Dall'avvento della rivoluzione industriale all'inizio del XIX secolo, Gli scienziati ritengono che l'aumento delle emissioni di gas serra abbia guidato costantemente l'aumento della temperatura superficiale media globale, noto come riscaldamento globale. Si prevede che questo fenomeno colpirà gli esseri umani attraverso l'innalzamento del livello del mare e frequenti ondate di calore, tra gli altri effetti negativi. L'elevata complessità del sistema climatico, però, ha reso difficile per gli scienziati prevedere con precisione l'entità del riscaldamento globale in futuro e la gravità dei suoi impatti. Il principale tra i problemi è che le complesse interazioni tra le molte componenti del sistema climatico amplificano o sopprimono il riscaldamento innescato dall'aumento dei gas serra e svelare queste connessioni e la loro importanza per il riscaldamento globale è difficile. Un nuovo studio co-autore di Xiaoming Hu, Ming Cai, Canzone Yang, e Sergio Sejas pubblicato in Scienza Cina Scienze della Terra fornisce nuove informazioni su come queste interazioni amplificano il riscaldamento globale.

"Processi di feedback positivi sul clima, come l'aumento del vapore acqueo nell'atmosfera e lo scioglimento del ghiaccio/neve in superficie, sono responsabili del riscaldamento amplificato, " ha affermato Xiaoming Hu Ph.D., un ricercatore associato presso la School of Atmospheric Sciences, Università di Sun Yat-sen, a Canton, Cina e l'autore principale del documento. "Però, i cambiamenti nella temperatura dell'aria sono stati tradizionalmente classificati come un processo di feedback climatico negativo poiché l'aria più calda agisce per aumentare la radiazione termica che esce nello spazio. Il recente sviluppo di strumenti di analisi del feedback climatico basati sulla superficie consente un nuovo sguardo sul ruolo della temperatura dell'aria nella regolazione della risposta della temperatura superficiale alla forzatura climatica".

Gli scienziati sanno da tempo che l'atmosfera è trasparente alla luce visibile, che permette alla superficie di assorbire la maggior parte dell'energia solare disponibile al sistema Terra-Atmosfera; d'altra parte, però, assorbe la maggior parte dell'energia termica emessa dalla superficie grazie ai suoi componenti di gas "serra", compreso il vapore acqueo, diossido di carbonio, nuvole, e metano che riscaldano l'atmosfera. In cambio, l'atmosfera emette energia termica in superficie, fornendo ulteriore energia alla superficie, mantenendone il calore. Questo è l'effetto serra. Gli autori di questo studio mostrano che tale accoppiamento termo-radiante tra l'atmosfera e la superficie, a cui si riferiscono come il "feedback di temperatura" dell'aria, " agisce per amplificare il riscaldamento superficiale in risposta ad una forzatura esterna, allo stesso modo in cui mantiene la temperatura superficiale media nel tempo di circa 30 °C più calda di quella determinata calcolando semplicemente l'energia solare immessa in superficie da sola.

In questo studio, gli autori hanno proposto il kernel di feedback della temperatura dell'aria per misurare la capacità del feedback di temperatura nell'amplificare il riscaldamento della superficie. Hanno utilizzato le osservazioni della rianalisi ERA-Interim per rivelare il modello spaziale del nucleo di feedback della temperatura dell'aria e mettere in relazione la forza del feedback della temperatura dell'aria con le distribuzioni spaziali climatologiche della temperatura dell'aria, contenuto di vapore acqueo e nubi. "Una dipendenza così forte della capacità del feedback di temperatura nell'amplificare il riscaldamento superficiale dallo stato climatologico medio è forse una delle cause alla radice di una vasta gamma di proiezioni sul riscaldamento globale sotto la stessa forzatura antropogenica da diversi modelli climatici, poiché questi modelli spesso tendono a hanno i loro stati medi climatologici, ", ha affermato Xiaoming Hu.

I ricercatori rivelano anche che gli aumenti di anidride carbonica e vapore acqueo nell'atmosfera riscaldano principalmente la superficie attraverso il feedback della temperatura dell'aria. Scoprono che il feedback della temperatura dell'aria amplifica il riscaldamento a causa dell'effetto radiativo diretto causato dall'aumento di anidride carbonica nell'atmosfera di un fattore 3-4. Inoltre amplifica il riscaldamento superficiale dovuto all'aumento dell'umidità atmosferica dal periodo 1984-1995 al 2002-2013. Più importante, scoprono che l'accoppiamento termico-radiante tra l'atmosfera e la superficie amplifica il segnale dell'assorbimento di calore oceanico, aggiungendo 2,5 W/m2 alla superficie oltre a 1,75 W/m2 a causa di una riduzione dell'assorbimento di calore oceanico tra questi due periodi.

Gli autori affermano inoltre che un'implicazione dello studio è che l'amplificazione dei segnali di riscaldamento di questi processi da parte del feedback della temperatura indica che anche le incertezze di riscaldamento legate all'incertezza di questi processi possono essere amplificate. "Per esempio, l'incertezza nell'aumento del vapore acqueo implica incertezza nel suo segnale di riscaldamento, e questa incertezza viene poi amplificata dalla retroazione della temperatura. L'incertezza sul riscaldamento globale nelle proiezioni e nelle osservazioni del modello climatico è quindi probabilmente legata al feedback della temperatura. Rendere la riduzione dell'incertezza sul riscaldamento globale è un compito più inestricabile, " ha detto Sergio Sejas, uno dei quattro autori di questo studio.

Globale, questo studio basato sull'osservazione corrobora i risultati di una recente analisi basata su un modello climatico che mostra che "il feedback della temperatura è responsabile della maggior parte del riscaldamento superficiale a livello globale, che rappresentano quasi il 76% del riscaldamento superficiale medio globale".