Таянье морского льда в Северном Ледовитом океане приводит к снижению альбедо (отражательной способности) Земли, темпы которого значительно больше, нежели предполагалось ранее. К этому выводу пришли учёные в ходе недавнего исследования, для проведения которого использовались данные приборов, установленных на борту космических спутников NASA.
Для проведения исследования учёные Института океанографии Скриппса (Scripps Institution of Oceanography) и Калифорнийского университета (University of California) использовали данные приборов CERES (Clouds and Earth’s Radiant Energy System). Установлены такие приборы на борту нескольких космических спутников NASA: «TRMM» (Tropical Rainfall Measurement Mission), «Suomi NPP» (Suomi National Polar-orbiting Partnership), «Terra» и «Aqua». Первый научный инструмент CERES был запущен в космос в декабре 1997 года на борту спутника «TRMM».
По мере таянья морского льда, на смену его белой отражающей поверхности приходит сравнительно тёмная океаническая поверхность. Это приводит к уменьшению количества солнечного света, отражаемого обратно в космическое пространство. Как результат, Земля поглощает большее количество солнечной энергии.
Следует отметить, что с 70-х годов ХХ столетия Арктика «нагрелась» примерно на 2,6 по Фаренгейту (2 С), а летний минимум арктического морского ледового покрова за тот же период уменьшился на 40%. Эти факторы привели к снижению альбедо региона, то есть количества поступающего к Земле света, отражаемого нашей планетой обратно в космос. Измерить альбедо Земли под силу нескольким научным инструментам, среди которых и CERES.
Аспирант Kristina Pistone и климатологи Ian Eisenman и Veerabhadran Ramanathan использовали спутниковые измерения, чтобы вычислить изменения альбедо Арктики, обусловленные изменениями морского ледяного покрова. Альбедо измеряется в процентах. Альбедо совершенно черной поверхности равняется 0%, а белой, соответственно, — 100%. Альбедо свежевыпавшего снега, как правило, составляет порядка 80-90%, в то время как альбедо поверхности океана – менее 20%. Облака и другие факторы, такие как аэрозоли и сажа, также влияют на альбедо Земли.
Исследователи подсчитали, что в целом альбедо Арктики снизилось с 52% до 48% за период с 1979 по 2011 год. Эта величина поверхностного потемнения более чем в два раза превышает результаты предыдущих исследований. Учёные также использовали полученные результаты для построения модели, которая бы позволила посредством компьютерных технологий изобразить и спрогнозировать изменения альбедо.
Предыдущие исследования использовали комбинацию компьютерных моделей и наблюдений, дабы оценить объемы дополнительно поглощённой океанами энергии. Команда исследователей из Scripps Institution of Oceanography решила напрямую коррелировать изменения альбедо, связав данные CERES с наблюдениями за морским льдом, собранными радиометрами Special Sensor Microwave Imager (SSM/I), установленными на борту спутников Defense Meteorological Satellite Program. Этот подход позволит избежать возможности систематических проблем в компьютерных моделях.
По словам Pistone, не нужно быть выдающимся учёным дабы понять, что замена белого отражающего морского льда на темную океаническую поверхность приводит к увеличению количества поглощаемой океанами солнечной энергии. Климатолог отмечает, что он и его коллеги использовали реальные спутниковые измерения как альбедо, так и морского льда, дабы не только удостовериться в этом, но и дать количественное представление этому процессу, определив сколько тепла регион «поглотил» ввиду таянья льда. По словам Pistone, его весьма порадовал тот факт, что два набора данных, полученных двумя отдельными научными приборами, великолепно согласуются друг с другом.
Результаты исследования, профинансированного National Science Foundation, были опубликованы в журнале Proceedings, издаваемом National Academy of Sciences. Символичным стало то, что с статья была опубликована спустя 45 лет после того, как учёные Mikhail Budyko и William Sellers, специализирующиеся на изучении атмосферных явлений, выдвинули гипотезу, согласно которой Арктика будет усиливать глобальное потепление, ввиду таянья морского льда.
Как объясняет Ramanathan из Scripps Institution of Oceanography, который ранее провел подобное исследование в области глобальных эффектов аэрозолей на снижение альбедо, в течении почти полувека учёные не перестают говорить о таянье льдов Арктики и уменьшении альбедо. По его словам, последнее исследование – стало первым, когда эффект «потемнения» зарегистрирован в масштабе всей Арктики.
По словам Eisenman, результаты исследований указывают на то, что нагрев в результате изменения альбедо, вызванного таяньем арктического морского льда, является «довольно большим». Он отмечает, что по всему земному шару, этот нагрев составляет порядка ¼ нагрева, вызванного увеличением концентрации СО2 в атмосфере за тот же период.
В ходе исследований также использовались данные приборов MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), которые установлены на спутниках NASA «Terra» и «Aqua». MODIS способен различать облака и морской лёд, которые характеризуются практически идентичной яркостью. По словам научного руководителя CERES Norman Loeb, эта возможность MODIS позволяет повысить точность показаний альбедо CERES.
