Изучая спутниковые измерения изменений температуры в нижнем слое атмосферы Земли, ученые обнаружили, что климатические модели, возможно, переоценили десятилетнюю естественную изменчивость температуры.

Статистик Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора (LLNL) Джулиана Паллотта и климатолог Бенджамин Сантер создали статистическую основу для всесторонней оценки значимости различий между моделируемой и наблюдаемой естественной изменчивостью температуры в средней и верхней тропосфере (TMT). Тропосфера-это самая низкая область атмосферы, простирающаяся от поверхности Земли на высоту от 4 до 12 миль, в зависимости от широты и времени года.

Группа обнаружила, что в современных и более ранних поколениях климатических моделей естественная десятилетняя изменчивость температуры тропосферы систематически слишком велика по сравнению с оценками естественной изменчивости, полученными со спутников. Такая переоценка естественного "климатического шума" затруднила бы идентификацию антропогенного сигнала тропосферного потепления. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Climate.

"Наши результаты повышают уверенность в предыдущих заявлениях об обнаруживаемом антропогенном потеплении тропосферы и подразумевают, что эти утверждения могут быть консервативными", - сказал Паллота.

Улучшение знаний об этом сигнале тропосферного потепления и лучшее понимание неопределенностей в спутниковых наблюдениях температуры помогли продвинуть вперед исследования обнаружения и атрибуции, которые помогают разгадать причины недавнего изменения климата.

Естественная внутренняя изменчивость происходит при отсутствии каких-либо антропогенных изменений в составе атмосферы. Он представляет собой фоновый шум, на фоне которого должен быть обнаружен любой медленно развивающийся сигнал потепления, вызванный человеком. Исследование фокусируется на Спектре внутренней изменчивости, предоставляя информацию о разделении изменчивости температуры на временные шкалы от месяцев до десятилетий. Такая информация является важнейшим компонентом исследований по обнаружению антропогенных сигналов.

Паллота и Сантер исследовали чувствительность спектральных сравнений модели и данных к широкому спектру субъективных решений. Они включали выбор наборов данных спутниковой и климатической модели TMT, метод, используемый для отделения сигналов потепления от шума естественной изменчивости, диапазон рассматриваемых частот и статистическую модель, используемую для представления наблюдаемой естественной изменчивости.

"Мы обнаружили, что на временных масштабах от одного до двух десятилетий наблюдаемая изменчивость ТМТ в среднем переоценивается последними двумя поколениями климатических моделей", - сказал Сантер. Анализируемые модели были частью более ранних и самых последних этапов проекта по взаимному сопоставлению сопряженных моделей (CMIP5 и CMIP6).

Одна из проблем, с которой сталкиваются исследователи, заключается в том, что реальные изменения температуры в тропосфере представляют собой лишь единичный случай антропогенного сигнала потепления и естественной изменчивости климата. Трудно однозначно разделить сигнал и шум в этой единой реализации сигнала и шума. Команда исследовала множество различных способов достижения такого разделения в спутниковых данных TMT. Для каждого из применяемых методов разделения сигналов и шумов они исследовали множество различных статистических моделей краткосрочной и долгосрочной "памяти" климатических шумов.

Паллотта отметил: "статистическое моделирование позволило нам генерировать многие тысячи различных правдоподобных оценок внутренней изменчивости климата из одной реализации наблюдаемого изменения климата. Без статистического моделирования было бы сложнее сделать надежные выводы о статистической значимости различий между наблюдаемой изменчивостью температуры тропосферы и изменчивостью температуры в климатических моделях."

Группа намерена применить разработанную ими статистическую базу к другим климатическим переменным. Очевидным следующим шагом является изучение температуры поверхности, которая почти в три раза превышает 41-летний спутниковый рекорд TMT.

ИСТОЧНИК