Moln kan kyla eller värma planetens yta, en strålningseffekt som avsevärt bidrar till den globala energibudgeten och som kan förändras av föroreningar orsakade av människor. Världens sydligaste hav, passande namnet Södra oceanen och långt ifrån mänsklig förorening men utsatt för rikliga marina gaser och aerosoler, är till cirka 80 % täckt av moln. Hur bidrar denna vattenmassa och förhållandet till moln till världens föränderliga klimat?

Forskare arbetar fortfarande med att ta reda på det, och de är nu ett steg närmare, tack vare ett internationellt samarbete som identifierar kompensationsfel i allmänt använda klimatmodellprotokoll som kallas CMIP6. Forskarna publicerade sina resultat den 20 september i Advances in Atmospheric Sciences .

"Moln- och strålningsförändringar över södra oceanen har varit ett långvarigt problem under de senaste generationerna av globala klimatmodeller", säger motsvarande författare Yuan Wang, nu docent vid Institutionen för jord-, atmosfär- och planetvetenskap vid Purdue University . "Efter att de senaste CMIP6-modellerna släpptes var vi angelägna om att se hur de presterade och om de gamla problemen fortfarande fanns där."

CMIP6, ett projekt inom World Climate Research Program, möjliggör systematisk bedömning av klimatmodeller för att belysa hur de jämförs med varandra och verkliga data. I den här studien analyserade Wang och forskarna fem av CMIP6-modellerna som syftar till att fungera som standardreferenser.

Wang sa att forskarna också motiverades av andra studier inom området som pekar på södra oceanens molntäckning som en bidragande faktor till vissa CMIP6-modellers höga känslighet, när simuleringarna förutsäger en yttemperatur som stiger för snabbt för hastigheten av ökad strålning . Med andra ord, om de simuleras felaktigt kan södra oceanens moln kasta en skugga av tvivel om prognosen för framtida klimatförändringar.

"Denna uppsats betonar att kompensera fel i molnets fysiska egenskaper trots övergripande förbättringar av strålningssimulering över södra oceanen," sade Wang. "Med rymdsatellitobservationer kan vi kvantifiera dessa fel i de simulerade molnets mikrofysiska egenskaper, inklusive molnfraktion, molnvatteninnehåll, molndroppsstorlek och mer, och ytterligare avslöja hur var och en bidrar till den totala förspänningen i molnets strålningseffekt. "

Molnets strålningseffekt – hur moln stör strålningen för att värma eller kyla ytan – bestäms till stor del av molnets fysiska egenskaper. "Molnstrålningseffekter i CMIP6 är jämförbara med satellitobservationer, men vi fann att det finns stora kompenserande biaser i molnfraktionens flytande vattenväg och droppens effektiva radie," sa Wang. "Den stora implikationen är att även om de senaste CMIP-modellerna förbättrar simuleringen av deras medeltillstånd, såsom strålningsflöden i toppen av atmosfären, är de detaljerade molnprocesserna fortfarande av stor osäkerhet."

Enligt Wang förklarar denna avvikelse också delvis varför bedömningarna av modellens klimatkänslighet inte fungerar lika bra, eftersom dessa bedömningar är beroende av modellens detaljerade fysik – snarare än medeltillståndets prestanda – för att utvärdera den totala effekten på klimatet.

"Vårt framtida arbete kommer att syfta till att fastställa individuella parametrar som är ansvariga för dessa fördomar," sa Wang. "Förhoppningsvis kan vi arbeta nära modellutvecklare för att få dem lösta. Det slutliga målet med varje modellutvärderingsstudie är trots allt att hjälpa till att förbättra dessa modeller."

Andra bidragsgivare inkluderar Lijun Zhao och Yuk L. Yung, avdelningen för geologi och planetvetenskap, California Institute of Technology; Chuanfeng Zhao, Institutionen för atmosfäriska och oceaniska vetenskaper, Institutionen för fysik, Pekings universitet; och Xiquan Dong, Institutionen för hydrologi och atmosfäriska vetenskaper, University of Arizona. + Utforska vidare

Forskare upptäcker kopplat molnläge, atmosfärisk cirkulation och havsis under den antarktiska vintern