Alla fine degli anni '90, il satellite meteorologico NOAA-14 ha vagato nel tempo e nello spazio, apparentemente cambiando la registrazione del clima terrestre mentre andava.

Progettato per un'orbita sincronizzata con il sole, L'orbita di NOAA-14 da polo a polo avrebbe dovuto attraversare l'equatore alle 13:30. sul lato soleggiato del globo e all'1:30 sul lato oscuro, 14 volte al giorno. Uno degli strumenti che trasportava era un'unità di risonanza a microonde (MSU), che ha osservato il mondo e raccolto dati sulle temperature nell'atmosfera terrestre e su come tali temperature sono cambiate nel tempo.

Nel momento in cui NOAA-14 stava finendo la sua vita utile nel 2005, però, si era allontanato verso est dalla sua orbita prevista fino a quando non aveva attraversato l'equatore non all'1:30 ma verso le 8:00. Ciò ha spinto il suo passaggio del primo pomeriggio fino a dopo il tramonto e le sue misurazioni notturne fino a ben dopo l'alba.

Poiché le temperature locali in genere cambiano tra l'1:30 e le 8:00, questo ha introdotto variazioni di temperatura spurie che dovevano essere calcolate e rimosse da set di dati di temperatura a lungo termine che utilizzano dati da strumenti satellitari.

La deriva ha anche cambiato l'orientamento del satellite rispetto al sole, in modo che invece di schermare gli strumenti dalla luce solare in modo coerente, i raggi del sole hanno raggiunto il picco nelle fessure non schermate e aperte e in altri luoghi in cui la luce solare intensa potrebbe influenzare i sensori. Ha riscaldato la MSU, che ha fatto sì che guardasse la media troposfera dell'atmosfera (dalla superficie fino a circa 40, 000 piedi) come leggermente più caldo di quanto non fosse in realtà rispetto al suo tempo di traversata iniziale di 1:30.

Utilizzando i dati dei satelliti meteorologici che sono rimasti più vicini a casa rispetto a NOAA-14, gli scienziati dell'Earth System Science Center (ESSC) dell'Università dell'Alabama a Huntsville (UAH) hanno calcolato quanto falso riscaldamento NOAA-14 ha riportato in modo che il falso riscaldamento possa essere rimosso da un record di temperatura atmosferica globale a lungo termine raccolto da MSU su satelliti da metà novembre 1978.

I dettagli di tale ricerca sono stati pubblicati nel Giornale internazionale di telerilevamento .

Il satellite errante è diventato un problema quando il dottor John Christy, direttore dell'ESSC di UAH e autore principale dello studio, e il dottor Roy Spencer, un ricercatore principale dell'ESSC, stavano aggiornando e rivedendo il set di dati sulla temperatura globale basato su satellite di UAH. (La versione 6.0 è stata completata nel 2016.) Sebbene sapessero che NOAA-14 si era allontanato dal suo percorso, uno sguardo più attento ha mostrato che il riscaldamento riportato dalla MSU su NOAA-14 era fuori controllo con i dati di temperatura raccolti da strumenti su altri satelliti NOAA. Questo sembrava essere particolarmente vero nella media troposfera tropicale.

NOAA-14 stava "andando alla deriva più di qualsiasi altro veicolo spaziale utilizzato in questo set di dati, " disse Christy.

"Stavamo guardando 39 anni di andamento della temperatura, e questo satellite vagante ha influenzato la tendenza di circa 0,05 gradi Celsius (circa 0,09° F) per decennio, " ha detto Christy ha detto. "Oltre 39 anni, sarebbe un riscaldamento totale di circa 0,2 C, o più di un terzo di grado Fahrenheit. E questo problema si è verificato, quasi tutto, negli anni '90 e nei primi anni 2000.

"Un'importante prova che indicava un problema con il satellite NOAA-14 era il suo riscaldamento rispetto al nuovo satellite NOAA-15 arrivato alla fine degli anni '90, " ha detto Christy.

Per misurare la portata del problema dopo che il set di dati satellitari UAH è stato finalizzato, il team ESSC ha iniziato con un sottoinsieme di palloni meteorologici statunitensi che non avevano modificato né gli strumenti né il software durante almeno la maggior parte del periodo in cui NOAA-14 era in orbita. I palloni meteorologici sono uno strumento utile per il confronto con i dati satellitari perché entrambi raccolgono le temperature dalla superficie attraverso gli strati profondi dell'atmosfera.

