Moln ovanför södra oceanen kan hålla nyckeln till mer exakta förutsägelser om globala klimatförändringar. Forskare från University of Canterbury (UC) har lett ett Deep South National Science Challenge-projekt för att samla in information om molnformationer nära Antarktis.

Som en del av sin doktorsexamen, UC Research Associate Peter Kuma gick med andra forskare ombord på forskningsfartyg i grova södra hav med hjälp av högteknologiska instrument för att mäta molntäthet, höjd och form.

Han säger att moln är viktiga eftersom de reglerar hur mycket solstrålning som når jordens yta, och absorberar även värmestrålning från jorden.

De kan spela en värmande eller kylande roll beroende på deras höjd, form och täthet.

"Moln är den största osäkerheten för de modeller som används vid beräkning av klimatförändringar och södra oceanen är ett område där de kämpar mest, " säger Kuma.

"Det är en av världens mest otillgängliga platser så noggranna mätningar av moln har varit svåra att få och är vanligtvis baserade på satellitinformation, som missar moln på lägre nivå. Den kan inte ses från rymden eftersom den är skymd av moln på högre nivå, så det är viktigt att ha mer exakta mätningar från marken."

Kuma var på forskningsfartyget Tangaroa som besökte Campbell Plateau i två veckor 2017, och tillbringade sex veckor i Rosshavet 2018, tillsammans med andra UC och National Institute of Water and Atmospheric Research (NIWA) forskare.

De använde instrument som lidarer (laser "radar") och väderballonger för att undersöka atmosfären, samla in en mängd mycket detaljerad information om molnens struktur och fysik i en i stort sett okänd region.

Projektet, ledd av professor Adrian McDonald vid Gateway Antarctica UC, var ett samarbete mellan UC, NIWA, Australian Antarctic Division, University of Colorado, Boulder och Nya Zeelands försvarsmakt.

Fartygsbaserade observationer och data som samlats in av teamet under tre års studier i södra oceanen har analyserats och kommer nu att hjälpa experter att exakt förutsäga effekten av ökande växthusgaser på planeten.

Informationen kommer att ingå i utvecklingen av inflytelserika internationella klimatförändringsmodeller som används av FN:s mellanstatliga panel för klimatförändringar (IPCC).

Kuma är huvudförfattare till en artikel om studien som nyligen publicerades i den internationella tidskriften Atmosfärskemi i fysik .

Huvudfynden från teamets forskning relaterar till lågt liggande stratocumulusmoln, som är platta och täcker ett stort område, är den vanligaste i södra oceanen under sommarmånaderna.

Dock, de flesta klimatförändringsmodeller är baserade på simuleringar som innehåller cumulusmoln, som täcker ett mindre område men är tjockare och mer reflekterande.

De hittade New Zealand Earth System Model (NZESM), en klimatmodell baserad på en brittisk MetOffice klimatmodell under utveckling vid NIWA och UC, simulerar för få lågnivåmoln över södra oceanen.

Kuma säger att de fartygsbaserade observationerna kommer att leda till en förbättrad förståelse för hur dessa moln bildas och ge bättre noggrannhet för modellerna, särskilt när de appliceras på södra halvklotet.

"Simuleringarna de använde innehöll relativt stora fel som skulle påverka noggrannheten av framtida klimatförändringsförutsägelser, särskilt för Nya Zeeland som ligger nära södra oceanen."

Underskattning av molntäcke orsakar fel som kan resultera i varma temperaturer på havsytan, underskattat havsistäcket och det påverkar positionen för de starka vindar som kretsar kring södra halvklotet.

Kuma är från Slovakien och har varit i Nya Zeeland de senaste tre åren. Han fick ett UC Doctoral Scholarship och finansiering genom Deep South National Science Challenge för att slutföra sin doktorsexamen. i atmosfärsfysik.

Han njöt av sin Southern Ocean-upplevelse trots de tuffa förhållandena med vågor upp till fyra meter höga.

"Det är en spännande plats för klimatologer att gå till eftersom det är en mycket understuderad plats på jorden."

Förvånande, till skillnad från många av hans kollegor, han blev inte sjösjuk på resorna. "Jag bara tycker om att vara utomhus så för mig kändes det naturligt."