Nieuwe NASA-gegevens werpen (zon) licht op klimaatmodellen

That's one small step for a man, a giant leap for mankind, dat waren de woorden van Neill Armstrong toen hij zijn eerste stap op de maan zette. De ruimte en het universum interesseren ons allemaal, vind hier alles terug over ons zonnestelstel, de NASA, geplande ruimte missies en andere gebeurtenissen die ons allemaal aangaan.
Plaats reactie
Gebruikersavatar
univers
Observer
Berichten: 33354
Lid geworden op: 27 jan 2013, 11:10

Nieuwe NASA-gegevens werpen (zon) licht op klimaatmodellen

Bericht door univers » 16 mei 2021, 07:38

Afbeelding
op deze foto, genomen vanaf het internationale ruimtestation ISS, werpt de opkomende zon lange schaduwen over de Filippijnse Zee. Krediet: NASA

Heb je ooit op een zonnige dag een donker T-shirt gedragen en de stof warm gevoeld in de zonnestralen? De meesten van ons weten dat donkere kleuren zonlicht absorberen en lichte kleuren het weerkaatsen - maar wist je dat dit niet op dezelfde manier werkt in de niet-zichtbare golflengten van de zon?

De zon is de krachtbron van de aarde en zendt energie uit als zichtbaar zonlicht, ultraviolette straling (kortere golflengten) en nabij-infraroodstraling, die we voelen als warmte (langere golflengten). Zichtbaar licht weerkaatst op lichtgekleurde oppervlakken zoals sneeuw en ijs, terwijl donkere oppervlakken zoals bossen of oceanen het absorberen. Dit reflectievermogen, albedo genaamd, is een belangrijke manier waarop de aarde haar temperatuur regelt: als de aarde meer energie absorbeert dan weerkaatst, wordt het warmer en als het meer reflecteert dan het absorbeert, wordt het koeler.

Het beeld wordt ingewikkelder wanneer wetenschappers de andere golflengten in de mix brengen. In het nabij-infrarode deel van het spectrum zijn oppervlakken zoals ijs en sneeuw niet reflecterend - in feite absorberen ze bijna-infrarood licht op vrijwel dezelfde manier als een donker T-shirt zichtbaar licht absorbeert.

“Mensen denken dat sneeuw reflecterend is. Het is zo glanzend, ”zei Gavin Schmidt, directeur van NASA's Goddard Institute for Space Studies in New York City en waarnemend NASA senior klimaatadviseur. "Maar het blijkt dat het in het nabij-infrarode deel van het spectrum bijna zwart is."

Het is duidelijk dat klimaatwetenschappers om een ​​volledig beeld te krijgen van hoe zonne-energie het aardse systeem binnenkomt en verlaat, naast zichtbaar licht ook andere golflengten moeten opnemen.


Het energiebudget van de aarde is een metafoor voor het delicate evenwicht tussen energie die van de zon wordt ontvangen en energie die terug de ruimte in wordt uitgestraald. Onderzoek naar precieze details van het energiebudget van de aarde is van vitaal belang om te begrijpen hoe het klimaat op de planeet kan veranderen, evenals variaties in de output van zonne-energie.
Credits: NASA's Goddard Space Flight Center

Dat is waar NASA's Total and Spectral Solar Irradiance Sensor (TSIS-1) van pas komt. Vanaf zijn uitkijkpunt aan boord van het International Space Station meet TSIS-1 niet alleen de totale zonnestraling (energie) die de atmosfeer van de aarde bereikt, maar ook hoeveel energie komt binnen op elke golflengte. Deze meting wordt spectrale zonnestraling of SSI genoemd. TSIS-1's Spectral Bestralingssterkte Monitor (SIM) instrument, ontwikkeld door de Universiteit van Colorado Boulder ‘s Laboratory for Atmospheric and Space Physics , meet SSI met een nauwkeurigheid beter dan 0,2%, of binnen 99,8% van de ware SSIwaarden.

"Met TSIS-1 hebben we meer vertrouwen in de metingen van zichtbaar en nabij-infrarood licht", zegt Dr. Xianglei Huang , professor in de afdeling Climate and Space Sciences and Engineering aan de University of Michigan. "Hoe je de hoeveelheid energie op elke golflengte verdeelt, heeft gevolgen voor het gemiddelde klimaat."


