Har du någon gång burit en mörk T-shirt en solig dag och känt tyget varmt i solens strålar? De flesta av oss vet att mörka färger absorberar solljus och ljusa färger reflekterar det – men visste du att detta inte fungerar på samma sätt i solens osynliga våglängder?

Solen är jordens kraftkälla, och den avger energi som synligt solljus, ultraviolett strålning (kortare våglängder), och nära infraröd strålning, som vi känner som värme (längre våglängder). Synligt ljus reflekteras från ljusa ytor som snö och is, medan mörkare ytor som skogar eller hav absorberar det. Denna reflektion, kallad albedo, är ett viktigt sätt som jorden reglerar sin temperatur - om jorden absorberar mer energi än den reflekterar, det blir varmare, och om den reflekterar mer än den absorberar, det blir svalare.

Bilden blir mer komplicerad när forskare tar med de andra våglängderna i mixen. I den nära-infraröda delen av spektrumet, ytor som is och snö är inte reflekterande – faktiskt, de absorberar nära-infrarött ljus på ungefär samma sätt som en mörk T-shirt absorberar synligt ljus.

"Folk tror att snö är reflekterande. Det är så glänsande, sa Gavin Schmidt, chef för NASA:s Goddard Institute for Space Studies i New York City och tillförordnad senior klimatrådgivare för NASA. "Men det visar sig i den nära-infraröda delen av spektrumet, det är nästan svart."

Klart, för klimatforskare att få en helhetsbild av hur solenergi kommer in i och ut ur jordsystemet, de måste inkludera andra våglängder förutom synligt ljus.

Det är där NASA:s totala och spektrala solbestrålningssensor (TSIS-1) kommer in. Från sin utsiktspunkt ombord på den internationella rymdstationen, TSIS-1 mäter inte bara den totala solinstrålningen (energin) som når jordens atmosfär, men också hur mycket energi som kommer in vid varje våglängd. Denna mätning kallas spektral solinstrålning, eller SSI. TSIS-1:s Spectral Irradiance Monitor (SIM) instrument, utvecklad av University of Colorado Boulder's Laboratory for Atmospheric and Space Physics, mäter SSI med en noggrannhet bättre än 0,2 %, eller inom 99,8 % av de sanna SSI-värdena.

"Med TSIS-1, vi har mer förtroende för mätningarna av synligt och nära-infrarött ljus, " sa Dr Xianglei Huang, professor vid avdelningen för klimat- och rymdvetenskaper och teknik vid University of Michigan. "Hur du delar upp mängden energi vid varje våglängd har konsekvenser för medelklimatet."

Huang och hans kollegor vid University of Michigan, NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, och University of Colorado Boulder använde nyligen TSIS-1 SSI-data i en global klimatmodell för första gången. "Flera studier använde olika SSI-indata för att analysera känsligheten hos klimatmodeller tidigare." Dock, denna studie var den första som undersökte hur de nya data förändrade den modellerade reflektionen och absorptionen av solenergi vid jordens poler, sa Dong Wu, projektforskare för TSIS-1 på Goddard.

De upptäckte att när de använde den nya datan, modellen visade statistiskt signifikanta skillnader i hur mycket energi is och vatten absorberade och reflekterade, jämfört med att använda äldre soldata. Teamet körde modellen, kallad Community Earth System Model, eller CESM2, två gånger:En gång med nya TSIS-1-data i genomsnitt över en 18-månadersperiod, och en gång med en äldre, rekonstruerade medelvärde baserat på data från NASA:s nedlagda solstrålnings- och klimatexperiment (SORCE).

Teamet fann att TSIS-1-data hade mer energi närvarande i synligt ljusvåglängder och mindre i de nära-infraröda våglängderna jämfört med den äldre SORCE-rekonstruktionen. Dessa skillnader innebar att havsisen absorberade mindre och reflekterade mer energi i TSIS-1-körningen, så polära temperaturer var mellan 0,5 och 1,3 grader Fahrenheit kallare, och mängden havsistäckning på sommaren var cirka 2,5 % större.

"Vi ville veta hur de nya observationerna jämför med de som användes i tidigare modellstudier, och hur det påverkar vår syn på klimatet, " sa huvudförfattaren Dr Xianwen Jing, som utförde denna forskning som postdoktor vid avdelningen för klimat- och rymdvetenskaper och teknik vid University of Michigan. "Om det finns mer energi i det synliga bandet och mindre i det nära-infraröda bandet, som kommer att påverka hur mycket energi som absorberas av ytan. Detta kan påverka hur havsisen växer eller krymper och hur kallt det är på höga breddgrader."

Detta säger oss att förutom att övervaka den totala solinstrålningen, Huang sa, vi måste också hålla ett öga på spektra. Även om mer exakt SSI-information inte kommer att förändra den stora bilden av klimatförändringarna, det kan hjälpa modellbyggare att bättre simulera hur energi vid olika våglängder påverkar klimatprocesser som isbeteende och atmosfärisk kemi.

Även om polarklimatet ser annorlunda ut med de nya uppgifterna, det finns fortfarande fler steg att ta innan forskarna kan använda det för att förutsäga framtida klimatförändringar, varnade författarna. Teamets nästa steg inkluderar att undersöka hur TSIS-data påverkar modellen på lägre breddgrader, samt fortsatta observationer in i framtiden för att se hur SSI varierar över solcykeln.

Att lära sig mer om hur solenergi interagerar med jordens yta och system – på alla våglängder – kommer att ge forskare mer och bättre information för att modellera det nuvarande och framtida klimatet. Med hjälp av TSIS-1 och dess efterföljare TSIS-2, som kommer att starta ombord på sin egen rymdfarkost 2023, NASA lyser upp jordens energibalans och hur den förändras.