Foto via Weizmann Instituut
Als je vanuit de ruimte naar de aarde kijkt, lijken haar halfronden - noordelijk en zuidelijk - even helder. Dit is vooral onverwacht omdat het zuidelijk halfrond grotendeels bedekt is met donkere oceanen, terwijl het noordelijk halfrond een uitgestrekt landgebied heeft dat veel helderder is dan deze oceanen.
Jarenlang bleef de helderheidssymmetrie tussen de hersenhelften een mysterie. In een nieuwe studie, gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), onthullen onderzoekers van het Weizmann Institute of Science en hun medewerkers een sterke correlatie tussen stormintensiteit, bewolking en de reflectiesnelheid van zonne-energie op elk halfrond. Ze bieden een oplossing voor het mysterie, naast een beoordeling van hoe klimaatverandering de reflectiegraad in de toekomst zou kunnen veranderen.
Al in de jaren zeventig, toen wetenschappers gegevens van de eerste meteorologische satellieten analyseerden, waren ze verrast toen ze ontdekten dat de twee hemisferen dezelfde hoeveelheid zonnestraling reflecteren. Reflectiviteit van zonnestraling staat in wetenschappelijk jargon bekend als 'albedo'. Om beter te begrijpen wat albedo is, moet u eens nadenken over autorijden in het donker: het is gemakkelijk om de onderbroken witte lijnen te zien, die het licht van de koplampen van de auto goed weerkaatsen, maar moeilijk om het donkere asfalt te onderscheiden.
Hetzelfde geldt voor het observeren van de aarde vanuit de ruimte: de verhouding tussen de zonne-energie die de aarde raakt en de energie die door elk gebied wordt gereflecteerd, wordt bepaald door verschillende factoren. Een daarvan is de verhouding tussen donkere oceanen en helder land, die verschillen in reflectiviteit, net als asfalt en intermitterende witte lijnen. Het land Het gebied van het noordelijk halfrond is ongeveer twee keer zo groot als dat van het zuidelijk halfrond, en inderdaad, als je dichtbij het aardoppervlak meet, als de lucht helder is, is er een verschil van meer dan 10 procent in albedo. Toch lijken beide hersenhelften vanuit de ruimte even helder te zijn.
Foto via Weizmann Instituut
In deze studie concentreerde het team van onderzoekers, geleid door prof. Yohai Kaspi en Or Hadas van de afdeling Aard- en Planetaire Wetenschappen van Weizmann, zich op een andere factor die van invloed is op albedo, een factor die zich op grote hoogte bevindt en zonnestraling weerkaatst: wolken. Het team analyseerde gegevens afkomstig van 's werelds meest geavanceerde databases, waaronder cloud gegevens verzameld via NASA-satellieten (CERES), evenals gegevens van ERA5, een wereldwijde weerdatabase met informatie die is verzameld met behulp van verschillende bronnen in de lucht en op de grond daterend uit 1950. ERA5-gegevens werden gebruikt om cloud gegevens te completeren en om 50 jaar van deze gegevens te correleren met informatie over de intensiteit van cyclonen en anticyclonen.
Vervolgens classificeerden de wetenschappers de stormen van de afgelopen 50 jaar in drie categorieën, op basis van intensiteit. Ze ontdekten een direct verband tussen stormintensiteit en het aantal wolken dat zich rond de storm vormt. Terwijl het noordelijk halfrond en landgebieden in het algemeen worden gekenmerkt door zwakkere stormen, heersen boven de oceanen op het zuidelijk halfrond matige en sterke stormen. Gegevensanalyse toonde aan dat het verband tussen stormintensiteit en bewolking verantwoordelijk is voor het verschil in bewolking tussen de hemisferen. “Bewolking albedo dat voortkomt uit sterke stormen boven het zuidelijk halfrond bleek een zeer nauwkeurige compensatie te zijn voor het grote landoppervlak op het noordelijk halfrond, en dus blijft de symmetrie behouden, "zegt Hadas, eraan toevoegend:" Dit suggereert dat stormen de verbindende factor zijn tussen de helderheid van het aardoppervlak en die van wolken, waardoor het symmetrie-mysterie wordt opgelost. "
Kan klimaatverandering een van de hemisferen donkerder maken?
De aarde ondergaat de laatste jaren snelle veranderingen als gevolg van klimaatverandering. Om te onderzoeken of en hoe dit de hemisferische albedosymmetrie zou kunnen beïnvloeden, gebruikten de wetenschappers CMIP6, een reeks modellen die worden uitgevoerd door klimaatmodelleringscentra over de hele wereld om klimaatverandering te simuleren. Een van de belangrijkste tekortkomingen van deze modellen is hun beperkte vermogen om de mate van bewolking te voorspellen. Desalniettemin stelt de in deze studie gevonden relatie tussen stormintensiteit en bewolking wetenschappers in staat om toekomstige wolkenhoeveelheden te beoordelen op basis van stormvoorspellingen.
Modellen voorspellen dat de opwarming van de aarde zal resulteren in een verminderde frequentie van alle stormen boven het noordelijk halfrond en van zwakke en matige stormen boven het zuidelijk halfrond. De sterkste stormen van het zuidelijk halfrond zullen echter intenser worden. De oorzaak van deze voorspelde verschillen is 'arctische versterking', een fenomeen waarbij de noordpool twee keer zo snel opwarmt als de gemiddelde opwarmingssnelheid van de aarde. Men zou kunnen speculeren dat dit verschil de hemisferische albedosymmetrie zou moeten doorbreken. Het onderzoek toont echter aan dat een verdere toename van de stormintensiteit de mate van bewolking op het zuidelijk halfrond niet zou kunnen veranderen, omdat de hoeveelheden wolken verzadiging bereiken bij zeer sterke stormen. Zo kan de symmetrie behouden blijven.
"Het is nog niet mogelijk om met zekerheid te bepalen of de symmetrie zal breken in het licht van de opwarming van de aarde", zegt Kaspi. “Het nieuwe onderzoek lost echter een fundamentele wetenschappelijke vraag op en verdiept ons begrip van de stralingsbalans van de aarde en haar effectoren. Naarmate de opwarming van de aarde voortduurt, zullen geo-engineering oplossingen van vitaal belang worden voor het voortbestaan van het menselijk leven. Ik hoop dat een beter begrip van fundamentele klimaatfenomenen, zoals de hemisferische albedosymmetrie, zal helpen bij het ontwikkelen van deze oplossingen.”
Andere medewerkers bij het uitvoeren van deze studie zijn Dr. George Datseris en Prof. Bjorn Stevens van het Max Planck Instituut voor Meteorologie, Duitsland; Dr. Joaquin Blanco en Prof. Rodrigo Caballero van de Universiteit van Stockholm, Zweden; en Dr. Sandrine Bony van de Sorbonne Universiteit, Frankrijk.
Prof. Yohai Kaspi is hoofd van het Helen Kimmel Center for Planetary Science. Zijn onderzoek wordt ondersteund door het Yotam Project en Rene Braginsky.
Comments