De samenstelling van dat licht dat op aarde valt, is van belang om het energiebudget van de aarde te begrijpen. NASA's Total Solar and Spectral Irradiance Sensor (TSIS-1) meet de energie van de zon in 1000 verschillende golflengten, inclusief de zichtbare, ultraviolette en infrarode straling, ook wel bekend als spectrale zonnestraling.
Credits: NASA's Goddard Space Flight Center

Huang en zijn collega's van de University of Michigan, NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, en University of Colorado Boulder hebben onlangs voor het eerst TSIS-1 SSI-gegevens in een wereldwijd klimaatmodel gebruikt . "Verschillende studies gebruikten verschillende SSI-inputs om de gevoeligheid van klimaatmodellen in het verleden te analyseren" - maar deze studie was de eerste om te onderzoeken hoe de nieuwe gegevens de gemodelleerde reflectie en absorptie van zonne-energie aan de polen van de aarde veranderden, zei Dong Wu , project wetenschapper voor TSIS-1 bij Goddard.

Ze ontdekten dat toen ze de nieuwe gegevens gebruikten, het model statistisch significante verschillen liet zien in hoeveel energie ijs en water geabsorbeerd en gereflecteerd werden, vergeleken met het gebruik van oudere zonnegegevens. Het team heeft het model, het Community Earth System Model of CESM2, twee keer uitgevoerd: een keer met nieuwe TSIS-1-gegevens gemiddeld over een periode van 18 maanden, en een keer met een ouder, gereconstrueerd gemiddelde op basis van gegevens van NASA's ontmantelde zonnestraling en Klimaat Experiment (SORCE).

Het team ontdekte dat de TSIS-1-gegevens meer energie hadden in de golflengten van zichtbaar licht en minder in de nabij-infrarode golflengten in vergelijking met de oudere SORCE-reconstructie. Deze verschillen betekenden dat zee-ijs minder absorbeerde en meer energie reflecteerde in de TSIS-1-run, dus de polaire temperaturen waren tussen 0,5 en 1,3 graden Fahrenheit koeler, en de hoeveelheid zee-ijsbedekking in de zomer was ongeveer 2,5% groter.

"We wilden weten hoe de nieuwe observaties zich verhouden tot de observaties die in eerdere modelstudies werden gebruikt, en hoe dat onze kijk op het klimaat beïnvloedt", zei hoofdauteur Dr. Xianwen Jing , die dit onderzoek uitvoerde als postdoctoraal onderzoeker op de afdeling. van Climate and Space Sciences and Engineering aan de Universiteit van Michigan . “Als er meer energie in de zichtbare band zit en minder in de nabij-infraroodband, heeft dat invloed op de hoeveelheid energie die door het oppervlak wordt geabsorbeerd. Dit kan van invloed zijn op hoe het zee-ijs groeit of krimpt en hoe koud het is op hoge breedtegraden. "

Dit vertelt ons dat we naast het bewaken van de totale zonnestraling, zei Huang, ook de spectra in de gaten moeten houden. Hoewel nauwkeurigere SSI-informatie het grote geheel van klimaatverandering niet zal veranderen, kan het modelbouwers helpen om beter te simuleren hoe energie op verschillende golflengten klimaatprocessen zoals ijsgedrag en atmosferische chemie beïnvloedt .

Hoewel het poolklimaat er met de nieuwe gegevens anders uitziet, moeten er nog meer stappen worden ondernomen voordat wetenschappers het kunnen gebruiken om toekomstige klimaatverandering te voorspellen, waarschuwden de auteurs. De volgende stappen van het team zijn onder meer onderzoeken hoe TSIS-gegevens het model op lagere breedtegraden beïnvloeden, evenals voortdurende observaties in de toekomst om te zien hoe SSI varieert gedurende de zonnecyclus .

Door meer te leren over hoe zonne-energie interageert met het aardoppervlak en de systemen - bij alle golflengten - zullen wetenschappers meer en betere informatie krijgen om het huidige en toekomstige klimaat te modelleren. Met de hulp van TSIS-1 en zijn opvolger TSIS-2 , die in 2023 aan boord van zijn eigen ruimtevaartuig wordt gelanceerd, laat NASA een licht schijnen op de energiebalans van de aarde en hoe deze verandert.

https://www.nasa.gov/feature/goddard/20 ... ate-models
Een mens is net een open boek, je moet het enkel kunnen lezen.

Plaats reactie