Несподіване джерело винне у стрімкому стрибку глобального потепління

Підвищення рівня моря, танення льодовиків і хвилі спеки в океані — 2023 рік приніс тривожні нові рекорди потепління майже в кожній вимірюваній категорії. Одним із найбільш тривожних було підвищення глобальної середньої температури, яка досягла майже 1,5 градуса Цельсія (2,7 градуса Фаренгейта) над доіндустріальним рівнем. Вчені працювали над тим, щоб визначити, що спровокувало цей раптовий сплеск глобального потепління. Вони враховували антропогенні впливи, такі як парникові гази, ефект Ель-Ніньо та природні події, такі як виверження вулканів. З усім тим, ці фактори залишають непояснений розрив потепління в 0,2 градуса Цельсія.

Нова теорія: зміни хмарного покриву

Дослідницька група з Інституту Альфреда Вегенера (AWI) припускає, що зміни в хмарному покриві Землі можуть пояснити цей розрив у потеплінні.

«На додаток до впливу Ель-Ніньо та очікуваного довгострокового потепління внаслідок антропогенних парникових газів, уже обговорювалося кілька інших факторів, які могли сприяти напрочуд високим глобальним середнім температурам з 2023 року», — сказав доктор Хельге Гесслінг, керівник автор з AWI.

Доктор Гесслінг згадав такі фактори, як підвищена сонячна активність, надлишок водяної пари від вивержень вулканів і менша кількість аерозольних частинок в атмосфері. Але додавання цих елементів залишає 0,2 градуса Цельсія (0,36 градуса Фаренгейта) непоясненими.

Загадка розриву в 0,2 градуса

«Проміжок у поясненнях у 0,2 градуса за Цельсієм для 2023 року наразі є одним із найбільш обговорюваних питань у кліматичних дослідженнях», — зазначив д-р Гесслінг.

Для подальшого дослідження кліматичні моделювачі з AWI та Європейського центру середньострокових прогнозів погоди (ECMWF) проаналізували супутникові дані NASA. Вони також використали дані повторного аналізу ECMWF, які поєднують дані спостережень із моделями погоди. Дані виявили тривожну тенденцію – у 2023 році було зафіксовано найнижче планетарне альбедо принаймні з 1940 року.

Розуміння ефекту альбедо

Планетарне альбедо залежить від того, скільки сонячного світла планета відбиває назад у космос. Подумайте про це як про «фактор блиску» планети. Земля, наприклад, відбиває близько 30% сонячного світла, яке потрапляє на неї, що означає, що її альбедо становить 0,3 (за шкалою від 0 до 1). Різні поверхні на планеті сприяють цьому відображенню. Яскраві області, як-от крижані шапки та хмари, відбивають багато світла, тоді як темніші області, як-от океани та ліси, поглинають більше сонячного світла.

Баланс відбитого та поглиненого сонячного світла відіграє величезну роль у формуванні клімату та енергетичного бюджету планети. На Землі зміни альбедо можуть мати великий вплив. Коли лід тане через потепління, він оголює темнішу воду або землю під собою, яка поглинає більше сонячного світла та прискорює процес нагрівання — цикл зворотного зв’язку, відомий як ефект альбедо.

«Що привернуло нашу увагу, так це те, що в наборах даних NASA і ECMWF 2023 рік виділявся як рік із найнижчим планетарним альбедо», — сказав співавтор дослідження д-р Томас Ракоу з ECMWF. Нижче альбедо означає менше відбитого сонячного світла, що сприяє підвищенню глобальної температури. Але що спричинило це падіння альбедо?

Хмари на низькій висоті та сплеск потепління

Відповідь полягає в зменшенні хмарності на низькій висоті, особливо в північних середніх широтах і тропіках. Ця тенденція була найбільш вираженою над Атлантикою, де за збігом обставин у 2023 році спостерігалися незвичайні рекорди тепла.

«Помітно, що східна частина Північної Атлантики, яка є одним із головних факторів останнього стрибка глобальної середньої температури, характеризувалася значним зниженням хмар на низькій висоті», — сказав д-р Гесслінг.

Зменшення низької хмарності означає зменшення альбедо Землі, що посилює глобальне потепління.

Роль хмар у регуляції клімату

Хмари відіграють вирішальну роль у зниженні температури Землі. Вони відбивають сонячне світло, створюючи охолоджуючий ефект. Низькі хмари особливо важливі, оскільки вони не мають парникового ефекту, який спостерігається у вищих хмарах, які затримують тепло. Зі зменшенням хмарного покриву ефект охолодження зменшується, що сприяє підвищенню температури. «Якщо низьких хмар менше, ми лише втрачаємо ефект охолодження, роблячи речі теплішими», — пояснив Гесслінг.

Фактори, що сприяють меншій кількості низьких хмар

Але що спричиняє менше хмар на низькій висоті? Можлива комбінація факторів. Суворіші правила суднового палива зменшили кількість атмосферних аерозолів — дрібних частинок, які служать ядрами конденсації для утворення хмар. Аерозолі також відбивають сонячне світло, і менше аерозолів означає менше утворення хмар і менше відображення сонячного світла. Природні кліматичні коливання та відгуки океану також можуть внести свій внесок, але Гесслінг вважає, що це ще не вся історія. «Саме глобальне потепління може зменшити низьку хмарність», — сказав він.

Сплеск потепління та втрата хмар

Цей цикл зворотного зв’язку між потеплінням і втратою хмар може свідчити про тривожну тенденцію.

«Якщо значна частина зниження альбедо справді пов’язана зі зворотним зв’язком між глобальним потеплінням і низькою хмарністю, як показують деякі кліматичні моделі, ми повинні очікувати досить інтенсивного потепління в майбутньому», – зазначив доктор Гесслінг.

Це означає, що ми можемо перетнути критичний поріг глобального потепління в 1,5 градуса раніше, ніж очікувалося. Якщо це станеться, залишки вуглецевих бюджетів за Паризькою угодою зменшаться, що зробить адаптаційні заходи ще більш актуальними.

Хмарний покрив і глобальне потепління

Дослідження проливає світло на те, чому температура так раптово підскочила, і підкреслює важливість хмарного покриву Землі в регулюванні клімату. Зменшення хмарного покриву, особливо на низьких висотах, зменшує здатність Землі відбивати сонячне випромінювання, додаючи до потепління, яке вже викликане парниковими газами.

Оскільки кліматичні моделі вказують на цей зворотний зв’язок як на важливий фактор, термінові дії стають ще більш важливими для управління майбутнім потеплінням і мінімізації екстремальних погодних явищ. Дослідження опубліковано в журналі Science.