Afbeelding tegoed: BBSO
Wetenschappers die de weerkaatsing van de aarde volgen door de 'aardschijn' van de maan te meten, hebben de afgelopen twee decennia onverwacht grote klimaatschommelingen waargenomen. Door acht jaar aardeschijngegevens te combineren met bijna twintig jaar gedeeltelijk overlappende satellietwolkgegevens, hebben ze een geleidelijke afname van de weerkaatsing van de aarde gevonden die in de laatste helft van de jaren negentig scherper is geworden, mogelijk in verband met de versnelde opwarming van de aarde de afgelopen jaren. Verrassend genoeg keerde de dalende reflectie de afgelopen drie jaar volledig terug. Dergelijke veranderingen, die niet worden begrepen, lijken een natuurlijke variabiliteit van de aardwolken te zijn.
De uitgave van 28 mei 2004 van het tijdschrift Science onderzoekt het fenomeen in een artikel, 'Veranderingen in de reflectie van de aarde gedurende de afgelopen twee decennia', geschreven door Enric Palle, Philip R. Goode, Pilar Montaes Rodriguez en Steven E. Koonin. Goode is een vooraanstaande hoogleraar natuurkunde aan het New Jersey Institute of Technology (NJIT), Palle en Monta = F1es Rodr = EDguez zijn postdoctorale medewerkers bij die instelling en Koonin is hoogleraar theoretische natuurkunde aan het California Institute of Technology. De waarnemingen zijn uitgevoerd bij het Big Bear Solar Observatory (BBSO) in Californië, dat NJIT sinds 1997 heeft geleid met Goode als directeur. De National Aeronautics Space Administration heeft deze waarnemingen gefinancierd.
Het team heeft een oude methode nieuw leven ingeblazen en gemoderniseerd om de weerkaatsing van de aarde of albedo te bepalen, door aardschijn te observeren, door de aarde gereflecteerd zonlicht dat kan worden gezien als een spookachtige gloed van de "donkere kant" van de maan - of het deel van de maanschijf niet verlicht door de zon. Zoals Koonin zo'n 14 jaar geleden besefte, kunnen dergelijke waarnemingen een krachtig hulpmiddel zijn voor klimaatmonitoring op lange termijn. 'Hoe troebeler de aarde, hoe helderder de aardschijn en veranderende bewolking is een belangrijk element van het veranderende klimaat', zei hij.
Nauwkeurige aardeschijnwaarnemingen om de wereldwijde reflectiviteit te bepalen, zijn sinds 1994 bij BBSO aan de gang en eind 1997 begonnen de regelmatige waarnemingen.
“Met behulp van een fenomeen dat voor het eerst werd uitgelegd door Leonardo DaVinci, kunnen we de wereldwijde klimaatverandering nauwkeurig meten en een verrassend verhaal over wolken vinden. Onze methode heeft het voordeel dat ze zeer nauwkeurig is, omdat de heldere maansikkel als standaard dient om de aardschijn te bewaken en licht dat door grote delen van de aarde wordt gereflecteerd, gelijktijdig kan worden waargenomen, 'zei Goode. "Het is ook goedkoop en vereist slechts een kleine telescoop en een relatief eenvoudige elektronische detector."
Door een combinatie van aardschijnwaarnemingen en satellietgegevens over bewolking te gebruiken, heeft het aardeschijnteam het volgende bepaald:
Het gemiddelde albedo op aarde is niet constant van het ene jaar op het andere; het verandert ook over decadale tijdschalen. De computermodellen die momenteel worden gebruikt om het klimaatsysteem te bestuderen, vertonen niet zo'n grote decadale schaalvariatie van het albedo.
Het jaargemiddelde albedo is van 1985 tot 1995 zeer geleidelijk gedaald en vervolgens in 1995 en 1996 sterk gedaald. Deze waargenomen dalingen komen in grote lijnen overeen met eerder bekende satellietmetingen van de hoeveelheid wolken.
Het lage albedo in de periode 1997-2001 verhoogde de zonnewarmte van de aarde met een snelheid die meer dan tweemaal hoger was dan verwacht van een verdubbeling van de atmosferische kooldioxide. Dit 'dimmen' van de aarde, zoals het vanuit de ruimte zou kunnen worden gezien, hangt wellicht samen met de recente versnelde stijging van de gemiddelde wereldwijde oppervlaktetemperaturen.
2001-2003 zag een omkering van het albedo naar waarden van vóór 1995; deze "verheldering" van de aarde is hoogstwaarschijnlijk toe te schrijven aan het effect van grotere bewolking en dikte.
Deze grote variaties, die vergelijkbaar zijn met die van de aardse infrarood (warmte) straling die in de tropen door satellieten wordt waargenomen, hebben een grote invloed op het stralingsbudget van de aarde.
"Onze resultaten zijn slechts een deel van het verhaal, aangezien de oppervlaktetemperatuur van de aarde wordt bepaald door een balans tussen zonlicht dat de planeet verwarmt en warmte die weer de ruimte in wordt gestraald, waardoor de planeet afkoelt", zei Palle. “Dit hangt naast albedo van veel factoren af, zoals de hoeveelheid broeikasgassen (waterdamp, kooldioxide, methaan) die in de atmosfeer aanwezig is. Maar deze nieuwe gegevens benadrukken dat er goed rekening moet worden gehouden met wolken en illustreren dat we nog steeds geen gedetailleerd begrip hebben van ons klimaatsysteem dat nodig is om toekomstige veranderingen met vertrouwen te modelleren. ”
Goode zegt dat de aardschijnwaarnemingen het komende decennium zullen voortduren. "Deze zullen belangrijk zijn voor het volgen van voortdurende veranderingen in het klimaatsysteem van de aarde. Het zal ook essentieel zijn om onze resultaten te correleren met satellietgegevens wanneer deze beschikbaar komen, vooral voor de laatste jaren, om een consistente beschrijving van het veranderende albedo te vormen. Aardschijnwaarnemingen gedurende een zonnecyclus van 11 jaar zullen ook belangrijk zijn voor het beoordelen van veronderstelde invloeden van zonneactiviteit op het klimaat. ”
Monta = F1es Rodr = EDguez zegt dat het team, om toekomstige waarnemingen uit te voeren, werkt aan het opzetten van een wereldwijd netwerk van observatiestations. "Deze zouden een continue monitoring van het albedo gedurende een groot deel van elke maanmaand mogelijk maken en zouden ook compenseren voor lokale weersomstandigheden die soms waarnemingen van een bepaalde locatie verhinderen."
BBSO-waarnemingen worden momenteel aangevuld met andere uit de Krim in Oekraïne en binnenkort zullen er ook waarnemingen komen vanuit Yunnan in China. Een verdere verbetering is het volledig automatiseren van de huidige handmatige waarnemingen. Er wordt een prototype van een robottelescoop gebouwd en het team zoekt fondsen om een netwerk van acht over de hele wereld te bouwen, te kalibreren en in te zetten.
"Zelfs als de wetenschappelijke gemeenschap de waarschijnlijkheid van menselijke effecten op het klimaat erkent, moet ze de klimaatveranderingen beter documenteren en begrijpen", aldus Koonin. "Onze voortdurende metingen van aardschijn zullen een belangrijk onderdeel zijn van dat proces."
Oorspronkelijke bron: Caltech News Release
