Затуманивая прогноз: Почему многие климатические модели ошибаются в скорости потепления в Арктике

Арктика, один из самых холодных регионов Земли, в последние десятилетия нагревается в три-четыре раза быстрее глобального среднего показателя, однако текущие климатические модели не могут объяснить такую скорость. Исследователи из Университета Кюсю — аспирантка Момока Наканиши и её научный руководитель, доцент Такуро Митибата — в статье для журнала Ocean-Land-Atmosphere Research предположили, что причиной могут быть облака.

Наиболее распространены в Арктике смешанно-фазовые облака, содержащие как кристаллы льда, так и переохлаждённые капли жидкой воды. Летом, при круглосуточном солнце, они действуют как зонтик, отражая солнечный свет и охлаждая поверхность. Однако долгой полярной ночью, когда отражать нечего, эти облака работают как одеяло, улавливая тепло, излучаемое поверхностью Земли, и возвращая его обратно. Как объясняет Наканиши, эффективность этого "одеяла" зависит от соотношения льда и жидкости в облаке: чем больше жидкой воды, тем сильнее эффект удержания тепла.

Учёные проанализировали 30 климатических моделей, сравнив их со спутниковыми наблюдениями за арктическими облаками последнего десятилетия. Оказалось, что 21 модель значительно переоценивает долю льда по сравнению с жидкостью в зимних облаках. Именно поэтому эти "ледяные" модели не могут корректно учесть современный потенциал потепления от облаков и объяснить наблюдаемое быстрое потепление.

Парадоксально, но эта ошибка приводит к тому, что модели, недооценивая скорость потепления сегодня, переоценивают её в будущем. Ошибка в прогнозах связана с процессом "обратной связи по излучательной способности облаков": по мере потепления доля жидкости в облаках растёт, что усиливает их способность удерживать тепло и создаёт петлю положительной обратной связи. Однако у этого процесса есть предел: когда облака становятся настолько богаты жидкостью, что ведут себя как абсолютно чёрное тело, дальнейшее потепление уже меньше влияет на их свойства. Поскольку многие модели недооценивают текущее содержание жидкости, они предполагают, что большая часть сдвига ещё впереди, и, как следствие, переоценивают будущий эффект удержания тепла и продолжительность обратной связи.

Уточнение моделей на основе этих данных позволит точнее прогнозировать как текущие, так и будущие темпы арктического потепления. Поскольку климат Арктики играет ключевую роль в формировании погодных паттернов в средних широтах, это также может привести к более точным прогнозам экстремальных погодных явлений. "Основная неопределённость в наших прогнозах связана с облаками, — заключает Митибата. — Исправление этих моделей важно не только для Арктики, но и для понимания её влияния на погоду и изменение климата во всём мире".