NASA: nuovi dati fanno luce sui modelli climatici

La NASA, attraverso nuovi dati, fa luce sui modelli climatici. La maggior parte di noi sa che i colori scuri assorbono la luce solare e che invece quelli chiari la riflettono. Ma non funziona allo stesso modo nelle lunghezze d’onda non visibili del Sole.

Il Sole è la fonte di energia della Terra. La nostra stella emette energia sotto forma di luce solare visibile, radiazione ultravioletta, caratterizzate da lunghezze d’onda più corte, e radiazione del vicino infrarosso, lunghezze d’onda più lunghe, che vengono da noi percepite come calore. 

La luce visibile riesce a riflettersi sulle superfici di colore chiaro come la neve e il ghiaccio, mentre sulle superfici più scure viene assorbita, come nel caso delle foreste o degli oceani. 

La NASA, grazie all’aiuto di TSIS-1 e del suo successore TSIS-2, che verrà lanciato a bordo della sua navicella spaziale nel 2023, sta facendo luce sul bilancio energetico della Terra e su come questo sta cambiando.

NASA: i nuovi dati

La riflettività, denominata albedo, è uno dei principali modi in cui la Terra riesce a regolare la sua temperatura. Se la Terra dovesse assorbire più energia di quella che riflette, tenderà a riscaldarsi, mentre in caso contrario se riflette più di quella che assorbe, si raffredda.

La situazione diventa più complessa se gli scienziati inseriscono anche le altre lunghezze d’onda nello scenario. Le superfici come il ghiaccio e la neve nel vicino infrarosso dello spettro non sono riflettenti. Infatti, ne assorbono la luce nello stesso modo in cui avviene su tonalità scure della luce visibile.

Gavin Schmidt, direttore del Goddard Institute for Space Studies, della NASA a New York City e consigliere climatico senior della NASA, a tal proposito ha spiegato che: “La gente pensa che la neve sia riflettente. È così brillante. Ma la neve nella parte del vicino infrarosso dello spettro è quasi nera”.

I climatologi, affinché possano avere un quadro completo di come l’energia solare entra ed esce dal sistema terrestre, devono includere anche le altre lunghezze d’onda oltre alla luce visibile.

NASA: il sensore di irraggiamento solare totale e spettrale

Ed è qui che entra in gioco il sensore di irraggiamento solare totale e spettrale, il TSIS-1, della NASA. Questo strumento, presente a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, misura non solo l’irradiazione solare totale, in energia, che raggiunge l’atmosfera terrestre, ma anche quanta ne arriva ad ogni lunghezza d’onda. 

Questa grandezza, chiamata irraggiamento solare spettrale o SSI. Il TSIS-1 dello strumento spettrale Irradiance Monitor (SIM), sviluppato dalla University of Colorado Boulder s’ Laboratorio per atmosferica e Fisica dello Spazio, misura gli SSI con una precisione superiore allo 0,2%, o entro il 99,8% dei veri valori SSI.

Il dottor Xianglei Huang, professore presso il dipartimento di scienze del clima e dello spazio e ingegneria presso l’Università del Michigan, ha precisato che: “Con TSIS-1, abbiamo molta più fiducia sulle misurazioni della luce visibile e del vicino infrarosso. Il modo in cui ripartisci la quantità di energia per ciascuna lunghezza d’onda crea implicazioni per il clima medio”.

Nel video la composizione della luce che riesce ad arrivare sulla Terra. Questa è molto importante per poter comprendere il bilancio energetico della Terra. Il sensore di irraggiamento solare e spettrale totale della NASA, il TSIS-1, misura l’energia del Sole in 1.000 diverse lunghezze d’onda, tra cui il visibile, l’ultravioletto e l’infrarosso, noto come irraggiamento solare spettrale.

NASA: nuovi dati del TSIS-1 SSI

Xianglei Huang, insieme ai suoi colleghi dell‘Università del Michigan, del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, e dell’Università del Colorado Boulder, ha recentemente utilizzato per la prima volta i dati del TSIS-1 SSI in un modello climatico globale. 

