Zeemetingen van de wolken in de Zuidelijke Oceaan: Antarctische onderzoeksreizen voor verbeterde klimaatmodellen
Onderzoek naar Wolken in de Zuidelijke Oceaan
Onderzoekers hebben gedurende vier maanden wolkenobservaties uitgevoerd in de Zuidelijke Oceaan om beter inzicht te krijgen in de frequentie en klimaat effecten van supergekoeld vloeibaar waterwolken. Klimaatmodellen zijn essentiële hulpmiddelen voor het begrijpen van de toekomst van onze planeet en helpen wetenschappers bij het voorspellen van patronen van wereldwijde opwarming, zeespiegelstijging en extreme weersomstandigheden. Deze geavanceerde computersimulaties spelen een cruciale rol in het vergroten van het bewustzijn over klimaatverandering en het informeren van belangrijke beleidsbeslissingen. Hierdoor kunnen ze onze reactie op milieuproblemen in de komende decennia vormgeven.
Echter, de nauwkeurigheid van de voorspellingen van een model hangt af van hoe goed het de complexe gedragingen van de aardatmosfeer kan simuleren. Wolken spelen hierin een belangrijke rol, omdat ze de temperatuur van de aarde beïnvloeden door te bepalen hoeveel zonnestraling het oppervlak bereikt en hoeveel warmte terug de ruimte in ontsnapt. In de poolgebieden wordt deze balans nog crucialer, aangezien kleine veranderingen in wolkeigenschappen een enorme impact kunnen hebben op het smelten van ijskappen en de wereldwijde zeespiegel.
Momenteel hebben de meeste klimaatmodellen te maken met een fundamentele uitdaging: ze overschatten vaak de vorming van ijskappen terwijl ze supergekoeld vloeibaar water (SLW) wolken in de poolgebieden onderschatten. Aangezien ijskappen minder zonnestraling reflecteren dan SLW-wolken, leidt deze verkeerde voorstelling tot een overschatting van de opwarming van het oppervlak en veroorzaakt het een belangrijke bron van onzekerheid in klimaatprojecties.
Om deze kritieke leemte aan te pakken, heeft een onderzoeksteam, waaronder professor Jun Inoue en assistent-professor Kazutoshi Sato van het Nationaal Instituut voor Poolonderzoek in Japan, een uitgebreide studie uitgevoerd naar wolken gedrag in de Zuidelijke Oceaan in Antarctica. Hun bevindingen, gepubliceerd op 28 mei 2025 in Scientific Reports, bieden broodnodig observationeel bewijs over SLW-wolken dat de manier waarop klimaatmodellen poolweersystemen simuleren zou kunnen revolutioneren.
Voor hun onderzoek ondernam het team een onderzoeksreis aan boord van het onderzoeksschip Shirase, dat van december 2022 tot maart 2023 de Zuidelijke Oceaan doorkruiste. Ze voorzagen het schip van een lidar ceilometer en een microgolf radiometer—geavanceerde instrumenten die gedetailleerde informatie kunnen verstrekken over wolkenhoogte, fase en temperatuur. “De ceilometer kan de wolkenfase bij de basis van de wolk monitoren, terwijl de microgolf radiometer de luchttemperatuur bij de basis van de wolk kan verkrijgen,” legt professor Inoue uit. “Dit stelt ons in staat om de relatie tussen de temperatuur van de wolkenbasis en de frequentie van SLW-wolken te schatten.”
Door nauwkeurige observatie en analyse onthulden de onderzoekers een opvallende dominantie van SLW-wolken in de middelste troposfeer, die meestal bestaan als dunne lagen van minder dan 200 meter dik. Opmerkelijk is dat deze wolken ongeveer 95% van de waargenomen middelste niveau wolken uitmaakten, zelfs wanneer de temperaturen van de wolkenbasis onder de −25 °C daalden. Aangezien deze wolken optisch dik zijn, reflecteren ze veel inkomende kortgolvige straling van de zon. Interessant is dat het team ook aantoonde dat de onnauwkeurige voorstelling van deze middelste troposferische wolken op de hoogte van faseovergangen in de klimaatmodellen resulteert in een overschatting van de netto neerwaartse straling die het oppervlak bereikt.
Deze bevindingen dagen eerdere aannames uit en bieden waardevolle inzichten voor het nauwkeurig modelleren van het poolklimaat. “Onze observationele resultaten bieden ideeën voor het verbeteren van bestaande modellen omdat ze moeite hebben met het reproduceren van SLW-wolken in plaats van ijskappen,” merkte professor Inoue op.
Het is vermeldenswaard dat de analyse van de luchtmassabewegingen door het team onthulde dat aanhoudende SLW-wolken voornamelijk worden gehandhaafd door lokale atmosferische circulatie tijdens rustige periodes, waardoor ze cruciaal zijn voor het begrijpen van het regionale energiebalans. De resultaten van dit werk hebben diepgaande implicaties voor de klimaatwetenschap en voorspellingen van wereldwijde opwarming. Een verbeterde vertegenwoordiging van SLW-wolken zal ons helpen om langdurige discrepanties in klimaatmodellen op te lossen, wat leidt tot betrouwbaardere projecties van het smelten van ijskappen, de zeespiegelstijging en regionale klimaatveranderingen die uiteindelijk miljarden mensen wereldwijd zullen beïnvloeden.
Terwijl klimaatwetenschappers deze essentiële hulpmiddelen voor het begrijpen van de toekomst van onze planeet blijven verfijnen, zal dit onderzoek in Antarctica dienen als een opstap naar meer nauwkeurige klimaatvoorspellingen.
