Spekuloidaan hetki CERES -satelliitin antamia tuloksia

Spekulointia

Oletetaan, että CERES -mittaukset pitävät täysin paikkansa ja Maan albedo on ollut suhteellisen jyrkässä laskukulmassa viimeiset 20 vuotta (vaikka henkilökohtainen arvioni on, että albedon laskukulma tulee olemaan loivempi).

Auringon SW-säteilyn muutos, suhteessa Maan pinnalta tulevaan LW-säteilyn muutokseen – pilvet!

Tähän alkuun kysymys. Kumpi näistä dominoi: ΔLW (pitkäaaltoisen säteilyn muutos) vai ΔSW (luhytaaltoisen säteilyn muutos) Maan pinnalta havaittuna, eli kasvaako vai väheneekö tämä suhde?

ΔLW/ΔSW = ?

(Huom! Tässä on huomioitu vain troposfääri ja tropopaussi, mikä on Maan ilmakehän alin kerros. Se sisältää ~75 % Maan ilmakehän kokonaismassasta ja 99 % vesihöyryn ja aerosolien kokonaismassasta, ja siellä esiintyy useimmat sääilmiöt).

Otetaan tähän kohtaan Aurinko mukaan tarkasteluun

TSI (Total Solar Irradiance), eli auringon kokonais-säteilyvoimakkuus

Lataa LISIRD- Data search ao. linkistä ja mene kohtaan ”Search” ja kirjoita siihen ”TSIS-1 Total Solar Irradiance”. Näyttöön ilmestyy 2 hakua, klikkaa niistä ”TSIS-1 Total Solar Irradiance – Daily Average”.

https://lasp.colorado.edu/lisird/data/display?

Näyttöön ilmestyy aikasarja

(ks. LISRID -aikasarja)

Tästä aikasarjasta voi todeta, että TSI on lisääntynyt keskimäärin vuodesta 2018 vuoteen 2024 n. (Δ1.2Wm2). Tämä tehollinen muutos suhteessa Maan pintalämpötilan muutokseen (ΔT) saadaan periaatteessa hyvin yksinkertaisesti, soveltamalla S-B lakia ja oletetaan että albedo on tänä aikana pysynyt keskimäärin arvossa 0.3.

T = (TSI/4 x (1 – α) /σ)0.25 

T1 = (1361 x 0.7) x (0.7)/σ)0.25 = 254.58K

T2 = (1362.5 x 0.7) x (0.7/σ)0.25 = 254.65K

ΔT = T2 – T1 = 0.07K

Nämä seuraavat hajonnan korjauksen kautta tuotetut aikasarjat ovat VIRGO:n (Variability of Irradiance and Gravity Oscillations) & SORCE:n (Solar Radiation & Climate Experiment)

(ks. aikasarjat)

Hajonnan korjaus PMO6-VA (sininen) ja PMO6-V komposiitti (PMO6-VA + PMO6-VB, vihreä). Vertailun vuoksi SORCE/TIM-aikasarja.

Näistä aikasarjoista voi todeta, että n. vuodesta 2000 vuoteen 2020, TSI -vaihtelee n. 1360:n ja 1362.5Wm-2:n välillä. Tuon edellisen laskuharjoituksen tuloksena ΔT:n arvoksi saadaan 0.11K.

Kun näitä Maan pintalämpötilan muutoksia tarkastelee suhteessa TSI -arvon muutokseen, ei voi olla huomaamatta, ettei TSI:n muutoksella ole paljoakaan merkitystä Maan pilvi-muutokseen, sillä ylivoimaisesti suurin vaikuttaja pilvien muodostumiseen on Aurinko. 

Nyt herää kysymys: jos Maan albedo on muuttunut niinkin jyrkässä lasku-kulmassa kuin CERES-mittaukset ovat osoittaneet ja lisännyt Maan pintaan saapuvaa SW-säteilyä, mikä siihen on ollut syynä?

Vastaus kuuluu: TSI ei voi olla dominoiva komponentti, sillä Maan pintalämpötilat ovat kasvaneet vähintään dekadilla (~1.2K), eli:

ΔLW/ΔSW  ≈ 1.2K/0.11 ≈ 10.9

Maan albedoa kuvaavat aikasarjat

Ohessa Maan albedoa kuvaavat aikasarjat kolmella havaintoprosessilla: Lunar Observatory, CERES ja Earthshine.

(ks. aikasarjat välillä 2000 – 2020)

Kun tarkastelee kulmamuutoksia, CERES havainnot (mustalla) osoittaa jyrkintä laskevaa kulmamuutosta ja vastaavasti Lunar-observatory loivinta (sinisellä). Earthshine tekee tästä ikäänkuin keskiarvon (punaisella). 

Se mikä tässä erityisesti pistää silmään on CERES havaintojen (albedolaskua n. 1.3Wm-2) ja Lunar-observatoryn havaintojen (albedolaskua n. 0.7Wm-2) välinen ero vuodesta n. 2000 vuoteen 2020 on lähes kaksinkertainen? 

Näyttäisi siltä, että näiden kahden kulmamuutokset ovat lähtemässä eri suuntiin, jolloin ΔE (Wm-2) :ssä alkaa syntymään selvää hajontaa n. vuodesta 2015 eteenpäin. 

Kun tätä vertaa Helsingin yliopiston fysiikan laitoksen kehittämään Maan pallomaiseen albedoon, vuodesta 2015 aina vuoteen 2024 ei albedossa ole selvää laskevaa trendiä näkyvissä lainkaan. 

https://albedo.physics.helsinki.fi/

Kysymyksiä herättävä

Mikä näistä albedon kulmamuutoksista on se oikea, vai onko niin että tarkasteltava aikaperiodi on kaiken kaikkiaan aivan liian lyhyt, vai tarvitaanko todellakin jokin stabiili referenssi, jossa näiden albedo-muutoksien todellinen suhde saadaan selville. Tiedän, että tämä on samojen asioiden toistamista. Mutta mikä sen parempi referenssi olisi kuin Kuu mutta niin, että mittaus tapahtuisi spektrisenä intervalli-mittauksena Kuun pinnalta yhden kierron aikana, joka on n. 30vrk: 1. Auringosta tulevasta SW-säteilystä 2. Kuun pinnan albedosta ja 3. Maan albedosta. Tästä saadaan kolme pää-muuttujaa niiden keskinäisinä spektrisinä muutoksina kuukauden ajalta. 

Mutta tämä kaikkihan selvinnee seuraavan Kuu-lennon yhteydessä (Nasa Artemis III). Lopputulemana saattaa olla ratkaisu kauan hiertäneeseen ongelmaan Maan energian tasapainon tarkemmassa määrittelyssä, eli siitä, mikä aiheuttaa Maan albedo-muutoksen. Oman arvioni mukaan syy tähän on Maan ilmakehässä lisääntyneet kasvihuonekaasut (pääasiassa hiilidioksidi) ja lisääntynyt LW-säteily, joka on vaikuttanut alapilvien fragmentoitumiseen ja albedon muutokseen.

Ohessa Galileo -satelliitin ottama kuva Maasta ja Kuusta, jossa mittasuhteet tulevat hyvin esille. Eli Maan albedo-mittauksesta tulisi erinomainen.

Kuun rata Maahan nähden on myös elliptinen, joten Maan koko Kuusta nähtynä vaihtelee. Maa on lähinnä Kuuta tapauksessa Case 1.

HannuSinivirta
Sitoutumaton Helsinki

FMI

el. vanh. tut. (elektr. ins. fysiikka)
.

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu