Nuevos datos de la NASA arrojan luz sobre los modelos climáticos
¿Alguna vez usó una camiseta oscura en un día soleado y sintió que la tela se calentaba con los rayos del sol? La mayoría de nosotros sabemos que los colores oscuros absorben la luz del sol y los colores claros la reflejan, pero ¿sabías que esto no funciona de la misma manera en las longitudes de onda no visibles del Sol?
El Sol es la fuente de energía de la Tierra y emite energía en forma de luz solar visible, radiación ultravioleta (longitudes de onda más cortas) y radiación del infrarrojo cercano, que sentimos como calor (longitudes de onda más largas). La luz visible se refleja en superficies de colores claros como la nieve y el hielo, mientras que las superficies más oscuras como los bosques u océanos la absorben. Esta reflectividad, llamada albedo, es una de las formas clave en que la Tierra regula su temperatura: si la Tierra absorbe más energía de la que refleja, se calienta, y si refleja más de la que absorbe, se enfría.
La imagen se vuelve más complicada cuando los científicos incorporan las otras longitudes de onda a la mezcla. En la parte del espectro del infrarrojo cercano, las superficies como el hielo y la nieve no son reflectantes; de hecho, absorben la luz del infrarrojo cercano de la misma manera que una camiseta oscura absorbe la luz visible.
“La gente piensa que la nieve es reflectante. Es tan brillante”, dijo Gavin Schmidt, director del Instituto Goddard de Estudios Espaciales de la NASA en la ciudad de Nueva York y asesor climático senior interino de la NASA. «Pero resulta que en la parte del espectro del infrarrojo cercano, es casi negro».
Claramente, para que los científicos del clima obtengan una imagen completa de cómo la energía solar entra y sale del sistema terrestre, necesitan incluir otras longitudes de onda además de la luz visible.
Ahí es donde entra en juego el sensor de irradiancia solar total y espectral (TSIS-1) de la NASA. Desde su punto de vista a bordo de la Estación Espacial Internacional, TSIS-1 mide no solo la irradiancia solar total (energía) que llega a la atmósfera de la Tierra, sino también la cantidad de energía que entra en cada longitud de onda. Esta medida se llama irradiancia solar espectral o SSI. El instrumento Spectral Irradiance Monitor (SIM) de TSIS-1, desarrollado por el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de Boulder de la Universidad de Colorado, mide el SSI con una precisión mejor que 0,2%, o dentro del 99,8% de los valores reales de SSI.
“Con TSIS-1, tenemos más confianza en las mediciones de luz visible e infrarroja cercana”, dijo el Dr. Xianglei Huang, profesor del departamento de Ciencias e Ingeniería del Clima y el Espacio de la Universidad de Michigan. «La forma en que se divide la cantidad de energía en cada longitud de onda tiene implicaciones para el clima medio».
Huang y sus colegas de la Universidad de Michigan, el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y la Universidad de Colorado Boulder utilizaron recientemente datos TSIS-1 SSI en un modelo climático global por primera vez. «Varios estudios utilizaron varias entradas de SSI para analizar la sensibilidad de los modelos climáticos en el pasado»; sin embargo, este estudio fue el primero en investigar cómo los nuevos datos cambiaron la reflexión y la absorción modeladas de la energía solar en los polos de la Tierra, dijo Dong Wu, proyecto científico de TSIS-1 en Goddard.
Descubrieron que cuando utilizaron los nuevos datos, el modelo mostraba diferencias estadísticamente significativas en la cantidad de energía que el hielo y el agua absorbían y reflejaban, en comparación con el uso de datos solares más antiguos. El equipo ejecutó el modelo, llamado Community Earth System Model, o CESM2, dos veces: una con los nuevos datos de TSIS-1 promediados durante un período de 18 meses, y una vez con un promedio reconstruido más antiguo basado en datos de la radiación solar desmantelada de la NASA y Experimento climático (SORCE).
El equipo descubrió que los datos de TSIS-1 tenían más energía presente en las longitudes de onda de la luz visible y menos en las longitudes de onda del infrarrojo cercano en comparación con la reconstrucción SORCE anterior. Estas diferencias significaron que el hielo marino absorbió menos y reflejó más energía en la ejecución del TSIS-1, por lo que las temperaturas polares fueron entre 0,5 y 1,3 grados Fahrenheit más frías, y la cantidad de cobertura de hielo marino en verano fue aproximadamente un 2,5% mayor.
«Queríamos saber cómo se comparan las nuevas observaciones con las utilizadas en estudios de modelos anteriores, y cómo eso afecta nuestra visión del clima», dijo el autor principal, el Dr. Xianwen Jing, quien llevó a cabo esta investigación como becario postdoctoral en el departamento. de Ciencias e Ingeniería del Clima y el Espacio en la Universidad de Michigan. “Si hay más energía en la banda visible y menos en la banda del infrarrojo cercano, eso afectará la cantidad de energía que absorba la superficie. Esto puede afectar la forma en que el hielo marino crece o se encoge y el frío que hace en las latitudes altas «.