Dong Wu, scienziato per il TSIS-1 a Goddard, ha spiegato che: “Diversi studi hanno utilizzato i vari dati del SSI, per poter analizzare la sensibilità dei modelli climatici del passato. Tuttavia, questo studio è stato il primo ad indagare su come i nuovi dati hanno cambiato la riflessione modellata e l’assorbimento dell’energia solare ai poli della Terra”.

Gli scienziati, così facendo, hanno scoperto che quando venivano utilizzati i nuovi dati, il modello mostrava delle differenze statisticamente significative per quanto riguarda la quantità di energia assorbita e riflessa dal ghiaccio e dall’acqua, rispetto all’utilizzo dei dati solari più vecchi. 

Il team ha ripetuto il modello, denominato Community Earth System Model, o CESM2, due volte. Nel primo modello sono stati utilizzati i nuovi dati TSIS-1, calcolati in media su un periodo di 18 mesi. Mentre nell’altro hanno utilizzato una media più vecchia, ricostruita sulla base dei dati della radiazione solare disattivata della NASA, e dell’esperimento climatico, il SORCE.

NASA: i nuovi dati e il risultato dei modelli

Le differenze riscontrate nei modelli creavano un nuovo scenario, ossia che il ghiaccio marino assorbiva meno e rifletteva più energia. Queste condizioni sviluppavano delle temperature polari tra i 0,5 e gli 1,3 gradi Fahrenheit, quindi più fresche. e una quantità di copertura estiva del ghiaccio marino maggiore di circa il 2,5%.

Il dottor Xianwen Jing, autore principale che ha condotto la ricerca come studioso post-dottorato nel dipartimento of Climate and Space Sciences and Engineering presso l’Università del Michigan, ha spiegato che: “Volevamo sapere in che modo le nuove osservazioni si confrontano con quelle utilizzate negli studi su modelli precedenti e come ciò influisce sulla nostra visione del clima”.

Xianwen Jing, continua spiegando che: “Se c’è più energia nella banda visibile e meno in quella del vicino infrarosso, ciò influenzerà la quantità di energia assorbita dalla superficie. Questo può influenzare il modo in cui il ghiaccio marino cresce o si restringe e quanto è freddo alle latitudini più alte”.

Xianglei Huang, ritiene che oltre a dover monitorare l’irraggiamento solare totale, bisognerebbe anche tenere d’occhio gli spettri. Nonostante che le informazioni SSI più accurate non alterino il quadro generale del cambiamento climatico, possono comunque aiutare i modellisti a poter simulare meglio in quale modo l’energia a diverse lunghezze d’onda influenzi i processi climatici. Tra questi sono presenti il comportamento del ghiaccio e la chimica atmosferica.

Conclusioni

Gli autori della ricerca ritengono che anche se il clima polare potrebbe sembrare differente attraverso i nuovi dati, ci sono ancora molti passi da dover affrontare prima che gli scienziati possano usarlo per prevedere il futuro cambiamento climatico.

I prossimi passi del team di ricerca includono lo studio del modo in cui i dati TSIS influenzano il modello a latitudini inferiori, oltre che a continue osservazioni per poter vedere in quale modo varia l’SSI durante il ciclo solare.

Riuscire ad apprendere a pieno in quale modo l’energia solare interagisce con la superficie e i sistemi della Terra, su tutte le lunghezze d’onda, potrà fornire agli scienziati maggiori e migliori informazioni, così da modellare il clima presente e futuro. 

Nel video il bilancio energetico della Terra è un bilanciamento del delicato equilibrio tra l’energia ricevuta dal Sole e l’energia irradiata nello spazio. La ricerca sui dettagli precisi del bilancio energetico della Terra è di vitale importanza per comprendere in quale modo il clima del pianeta potrebbe cambiare, così come le variabilità nella produzione di energia solare.