Bildnachweis: BBSO
Wissenschaftler, die das Reflexionsvermögen der Erde durch Messung des „Erdscheins“ des Mondes überwachen, haben in den letzten zwei Jahrzehnten unerwartet große Klimaschwankungen beobachtet. Durch die Kombination von acht Jahren Erdscheindaten mit fast zwanzig Jahren teilweise überlappender Satellitenwolkendaten haben sie einen allmählichen Rückgang des Reflexionsvermögens der Erde festgestellt, der in der letzten Hälfte der neunziger Jahre schärfer wurde, möglicherweise im Zusammenhang mit der beschleunigten globalen Erwärmung in den letzten Jahren. Überraschenderweise hat sich das abnehmende Reflexionsvermögen in den letzten drei Jahren vollständig umgekehrt. Solche Veränderungen, die nicht verstanden werden, scheinen eine natürliche Variabilität der Erdwolken zu sein.
Die Ausgabe der Zeitschrift Science vom 28. Mai 2004 untersucht das Phänomen in einem Artikel mit dem Titel "Änderungen der Erdreflexion in den letzten zwei Jahrzehnten", der von Enric Palle, Philip R. Goode, Pilar Montaes Rodriguez und Steven E. Koonin verfasst wurde. Goode ist angesehener Professor für Physik am New Jersey Institute of Technology (NJIT), Palle und Monta = F1es Rodr = EDguez sind Postdoktoranden an dieser Institution, und Koonin ist Professor für theoretische Physik am California Institute of Technology. Die Beobachtungen wurden am Big Bear Solar Observatory (BBSO) in Kalifornien durchgeführt, das NJIT seit 1997 mit Goode als Direktor betreibt. Die National Aeronautics Space Administration finanzierte diese Beobachtungen.
Das Team hat eine alte Methode zur Bestimmung des Reflexionsvermögens oder der Albedo der Erde wiederbelebt und modernisiert, indem es den Erdschein und das von der Erde reflektierte Sonnenlicht beobachtet, das als gespenstisches Leuchten der „dunklen Seite“ des Mondes angesehen werden kann - oder den Teil der Mondscheibe nicht von der Sonne beleuchtet. Wie Koonin vor 14 Jahren erkannte, können solche Beobachtungen ein leistungsfähiges Instrument für die langfristige Klimaüberwachung sein. "Je wolkiger die Erde, desto heller der Erdschein und die sich ändernde Wolkendecke ist ein wichtiges Element für den Klimawandel", sagte er.
Bei BBSO werden seit 1994 präzise Erdscheinbeobachtungen zur Bestimmung des globalen Reflexionsvermögens durchgeführt. Die regelmäßigen Beobachtungen beginnen Ende 1997.
„Mit einem Phänomen, das zuerst von Leonardo DaVinci erklärt wurde, können wir den globalen Klimawandel genau messen und eine überraschende Geschichte von Wolken finden. Unsere Methode hat den Vorteil, dass sie sehr präzise ist, da der helle Mondhalbmond als Standard für die Überwachung des Erdscheins dient und das von großen Teilen der Erde reflektierte Licht gleichzeitig beobachtet werden kann “, sagte Goode. "Es ist auch kostengünstig und benötigt nur ein kleines Teleskop und einen relativ einfachen elektronischen Detektor."
Durch die Verwendung einer Kombination aus Erdscheinbeobachtungen und Satellitendaten auf der Wolkendecke hat das Erdscheinteam Folgendes ermittelt:
Die durchschnittliche Albedo der Erde ist von einem Jahr zum nächsten nicht konstant. es ändert sich auch über dekadische Zeitskalen. Die derzeit zur Untersuchung des Klimasystems verwendeten Computermodelle zeigen keine so große Variabilität der Albedo im dekadischen Maßstab.
Die jährliche durchschnittliche Albedo ging von 1985 bis 1995 sehr allmählich zurück und ging dann 1995 und 1996 stark zurück. Diese beobachteten Rückgänge stimmen weitgehend mit zuvor bekannten Satellitenmessungen der Wolkenmenge überein.
