Ny forskning har visat att naturliga variationer i den globala medeltemperaturen alltid framtvingas av förändringar i värmeutsläpp och värmeupptag i haven, i synnerhet värmeavgivningen i samband med avdunstning.

Analys av data från sex klimatmodeller som simulerade framtida klimatförändringsscenarier för den senaste rapporten från International Panel for Climate Change (IPCC), som dök upp 2014, University of Southampton professor Sybren Drijfhout har visat att variationer i den globala medeltemperaturen i alla fall var korrelerade med variationer i värmeutsläpp från kännbar och latent värme. Skriver i journalen Naturvetenskapliga rapporter , Professor Drijfhout säger att dessa variationer är förknippade med värmeöverföring på grund av temperaturskillnader mellan ythavet och den överliggande luften, och värmeöverföring i samband med avdunstning. Värmeflödena kallas även de turbulenta värmeflödena.

"Släktskapet gäller i alla modeller och är oberoende av tidsskalan för variationen i temperatur", säger professor Drijfhout, Ordförande i fysisk oceanografi och klimatfysik vid Southampton. "När atmosfären blir extra varm får den mer värme från havet, när det är extra svalt får det mindre värme från havet, gör det klart att havet är drivkraften bakom dessa variationer."

"Samma samband kan observeras i observationerna, men eftersom data om ytvärmeflöden kännetecknas av stora osäkerheter, granskare uppmanade mig att ta bort den del som är kopplad till analys av dessa data, " han lägger till.

Professor Drijfhout förklarar också att han bara kunde analysera sex klimatmodeller eftersom han behövde dela naturliga temperaturvariationer från den påtvingade trenden på grund av ökade växthusgaskoncentrationer. "Du behöver samma modell för att upprepa samma utsläppsscenario några gånger med lite olika initiala förhållanden", han argumenterar. "I så fall kommer de naturliga variationerna att gå ur fas, medan den forcerade responsen är densamma i varje modellkörning. Detta möjliggör en tydlig separation av de två."

Relationen mellan globala medeltemperaturvariationer och total värmeupptagning verkar vara mer komplex på grund av förändringar i absorberad solstrålning som är ur fas med de turbulenta flödena och temperatursvaret.

Innan havet släpper ut extra mängder värme till atmosfären, den värms upp av ökad absorption av solstrålning. För ett uppehåll i den globala uppvärmningen, eller relativt sval period, motsatsen inträffar och mer solljus reflekteras, kyler havet varefter atmosfären i sin tur kyls av mindre värmeavgivning från havet.

"Förändringarna i solstrålning som tas emot på jordens yta är helt klart en utlösande faktor för dessa variationer i global medeltemperatur, säger professor Drijfhout, "men mekanismerna genom vilka dessa förändringar sker är lite mer komplexa och beror på tidsskalan för förändringarna.

"När temperaturvariationerna bara varar några år, " fortsätter han. "Förändringarna i absorberad solstrålning sker i tropikerna, helst Stilla havet, och är förknippade med rörliga mönster av mer eller mindre moln som är karakteristiska för El Nino, eller dess motsvarighet, La Nina."

Om variationerna tar längre tid, tio år eller så, havsis blir den dominerande triggern, med mer havsis som reflekterar mer solstrålning och mindre havsis som möjliggör mer absorption. Dessa variationer toppar alltid över områden där ytvatten sjunker till stort djup och djupa vatten och bottenvatten bildas som transporteras av den globala vältande cirkulationen, eller mer populärt dubbat, Fantastiskt transportband.

"Det här är lite konstigt, "Professor Drijfhout avslutar, "eftersom temperatursignalen för dessa globala variationer toppar över det tropiska Stilla havet, medan avtryckaren toppar över de subpolära haven. Vi förstår ännu inte hur kopplingen etableras i modellerna, men det verkar väldigt robust. Också, om du ersätter den globala medeltemperaturen med ett medelvärde över det tropiska bältet, denna koppling finns fortfarande."

Det bör noteras att modellerna verkar underskatta triggers i det tropiska Stilla havet på dessa långa tidsskalor. "Redan med El Nino vet vi att energiutbytet mellan hav och atmosfär inte är korrekt fångat i modellerna, " säger han. "Men trots dessa modellfel bör kopplingarna i modellerna vara kvalitativt korrekta. Att förstå hur dessa kopplingar etableras och analysera observationerna närmare om samma kopplingar kan hittas där är helt klart hur forskningen i min grupp kommer att följa under de kommande åren."