В частности, команда рассмотрела 25 моделей и обнаружила, что они недооценивают увеличение поглощения солнечного света водяным паром по мере того, как атмосфера становится более влажной, и поэтому переоценивают увеличение глобального количества осадков.Команда обнаружила, что глобальное увеличение количества осадков на градус глобального потепления в конце 21 века может быть примерно на 40 процентов меньше, чем то, что в среднем прогнозируют модели в настоящее время.Исследование опубликовано 10 декабря в журнале Nature.
Оценка глобальных изменений осадков, прогнозируемых моделью, с помощью фактических наблюдений за осадками затруднена из-за неопределенностей, возникающих из многих источников, включая недостаточный охват пространственных и исторических данных. В качестве альтернативного подхода команда, состоящая из ученого из LLNL Марка Зелинки и коллег из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, включая ведущего автора Энтони ДеАнджелиса, оценила смоделированные модели глобальные изменения осадков путем рассмотрения физических процессов, которые ими управляют.Команда обнаружила, что увеличение глобального количества осадков, моделируемое моделями, в значительной степени контролируется тем, сколько дополнительного солнечного света поглощается водяным паром при нагревании планеты: модели, в которых больше солнечного света поглощается водяным паром, как правило, имеют меньшее увеличение количества осадков. Они продемонстрировали, что различия между моделями в увеличенном поглощении солнечного света контролировались не тем, насколько увеличилась их влажность, а тем, сколько дополнительного солнечного света было задержано в атмосфере при заданном увеличении влажности.
Удобно, что это количество может быть измерено из космоса, что позволяет команде оценить, насколько хорошо модели отражают физику, контролирующую изменения в глобальных осадках.«Это сравнение с наблюдениями позволило нам довольно ясно увидеть, что большинство моделей недооценивают увеличение поглощения солнечного света по мере увеличения водяного пара», — сказал Зелинка. «Поскольку это действует как сильный рычаг для изменения глобальных осадков, модели, вероятно, переоценивают увеличение глобального количества осадков с глобальным потеплением».По словам Зелинки, интенсификация гидрологического цикла является важным аспектом изменения климата, которое может оказать значительное влияние на человека и природные системы, возможно, большее, чем просто повышение температуры.
Прогнозы интенсификации гидрологического цикла, которые обычно измеряются увеличением глобально усредненных осадков на градус потепления поверхности, существенно различаются в разных моделях глобального климата.«Мы стремились понять источники этой неопределенности и использовать наилучшие доступные наблюдения, чтобы найти наиболее вероятный ответ», — сказала Зелинка. «Мы не можем рассчитывать на получение полезных прогнозов местных изменений водного цикла, которые наиболее важны для социальных воздействий, если мы не понимаем и не точно моделируем изменение глобально усредненных осадков».Поглощение солнечного света водяным паром жизненно важно для понимания будущих глобальных изменений количества осадков.Конденсационный нагрев за счет атмосферных осадков, поглощение солнечного света водяным паром и потоки с поверхности Земли — все вместе нагревает атмосферу, поддерживая ее энергетический баланс с охлаждением за счет теплового излучения вверх в космос и вниз к поверхности Земли.
По мере того, как планета нагревается и атмосфера излучает больше теплового излучения, нагревательные компоненты также должны увеличиваться для поддержания баланса энергии атмосферы, и два, которые имеют наибольшее значение, — это поглощение солнечного света и осадки. Чем больше тепла обеспечивается поглощением солнечного света по мере того, как планета нагревается, тем меньше тепла требуется для увеличения количества осадков.
В исследовании отмечается, что более надежные прогнозы будущего изменения количества осадков могут быть сделаны путем улучшения представления о том, как радиация передается через атмосферу в глобальных климатических моделях. Модели, которые имеют более сложные представления, лучше согласуются с наблюдениями.