Die niedrige Albedo in den Jahren 1997-2001 erhöhte die solare Erwärmung des Globus um mehr als das Doppelte, was von einer Verdoppelung des atmosphärischen Kohlendioxids erwartet wurde. Diese "Verdunkelung" der Erde, wie sie vom Weltraum aus gesehen werden würde, hängt möglicherweise mit dem jüngsten beschleunigten Anstieg der mittleren globalen Oberflächentemperaturen zusammen.
In den Jahren 2001-2003 kehrte sich die Albedo auf Werte vor 1995 um. Diese „Aufhellung“ der Erde ist höchstwahrscheinlich auf den Effekt einer erhöhten Wolkendecke und -dicke zurückzuführen.
Diese großen Schwankungen, die mit denen der von Satelliten in den Tropen in den Tropen beobachteten Infrarot- (Wärme-) Strahlung der Erde vergleichbar sind, haben einen großen Einfluss auf das Strahlungsbudget der Erde.
"Unsere Ergebnisse sind nur ein Teil der Geschichte, da die Oberflächentemperatur der Erde durch ein Gleichgewicht zwischen Sonnenlicht, das den Planeten erwärmt, und Wärme, die in den Weltraum zurückgestrahlt wird und den Planeten kühlt, bestimmt wird", sagte Palle. „Dies hängt neben der Albedo von vielen Faktoren ab, wie beispielsweise der Menge der in der Atmosphäre vorhandenen Treibhausgase (Wasserdampf, Kohlendioxid, Methan). Diese neuen Daten unterstreichen jedoch, dass Wolken ordnungsgemäß berücksichtigt werden müssen, und veranschaulichen, dass uns immer noch das detaillierte Verständnis unseres Klimasystems fehlt, das erforderlich ist, um zukünftige Veränderungen mit Zuversicht zu modellieren. “
Goode sagt, dass die Erdscheinbeobachtungen für das nächste Jahrzehnt fortgesetzt werden. „Diese werden wichtig sein, um die laufenden Veränderungen im Klimasystem der Erde zu überwachen. Es wird auch wichtig sein, unsere Ergebnisse mit Satellitendaten zu korrelieren, sobald diese verfügbar sind, insbesondere für die letzten Jahre, um eine konsistente Beschreibung der sich ändernden Albedo zu erhalten. Erdbeobachtungen über einen 11-jährigen Sonnenzyklus werden auch wichtig sein, um hypothetische Einflüsse der Sonnenaktivität auf das Klima zu bewerten. “
Monta = F1es Rodr = EDguez sagt, dass das Team zur Durchführung zukünftiger Beobachtungen daran arbeitet, ein globales Netzwerk von Beobachtungsstationen aufzubauen. "Diese würden eine kontinuierliche Überwachung der Albedo während eines Großteils jedes Mondmonats ermöglichen und auch lokale Wetterbedingungen ausgleichen, die manchmal Beobachtungen von einem bestimmten Ort aus verhindern."
BBSO-Beobachtungen werden derzeit durch andere Beobachtungen aus der Krim in der Ukraine ergänzt, und in Kürze wird es auch Beobachtungen aus Yunnan in China geben. Eine weitere Verbesserung wird darin bestehen, die aktuellen manuellen Beobachtungen vollständig zu automatisieren. Ein Prototyp eines Roboterteleskops wird gebaut, und das Team sucht nach Mitteln, um ein achtköpfiges Netzwerk rund um den Globus aufzubauen, zu kalibrieren und einzusetzen.
"Auch wenn die wissenschaftliche Gemeinschaft die Wahrscheinlichkeit menschlicher Auswirkungen auf das Klima anerkennt, muss sie den Klimawandel besser dokumentieren und verstehen", sagte Koonin. "Unsere laufenden Erdscheinmessungen werden ein wichtiger Teil dieses Prozesses sein."
Originalquelle: Caltech-Pressemitteilung
