32 jaar radiatieve flux bovenaan de atmosfeer!

Het KMI, in nauwe samenwerking met het centrum voor satelliettoepassingen voor klimaatmonitoring (CM SAF), heeft recent een tijdsreeks gepubliceerd van radiatieve fluxen, gemeten bovenaan de atmosfeer.
De Europese organisatie CM SAF staat in voor het verzamelen, archiveren en verdelen van klimaatgegevens die de studie en de monitoring van het klimaat mogelijk maken. Verschillende Europese meteorologische instellingen, waaronder het KMI, werken nauw samen binnen CM SAF met als doel hoogwaardige gegevens, afkomstig van satellietwaarnemingen, aan te bieden. CM SAF verzamelt en bewaart aldus waardevolle gegevens omtrent essentiële klimaatparameters (Essential Climate Variables of ECVs) van de Aarde.

 

De meting en de tijdsevolutie van de radiatieve flux bovenaan de atmosfeer zijn bijzonder belangrijk voor de studie van de energiebalans van de Aarde, en dus ook voor de studie van het klimaat. Door gebruik te maken van twee generaties Europese Meteosatsatellieten is een reeks metingen over een lange periode beschikbaar. Deze reeks strekt zich uit van februari 1983 tot april 2015, en omvat dus een periode van 32 jaar. Bovendien heeft deze tijdreeks een grote ruimtelijke resolutie en tijdsresolutie. De fluxen worden gegeven onder de vorm van dagelijkse gemiddelden, maandelijkse gemiddelden, en maandelijks gemiddelde dagcycli. De uitstekende tijdsresolutie van de instrumenten aan boord van de Meteosatsatellieten was daarbij van bijzonder nut voor de studie van de dagcyclus.

 

De gegevens zijn gratis beschikbaar op de website van CM SAF via de Web User Interface.

 

Deze gloednieuwe tijdsreeks van radiatieve fluxen bovenaan de atmosfeer biedt talrijke mogelijkheden. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk om de gemiddelde gereflecteerde zonne-energie over de periode 1983–2015 te berekenen (zie Figuur 1), of de gemiddelde uitgezonden thermische energie over dezelfde periode (zie Figuur 2). Op Figuur 1 is duidelijk te zien hoe de continenten beduidend meer zonne-energie reflecteren dan de oceanen. Immers, de oceaan is veel donkerder en reflecteert daardoor minder zonnestraling. Daartegen zijn zandwoestijnen zeer licht van kleur en weerkaatsen zij zeer sterk de zonnestraling, zoals op Figuur 1 te zien is ter hoogte van de Sahara. In meer gematigde klimaatregio’s, en aan de evenaar, veroorzaken de wolken een verhoogde terugkaatsing van het zonlicht. Figuur 2 toont dan weer dat de uitgestraalde thermische energie veel hoger is in de tropen, om geleidelijk te verminderen naar de polen toe.

 

Figuur 1 en 2: Gemiddelde weerkaatste zonne-energie (links) en uitgestraalde thermische energie (rechts) per oppervlakte-eenheid, bovenaan de atmosfeer over de periode 1983–2015.

Een andere toepassing van deze klimaatreeks is de analyse van de trends van de radiatieve fluxen bovenaan de atmosfeer over de periode 1983–2015. Als voorbeeld is in Figuur 4 de trend van de gereflecteerde zonneflux weergegeven, waar in de intertropische zone een verhoging van de flux waar te nemen is.
De fluxen bovenaan de atmosfeer kunnen ook vergeleken worden met de fluxen aan het oppervlak van de Aarde. Deze vergelijking werd uitgevoerd door het Duitse weerkundig instituut (Deutscher Wetterdienst), die haar waarnemingen van inkomende zonne-energie aan het aardoppervlak (Figuur 3) vergeleken heeft met onze waarnemingen van gereflecteerde zonne-energie aan de top van de atmosfeer (Figuur 4). Globaal gezien stelt men vast dat deze fluxen anti-gecorreleerd zijn, dat wil zeggen dat waar de flux aan het aardoppervlak verlaagd is, de flux bovenaan de atmosfeer verhoogd is, en omgekeerd.

 

Figuur 3 en 4: Trend over de periode 1983–2015 van de inkomende zonneflux aan het oppervlak (links) en gereflecteerde zonneflux bovenaan de atmosfeer (rechts).

De voornaamste gebruiker van deze gloednieuwe klimaatreeks is het Europees centrum voor weersvoorspellingen op middellange termijn (ECMWF), dat de metingen van de radiatieve fluxen bovenaan de atmosfeer gebruikt om zijn weermodellen te valideren. Deze weermodellen worden ook door het KMI gebruikt.