Animiertes Klickbild: Vergleich von 1-Jahres-überlappenden Schätzungen in 6-Monats-Intervallen des jährlichen Nettoenergieflusses der oberen Atmosphäre von CERES (durchgezogene orange Linie) und einer in-situ-Überwachungsschätzung der Energieaufnahme durch das Klimasystem der Erde (durchgezogene türkisfarbene Linie) ). Bildnachweis: NASA/Tim Marvel
Forscher fanden heraus, dass sich das Energieungleichgewicht der Erde im Zeitraum von 14 Jahren von 2005 bis 2019 fast verdoppelt hat.
Das Klima der Erde wird durch ein empfindliches Gleichgewicht zwischen der Menge der Strahlungsenergie der Sonne, die in der Atmosphäre und an der Oberfläche absorbiert wird, und der Menge der thermischen Infrarotstrahlung bestimmt, die von der Erde in den Weltraum emittiert wird. Ein positives Energieungleichgewicht bedeutet, dass das Erdsystem Energie gewinnt, wodurch sich der Planet erwärmt. Die Verdoppelung des Energieungleichgewichts ist Gegenstand einer aktuellen Studie, deren Ergebnisse am 15. Juni 2021 in . veröffentlicht wurden Geophysikalische Forschungsbriefe.
Wissenschaftler der NASA und der NOAA verglichen Daten aus zwei unabhängigen Messungen. Das Cloud and Earth Radiant Energy System (CERES)-Array von Satellitensensoren der NASA misst die Energiemenge, die in das Erdsystem eindringt und es verlässt. Darüber hinaus ermöglichen die Daten einer globalen Gruppe von Meeresbojen, der sogenannten Argo, eine genaue Schätzung der Erwärmungsrate der Weltmeere. Da etwa 90 Prozent der überschüssigen Energie aus Energieungleichgewichten im Ozean landet, sollten die allgemeinen Trends der ein- und ausgehenden Strahlung weitgehend mit den Veränderungen des Wärmegehalts des Ozeans übereinstimmen.
„Die beiden sehr unabhängigen Betrachtungsweisen von Veränderungen des Energieungleichgewichts auf der Erde stimmen wirklich überein, und sie zeigen beide diesen sehr großen Trend, der uns viel Vertrauen gibt, dass das, was wir sehen, ein echtes Phänomen ist“, sagte Norman Loeb. Hauptautor der Studie und leitender Forscher für CERES am Langley Research Center in Hampton, Virginia, NASA, „Und nicht nur ein nützliches Werkzeug.“ „Die Trends, die wir fanden, waren etwas besorgniserregend.“
Der Anstieg der Emissionen von Treibhausgasen wie Kohlendioxid und Methan aufgrund menschlicher Aktivitäten fängt Wärme in der Atmosphäre ein und fängt ausgehende Strahlung auf, die in den Weltraum entweichen könnte. Die Erwärmung führt zu anderen Veränderungen, wie zum Beispiel schmelzendem Eis und Schnee, erhöhtem Wasserdampf und Wolkenänderungen, die die Temperatur weiter erhöhen können. Das Energieungleichgewicht der Erde ist der Nettoeffekt all dieser Faktoren. Um die Hauptfaktoren zu identifizieren, die zu dem Ungleichgewicht führen, verwendeten die Forscher eine Methode, die Veränderungen in Wolken, Wasserdampf, die kombinierten Beiträge von Spurengasen und Lichtleistung der Sonne sowie die Oberflächenalbedo (die Menge des reflektierten Lichts von der Erdoberfläche) und winzige atmosphärische Partikel, Aerosole genannt, Veränderungen der Oberflächen- und atmosphärischen Temperaturverteilung.
Die Studie stellt fest, dass die Verdopplung des Ungleichgewichts zum Teil das Ergebnis erhöhter Treibhausgase aufgrund menschlicher Aktivitäten ist, auch bekannt als menschlicher Einfluss, zusammen mit einer Zunahme des Wasserdampfs, der mehr ausgehende langwellige Strahlung einfängt, was weiter zum Energieungleichgewicht der Erde beiträgt Der mit Wolken und Meereis verbundene Rückgang erhöht die Absorption von Sonnenenergie.
Die Forscher fanden auch heraus, dass die Umkehrung der pazifischen dekadischen Oszillation (PDO) von der kalten Phase in die warme Phase wahrscheinlich eine wichtige Rolle bei der Verstärkung des Energieungleichgewichts spielte. PDO ist ein Muster der pazifischen Klimavariabilität. Sein Fingerabdruck umfasst einen großen Wasserkeil im östlichen Pazifik, der Kalt- und Warmphasen durchläuft. Diese natürlich vorkommende interne Variabilität im Erdsystem kann weitreichende Auswirkungen auf Wetter und Klima haben. Die extrem heiße PDO-Phase, die etwa 2014 begann und bis 2020 andauerte, führte zu einer weit verbreiteten Abnahme der Wolkenbedeckung über dem Ozean und einer ähnlichen Zunahme der Sonnenstrahlungsabsorption.
„Es ist wahrscheinlich eine Kombination aus menschlichem Einfluss und endogener Vielfalt“, sagte Loeb. „Während dieser Zeit verursachen beide einen Temperaturanstieg, was zu einer ziemlich großen Veränderung des Energieungleichgewichts der Erde führt. Das Ausmaß des Anstiegs ist beispiellos.“
Loeb warnt davor, dass die Studie nur eine Momentaufnahme des langfristigen Klimawandels sei und man nicht mit Sicherheit vorhersagen könne, wie die nächsten Jahrzehnte aussehen könnten, um den Energiehaushalt der Erde auszugleichen. Die Studie kam jedoch zu dem Schluss, dass, wenn die Rate der Wärmeaufnahme nicht zurückgeht, größere Klimaänderungen zu erwarten sind, als tatsächlich passiert.
„Die langen und hochintegrierten Aufzeichnungen von Argo und CERES haben es uns beide ermöglicht, Energieungleichgewichte auf der Erde mit zunehmender Genauigkeit zu identifizieren und ihre Variationen und Trends im Laufe der Zeit mit zunehmender Einsicht zu untersuchen.“ Gregory Johnson, Mitautor der Studie und physikalischer Ozeanograph am Pacific Marine Environment Laboratory der National Oceanic and Atmospheric Administration in Seattle, Washington, sagte. „Die Beobachtung des Ausmaßes und der Veränderungen dieses Energieungleichgewichts ist entscheidend für das Verständnis des sich ändernden Klimas der Erde.“
Referenz: „Satelliten- und Ozeandaten zeigen signifikante Zunahme der Erwärmungsrate der Erde“ Von Norman J. Loeb, Gregory C. Johnson, Tyler J. Thorsen, John M. Lyman, Fred J. Rose und Sigi Kato, 15. Juni 2021, Geophysikalische Forschungsbriefe.
doi: 10.1029/2021GL093047
