Myrskyradat siirtymässä napoja kohti

Uudessa tutkimuksessa on analysoitu pilvisyyden mittauksia ja havaittu myrskyratojen sekä niihin liittyvän pilvisyyden siirtyneen napoja kohti viime vuosikymmeninä. Lisäksi myrskyradat näyttävät kaventuneen. Havaituilla pilvisyyden muutoksilla on ilmaston lämpenemistä voimistava vaikutus.

Molempien pallonpuoliskojen keskileveysasteilla on alue, jossa ilmakehän laajamittaiset aaltoliikkeet siirtävät lämpöä ja kosteutta napoja kohti. Tämä aiheuttaa liikkuvien matalapaineiden vyöhykkeen, jossa esiintyy yleisesti pilvisyyttä ja sateita. Näitä vyöhykkeitä kutsutaan myrskyradoiksi. Myrskyradat ovat oleellinen osa ilmakehän kiertoliikkeitä ja ne vaikuttavat myös ilmastoon. Myrskyratoihin liittyy negatiivinen säteilypakote ja ne vaikuttavat myös Pohjois-Atlantin oskillaation ja El Niñon toimintaan.

Ilmastomallien simulaatioiden perusteella myrskyratojen pitäisi siirtyä napoja kohti ilmaston lämmetessä. Muutos on kuitenkin niin hienovarainen, että sen havaitseminen on vielä vaikeaa. Lukuisista tutkimuksista huolimatta ei ole vielä täysin selvää, miksi myrskyradat siirtyvät. Kasvihuonekaasujen lämmitysvaikutuksen oletetaan vaikuttavan asiaan, mutta myös aerosolien vaikutus pilviin saattaa olla yksi osatekijä.

Uudessa tutkimuksessa on pyritty selvittämään, onko myrskyratojen siirtyminen jo havaittavissa viime vuosikymmenien pilvisyyden mittauksissa. Tutkimuksessa käytettiin ISCCP:n (International Satellite Cloud Climatology Project) mittauksia vuosien 1983 ja 2008 väliltä. Kyseisellä aikavälillä globaali pintalämpötila on noussut noin 0,5 celsiusastetta, mikä saattaa olla tarpeeksi suuri muutos myrskyratojen siirtymisen havaitsemiselle. Tutkimuksessa käytettiin mittausdataa myös muista lähteistä (ERBE, CERES ja MODIS) tukemaan ISCCP:n dataa. Lisäksi tilannetta simuloitiin ilmastomalleilla.

ISCCP:n ongelmat

ISCCP:n mittausdatassa tiedetään olevan virheitä, joista erityisesti satelliittien katselukulman muutokset tekevät datan tulkinnan ongelmalliseksi. Satelliittien katselukulma muuttuu, kun satelliittiverkostoon lisätään satelliitti, vaihdetaan satelliitin sijaintia tai poistetaan satelliitti verkostosta. Katselukulman muuttuminen vaikuttaa mitattuun pilvisyyden määrään. Ongelmaan ei ole vielä kunnollista ratkaisua, mutta tutkimuksessa pyritään kiertämään ongelma erinäisin keinoin.

Helpoin tapa ongelman kiertämiseksi on jättää data pois niiltä alueilta, joita ongelma vaivaa eniten. Tämän menetelmän heikkous on se, että ongelma on silti olemassa myös muiden alueiden datassa ainakin jonkin verran. Tässä tutkimuksessa jätettiin pois Intian valtameren alue, joka on kahden satelliitin mittausalueen rajalla, eikä alueelle löydy paikkaavaa dataa muistakaan satelliiteista ennen vuotta 1997.

Satelliittiverkoston muutoksien vaikutus voidaan myös yrittää korjata regressioanalyysin avulla. Tutkimuksessa tätä menetelmää käytettiin globaaliin merienpäälliseen kokonaispilvipeitteeseen. Korjauksen jälkeen ISCCP:n datassa ollut pilvisyyden laskeva trendi pieneni 1,5 prosentista 0,4 prosenttiin per vuosikymmen. Myrskyratojen vaikutusalueella korjauksen vaikutus on pienempi.

Satelliittien katselukulman ongelmat ovat pahimmillaan ohuilla pilvillä, koska niille voi helposti käydä niin, että katselukulman muuttuessa ne eivät enää rekisteröidykään pilviksi. Onkin mahdollista vähentää ongelmaa keskittymällä vain paksuihin pilvityyppeihin, mutta tässä menetelmässä on omat ongelmansa, eikä menetelmä myöskään anna todenmukaista kokonaiskuvaa koko pilvisyydestä.

Myrskyratojen siirtyminen

Tutkituilla myrskyratojen alueilla näkyy selvät alueelliset pilvisyysmaksimit. Näiden maksimien alueella vuotuinen keskimääräinen pilvipeite voi olla jopa yli 90 prosenttia. Havainnoissa näkyy myös myrskyratojen siirtyminen napoja kohti viimeisen 25 vuoden aikana. Siirtyminen on voimakkaampaa myrskyratojen päiväntasaajan puoleisella reunalla, minkä seurauksena myrskyradat ovat kaventuneet. Kaikilla tutkituilla alueilla muutokset ovat samankaltaisia. Myrskyratojen kaventuminen on erityisen voimakasta Pohjois-Atlantilla, mikä saattaa viitata siihen, että aluetta vaivaavat satelliittien katselukulman muutokset erityisen pahasti, mikä oli jo etukäteen epäiltävissä.

