Oivallinen ”Radiative kernel” tekniikka ja satelliittihavainnot osoittavat ihmisen suoran vaikutuksen ilmastonmuutokseen

Oivallinen ”Radiative kernel” tekniikka ja satelliittihavainnot osoittavat ihmisen suoran vaikutuksen ilmastonmuutokseen

Edellisessä blogissani kävin läpi tutkimusta, joka on osoittautunut erittäin hyödylliseksi, otsikossa mainitun ns. ”radiative kernel” tekniikan ja satelliittihavaintojen perusteella.

(ks. linkit)

https://puheenvuoro.uusisuomi.fi/hannusinivirta/havainnollista-nayttoa-maailmanlaajuisen-sateilypakotteen-lisaantymisesta-2021/

 ”Geophysical Recearch Letters 48 (7) March 2021”

https://www.researchgate.net/publication/350388326_Observational_Evidence_of_Increasing_Global_Radiative_Forcing

Hieman tarkennusta edelliseen blogiin (karsittu versio)

Mikä on ”Radiative kernel'”

”Radiative kernel” tekniikka perustuu matemaattiseen menetelmään ja satelliittihavaintoihin, joita käytetään säteilevän palautteen kvantifioimiseksi, vastauksena ilmaston lämpenemiseen; vesihöyryn, -lapse raten, -lämpötilan ja albedo-palautteen perusteella.

Menetelmässä mitataan koko taivaan säteilyenergian balanssia ilmakehän yläosassa TOA (top-of-atmosphere), hyödyntäen CERES AIRS, Merra-2 ja Socrates satelliitteja sekä empiriaa, ottaen huomioon pintalämpötilamuutokset ja välittömän säteilypakotteen IRF (Instantaneous Radiative Forcing):

dR = IRF + dRλ

dRλ = pinnan lämpötilan välittämän säteilyn palautteen aiheuttama säteilyn nettomuutos, joka johtuu pintalämpövälitteisistä säteilypalautteista ja nopealla ensimmäisen asteen sovituksella lämpötilan (T), vesihöyryn (q), pinta-albedon (α) ja pilvien (C) muutoksina:

dRλ = dRT + dRq + dRC

Vaikka mikään havaintomenetelmä ei mittaa säteilyvasteen ehtoja erikseen, ne voidaan diagnosoida käyttämällä ”radiative kernel” menetelmää yhdistettynä asianomaisen tilan havaintoihin muuttujana x. Yksilöllinen pilvestä riippumaton säteilyvaste dRx lineaarisessa muodossa on:

(*) dRx = ∂R/∂x dx = Kxdx, x = T, q, α

Kx = ”radiative kernel”, joka edustaa suoria säteilymuutoksia pienistä, standardoiduista muuttujista x ja dx on todellinen lämpötila (T), vesihöyry (q) tai pinta-albedo (α) ilmastovasteina selkeän taivaan olosuhteissa:

dRCS = IRFTCS + dRqCS + dRαCS

Diagnoosissa dRx tai dRCS käytetään havainnointiin perustuvia ”CloudSat Fluxes and Heating Rates / 2B-FLXHR-LIDAR” (Light detection and ranging) mittauksia.

Jottei menisi matemaattisesti liian hankalaksi siirryn tutkimuksessa hieman eteenpäin, eli sen perimmäisiin tavoitteisiin määrittelemällä IRF selkeän taivaan olosuhteissa (IRFCS), järjestämällä uudelleen ylempänä oleva yhtälö (*):

IRFCS = dRCS – dRλCS = dRCS – (dRTCS + dRqCS + dRαCS)

Ja lopuksi estimaatti selkeän taivaan olosuhteissa:

 ΙΡF = IRFCS / CL

Missä CL = IRF:stä laskettu pilvipeite pitkille aallonpituuksille (LW). CL olisi 1.24, johdettuna kirkkaalle taivaalle ja koko taivaalle, säteilysiirtona CO2  IRF -malleista (Smith et al. 2018).

Pilvipeite lyhyille aallonpituuksille (SW) on johdettu aerosolin IRF: sta suoraan Modern-Era takautuvana analysiina, tutkimus ja sovellus versiona 2 (MERRA-2) re-analyysina (Gelaro et al. 2017). 

Globaali keskiarvo on 2.43, joka vastaa useita havaintoihin perustuvia pilvipeitearvioita (Bellouin et al. 2020). 

Vain MERRA-2 SW CL on saatavilla ajan mittaan, mutta siinä on merkityksettömän pitkän aikavälin trendi. Näin ollen SW IRF: n suuntauksia laskettaessa, ne ovat lähes identtiset, kun aika on ratkaistu verrattuna vakioon SW CL.

Käytimme empiirisiä kaavoja havaittuun globaaliin keskiarvoon 5:n merkittävimmän kasvihuonekaasun (CO2 , CH4, N2O, CFC-11 ja CFC-12) pitoisuuksina; NOAA Global Monitoring Division (Hoffman et al. 2006); (Montzka et al. 2011). 

Etminan et al. (2016) johti empiiriset kaavat polynomi-sovituksina line-by-line säteilypakote laskelmana. 

Vaikka nämä kaavat kehitettiin alun perin netto -strategisesti sopeutetuksi, säteilypakotteissa käytimme korjauksia lisärivikohtaisista laskelmista (Hodnebrog et al. 2013); (Etminan et al. 2016) TOA IRF: n laskemiseksi LW- ja SW -komponentteina.

Tuloksena oli, että IRF on lisääntynyt 0.53± 0.11 Wm-2, joka on lähes sama kuin positiivinen trendi  CERES-mittauksina ilmakehän yläosasta (TOA).

Mielenkiintoista tässä oli myös se, että luonnolliset LW että SW säteilyvasteet kumoutuvat suurelta osin. 

Tämä IRF:n nousu esiintyy lähinnä LW: ssä (0.43 ± 0.1 W/m-2 ), johtuen kasvihuonekaasupitoisuuksien noususta. Myös SW IRF on lisääntynyt (0.1 ± 0.05 W/m-2 ).

Tämä on suora havainnollinen todiste siitä, että ihmisen toiminta vaikuttaa maapallon energiabudjettiin.

Edellisestä blogista samainen grafiikka.

(ks. artikkelikuva)

0
HannuSinivirta
Sitoutumaton Helsinki

(el. vanh. tut. / FMI)

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu