Assessing the response of shortwave cloud radiative effect to changes in water vapour continuum absorption
Questo studio utilizza un modello di equilibrio radiativo-convettivo monodimensionale per dimostrare che le attuali incertezze nei modelli di assorbimento del continuo del vapore acqueo nelle onde corte hanno un impatto trascurabile sugli effetti radiativi delle nubi nelle onde corte, indipendentemente dalla struttura verticale delle nubi.
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Il sistema climatico della Terra è un delicato equilibrio di energia, che riceve costantemente luce solare e irradia calore verso lo spazio. Le nuvole giocano un ruolo da protagonista in questo scambio. Quando la luce solare colpisce una nuvola, gran parte di essa rimbalza nello spazio prima che possa riscaldare il suolo, creando un effetto di raffreddamento. Al contrario, le nuvole intrappolano anche il calore che sale dalla superficie, agendo come una coperta che riscalda il pianeta. Gli scienziati misurano il risultato netto di queste forze opposte per capire come le nuvole influenzino il nostro clima. Una grande fonte di incertezza in questi calcoli riguarda l'atmosfera stessa, specificamente il modo in cui il vapore acqueo assorbe la luce. Sebbene il vapore acqueo sia famoso per assorbire il calore, possiede anche una sottile, continua capacità di assorbire la luce solare attraverso una vasta gamma di lunghezze d'onda, un fenomeno noto come assorbimento continuo. Diversi modelli scientifici attualmente discordano esattamente su quanto sia forte questo assorbimento, e i ricercatori si sono a lungo chiesti se tali disaccordi stiano causando errori significativi nella nostra comprensione di come le nuvole raffreddino la Terra.
In uno studio recente, un ricercatore dell'Università di Buea ha deciso di testare se queste differenze nei modelli del vapore acqueo influenzino effettivamente il calcolo del potere di raffreddamento delle nuvole. Per farlo, lo scienziato ha costruito un modello semplificato, monodimensionale, dell'atmosfera che imita le condizioni medie dei tropici. Questa atmosfera virtuale è stata costruita con 512 strati distinti, che si estendono dal suolo fino alle alte regioni del cielo, con temperature e livelli di umidità regolati per corrispondere a un profilo tropicale realistico. In questo cielo digitale, il ricercatore ha posizionato nuvole idealizzate a tre diverse altezze: basse, medie e alte. A queste nuvole sono state conferite proprietà basate su osservazioni del mondo reale, come la dimensione delle goccioline d'acqua e dei cristalli di ghiaccio che contengono. Il ricercatore ha poi eseguito il modello utilizzando tre diverse, ampiamente utilizzate teorie su come il vapore acqueo assorba la luce solare: due versioni di un modello chiamato MT_CKD e un terzo modello noto come CAVIAR. Confrontando i risultati, lo studio mirava a vedere se la scelta della teoria del vapore acqueo avrebbe cambiato il calcolato effetto di raffreddamento delle nuvole.
I risultati sono stati sorprendentemente chiari. Quando il ricercatore ha confrontato gli effetti di raffreddamento calcolati con i diversi modelli di vapore acqueo, le differenze sono state quasi inesistenti. Per il raffreddamento percepito alla sommità dell'atmosfera e alla superficie terrestre, i valori sono cambiati solo di 0,1 watt per metro quadrato, ovvero circa lo 0,2 percento dell'effetto totale. Persino per il riscaldamento che avviene all'interno dell'atmosfera stessa, dove le nuvole assorbono parte della luce solare, la differenza tra i modelli era di soli 0,2 watt per metro quadrato, o circa il 3,2 percento. Lo studio ha testato questi scenari con nuvole a una singola altezza, così come con nuvole stratificate simultaneamente ad altitudini basse, medie e alte, e il risultato è rimasto lo stesso. Il modo specifico in cui il vapore acqueo assorbe la luce solare in questi modelli non ha alterato significativamente il calcolo finale di quanto le nuvole raffreddino il pianeta.
Questo risultato suggerisce che gli attuali disaccordi tra i modelli del vapore acqueo non sono la ragione primaria per cui diverse simulazioni climatiche producono stime variabili del raffreddamento delle nuvole. Invece, lo studio rafforza l'idea che altri fattori, come le proprietà specifiche delle nuvole stesse o come esse siano disposte nel cielo, siano motori molto più importanti di queste differenze. La ricerca dimostra che, anche con le incertezze su come modelliamo l'interazione del vapore acqueo con la luce solare, l'immagine fondamentale di come le nuvole raffreddano la Terra rimane stabile. Dimostrando che queste specifiche variazioni tecniche hanno un impatto trascurabile, lo studio aiuta a restringere la lista dei sospettati per le discrepanze dei modelli climatici, indirizzando gli scienziati verso le proprietà delle nuvole stesse come l'area più critica per le indagini future.
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