Myrskyradat ovat siirtyneet ISCCP:n datassa 0,15 – 0,17 astetta per vuosikymmen muilla alueilla paitsi Pohjois-Atlantilla, missä jälleen on poikkeavan suuri muutos (0,6 astetta per vuosikymmen). Ilmastomallien tuloksista on saatu sekä suurempia että pienempiä tuloksia siirtymisen määräksi.

Myrskyratojen siirtymiseen liittyy pilvisyyden väheneminen niillä alueilla, joilta myrskyradat poistuvat. Havainnoissa näkyykin parin prosentin väheneminen kyseisillä alueilla (ja Pohjois-Atlantilla näkyy taas muita reilusti suurempi muutos). Pääosa pilvisyyden vähenemisestä tapahtuu alapilvissä. Keskipilvet ja yläpilvet ovat ennemminkin lisääntyneet.

Myrskyratojen siirtymisen vaikutus ilmastoon

Pitkäaaltoisen ja lyhytaaltoisen säteilyn muutokset (joita on mitattu ERBE- ja CERES-projekteissa) korreloivat pilvisyyden kanssa riittävän hyvin, jotta pilvien vaikutus säteilyvuohon voidaan karkeasti arvioida käyttäen ISCCP:n dataa. Lyhytaaltoisen säteilyn tapauksessa pilvet muuttavat säteilyvuota heijastamalla auringonsäteilyä takaisin avaruuteen. Vaikutus lyhytaaltoiseen säteilyyn on nähtävissä havainnoissa erityisesti myrskyratojen alueella. Pitkäaaltoisen säteilyn vuohon pilvet vaikuttavat kasvihuonevaikutuksensa ansiosta, mikä myös näkyy havainnoissa.

Kokonaispilvisyys on vähentynyt myrskyratojen alueella ISCCP:n datassa 2 – 3 prosenttia. Tämän johdosta pilvien poisheijastaman auringonsäteilyn määrä on vähentynyt, eli myrskyratojen alueella maapallon pinnalle tulee enemmän auringonsäteilyä kuin aikaisemmin. Tämän muutoksen vaikutus on siis lämmittävä (suuruudeltaan noin 3 wattia per neliömetri). Keski- ja yläpilvisyys on lisääntynyt 2 – 5 prosenttia. Tämä vähentää maapallolta lähtevää pitkäaaltoista säteilyä, eli suurempi osa säteilystä jää lämmittämään maapalloa (vaikutuksen suuruus on noin 1 – 3 wattia per neliömetri).

Pilvisyyden muutokset myrskyrata-alueilla aiheuttavat siis lämmittävän vaikutuksen sekä lyhytaaltoisen että pitkäaaltoisen säteilyn vuohon (yhteisvaikutus on noin 3 – 5 wattia per neliömetri). Kyseisillä alueilla pilvisyyden muutokset näyttävät siis voimistaneen ilmaston lämpenemistä (eli kyseessä on ns. positiivinen takaisinkytkentä). Tämä tulos ei kuitenkaan välttämättä anna oikeaa kuvaa koko maapallon tilanteesta, koska tutkimuksessa ei analysoitu muiden alueiden muutoksia, jotka saattaisivat kompensoida myrskyrata-alueiden muutoksia. Lisäksi ISCCP:n datan ongelmat saattavat vaikuttaa asiaan huomattavasti. Esimerkiksi ilman ohuita pilviä jopa pieni negatiivinen takaisinkytkentä on mahdollinen (yhteisvaikutus tässä tapauksessa on -1 – 2 wattia per neliömetri, eli tässäkin tapauksessa todennäköisin arvo on positiivinen takaisinkytkentä, vaikka epävarmuusrajat antavat myös pienen negatiivisen takaisinkytkennän mahdollisuuden).

Tutkituista 20 ilmastomallista seitsemässä myrskyradat siirtyvät napoja kohti ilmaston lämmetessä. Siirtymisen määrä on kuitenkin huomattavasti pienempi kuin ISCCP:n havainnot osoittavat. Niissä malleissa, joissa myrskyradat siirtyvät eniten, eli lähinnä havaintoja vastaavalla tavalla, ilmastoherkkyys on suurin. Malleissa, joissa ilmastoherkkyys on alle kolme celsiusastetta, ei edes näy tilastollisesti merkitsevää myrskyratojen siirtymistä napoja kohti kaikilla tutkituilla alueilla. Myös mallitulokset näyttävät siis viittaavan positiiviseen pilvien takaisinkytkentään.

Lähde: Frida A-M. Bender, V. Ramanathan and George Tselioudis, Changes in extratropical storm track cloudiness 1983–2008: observational support for a poleward shift, Climate Dynamics, DOI: 10.1007/s00382-011-1065-6. [tiivistelmä]

Lisätietoa:

Artikkeli ISCCP:n ongelmista

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

%d bloggers like this: