спостережень на кораблях з найновішими супутниковими спостереженнями з акцентом на північно-східному Тихому океані. Вони виявили, що існує негативна кореляція між хмарністю та видимою температурою поверхні моря протягом тривалого періоду часу, що все ще свідчить про позитивні відгуки про клімат хмар у цьому регіоні.
Дослідження зворотного зв’язку в хмарі
Силу реакції зазвичай обчислюють, визначаючи зміну теплового потоку хмар, спричинену зміною температури:
F = ΔRcloud/ATS
Де "F" - хмарний зворотний зв'язок, ΔRcloud - це зміна верхніх шарів атмосфери (TOA) - потік, спричинений змінами в хмарних обчисленнях, а ATS - середнє значення середньомісячної глобальної аномалії та температури поверхні.
Десслер (2010) намагається розрахувати короткочасний зворотний зв’язок із хмарами за допомогою вимірювань за допомогою приладів Землі хмарної та радіаційної енергетики (CERES) з березня 2000 р. По лютий 2010 р. Супутники вимірювань вимірюють, скільки тепла надходить із Землі при ТОА, а Десслер обчислює парниковий ефект, вологість, південне осциляцію Ель-Ніньо (ENSO) тощо для визначення кількості теплового потоку від хмар.
Якщо температура пов’язана з хмарами, ви прогнозуєте нахил на графіку, використовуючи формулу вище - позитивний нахил для позитивного зворотного зв’язку або негативний нахил для негативного зворотного зв’язку. На рисунку 2 представлені результати, і Десслер підрахував, що короткотермінові зворотні зв’язки становлять 0,54 ± 0,74 (2σ) Зм-2 К-1, тобто набагато частіше будуть позитивними, ніж негативними, хоча негативні значення не можна виключати на основі цих даних . Однак невеликих негативних відгуків недостатньо, щоб підтримати теорію про те, що хмари перешкоджають потеплінню в майбутньому.
Ключовим моментом цього документа є те, що більшість із цих короткочасних температурних змін спричинені явищем ENSO. Якщо зміна температури спричинена ENSO, то це, мабуть, не хмарами, а навпаки, хмари діють як зворотний зв'язок, щоб посилити або зменшити коливання температури.
Десслер (2010) впевнено додає, що хмарний зворотний зв’язок не є суттєво негативним, і різні кліматичні моделі значною мірою погоджуються з спостереженнями CERES, як показано в таблиці 1.
Десслер обережно зазначив, що існують відмінності між короткостроковими та довгостроковими зворотними зв’язками у хмарах у моделях, що свідчить про те, що ці спостереження можуть не бути хорошим орієнтиром для майбутнього. Однак, хоча довгострокову чутливість до клімату неможливо визначити на основі даних за 10 років, глобальні кліматичні моделі проходять цей тест, і докази проти сильних негативних кліматичних зворотних зв’язків продовжують наростати.
Dessler and Loeb (2013) та Zhou et al. (2013) перевірили надійність результатів Десслера. Чжоу та ін. і використовував дані вимірювань хмарності з роздільною здатністю спектрометра середнього зображення (MODIS) на супутнику NASA Terra за той самий період 2000-2010 рр., а Десслер та Леоб досліджують, як використання різних потоків d вимірює енергію TOA та вимірювання температури поверхні результати з використанням підходів у Dessler (2010).
Десслер та Леб виявили, що відносно низька, але позитивна кількість короткочасних зворотних зв’язків у хмарі, виявлена в Dessler (2010), є сильним результатом у багатьох різних наборах даних. Чжоу та ін. знайшов невеликий негативний відгук від короткотермінових хмар із використанням даних MODIS. Однак автори роблять висновок, що оцінка хмарних зворотних зв’язків за даними MODIS, швидше за все, зміщується вниз, і результати Деслера, швидше за все, будуть точними.
Коротше кажучи, хоча потрібні додаткові дослідження щодо хмарних зворотних зв’язків, створюються докази проти тих, хто аргументує різко негативні хмарні відгуки. Важливо також пам’ятати, що хмари - це лише одна реакція серед багатьох, і є безліч доказів того, що чистий прибуток суттєво позитивний, а чутливість клімату не низька.