Quando i palloni statunitensi hanno mostrato un riscaldamento inferiore rispetto all'MSU su NOAA-14, Christy ha ampliato lo studio per includere un gruppo di palloni meteorologici australiani che non avevano cambiato strumenti durante la maggior parte del tempo in cui NOAA-14 era in orbita.

"Questo ci ha fornito due set di dati affidabili che sono ampiamente separati sulla superficie terrestre, " ha detto Christy. "Poi abbiamo anche esaminato i dati omogeneizzati provenienti da gruppi indipendenti che correggono i set di dati dei palloncini".

Quei dati di NOAA, l'Università di Vienna e l'Università del New South Wales sono state aggiunte ai dati di altri tre gruppi:il Centro europeo per le previsioni a medio termine, il Japan Climate Research Group e la NASA, che "rianalizzano" i dati meteorologici globali, correzione di difetti e problemi.

UAH ha persino creato il proprio set di dati omogeneizzati sui palloncini dai dati grezzi dei palloncini archiviati da NOAA, che proveniva da 564 stazioni in tutto il mondo.

"Abbiamo cercato di capire la situazione confrontandoci con altrettanti individui, set di dati indipendenti possibile, " Christy ha detto. "Sappiamo che nessun set di dati è perfetto, quindi il confronto con varie fonti è una parte fondamentale dell'analisi del set di dati. Questo ci consente di concentrarci sui punti con la maggiore discrepanza. Abbiamo trovato la più grande differenza tra il set di dati UAH rispetto ad altri set di dati satellitari, e anche alcuni con palloncini, è stata trovata negli anni '90 e nei primi anni 2000, il periodo di NOAA-14."

E NOAA-14 mostrava più riscaldamento di qualsiasi set di dati del pallone, così come più riscaldamento di NOAA-12 o NOAA-15, ognuno dei quali si è sovrapposto a NOAA-14 ad un certo punto durante il suo periodo di servizio. Hanno anche confrontato i dati sulla temperatura di NOAA-15 con i dati del satellite AQUA stabilizzato in orbita della NASA.

Quando il team UAH, guidato da Spencer, Christy e W. Daniel Braswell, ha creato il set di dati UAH della versione 6.0 nel 2016, fortuitamente hanno fatto due cose che hanno limitato l'influenza della deriva.

"Primo, abbiamo smesso di usare NOAA-14 nel 2001, quando si era spostato alle 17:00, " Christy ha detto. "Secondo noi, era semplicemente troppa deriva per avere fiducia che si potesse trovare una correzione accurata."

Hanno anche applicato un algoritmo che ha minimizzato le differenze tra i satelliti, rimuovendo in gran parte la deriva NOAA-14 rispetto agli altri satelliti.

Ciò ha comportato una tendenza al riscaldamento a lungo termine della media troposfera nei tropici di circa 0,082 C (circa 0,15° F) dalla fine del 1978 al 2016. Ciò si confronta bene con la tendenza di +0,10 C (± 0,03 C) per decennio rilevata da altri fonti che non erano esclusivamente satellitari.

Il modo in cui UAH ha costruito il suo set di dati e ha tenuto conto di questi problemi è unico tra i quattro principali set di dati sulla temperatura satellitare. Gli altri tre set di dati includono ancora tutti i dati NOAA-14 e mostrano tendenze al riscaldamento maggiori della tendenza mostrata nel set di dati UAH.

Altri set di dati di temperatura solo satellitari riportano tendenze di riscaldamento della media troposfera tropicale che vanno da + 0,13 a + 0,17 C per decennio.

"Non rendendosene conto in quel momento, i metodi che abbiamo usato per costruire il set di dati più recente sembrano aver affrontato una discrepanza che è venuta alla luce attraverso questo studio di inter-confronto, " ha detto Christy.

Nota:questi non sono i dati sulla troposferica inferiore o la tendenza al riscaldamento a lungo termine riportati ogni mese per più di 27 anni nel Rapporto sulla temperatura globale di UAH. La bassa troposfera si estende dalla superficie terrestre ad un'altitudine di circa otto chilometri (più di 26, 000 piedi).

Poiché la maggior parte dei satelliti in orbita terrestre bassa tende ad allontanarsi in qualche modo dalle orbite previste, i nuovi satelliti meteorologici NOAA in orbita polare programmati per il lancio nei prossimi anni trasporteranno il carburante extra necessario per tenerli più vicini a casa per tutto il loro tempo nello spazio.