Ao observar as medições de satélite das mudanças de temperatura na camada inferior da atmosfera da Terra, os cientistas descobriram que os modelos climáticos podem ter superestimado a variabilidade natural da temperatura de década a década.

A estatística do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL) Giuliana Pallotta e o cientista do clima Benjamin Santer criaram uma estrutura estatística para avaliar de forma abrangente a significância das diferenças entre a variabilidade natural simulada e observada na temperatura troposférica média a alta (TMT). A troposfera é a região mais baixa da atmosfera, estendendo-se da superfície da Terra a uma altura de cerca de 4 a 12 milhas, dependendo da latitude e da estação.

A equipe descobriu que nas gerações atuais e anteriores de modelos climáticos, a variabilidade natural década a década da temperatura troposférica é sistematicamente grande demais em relação às estimativas da variabilidade natural obtidas a partir de satélites. Essa superestimativa do "ruído climático" natural tornaria mais difícil identificar um sinal de aquecimento troposférico causado pelo homem. A pesquisa aparece no Journal of Climate .

"Nossas descobertas aumentam a confiança em afirmações anteriores de aquecimento da troposfera causado pelo homem detectável e implicam que essas afirmações podem ser conservadoras, "Pallota disse.

Melhor conhecimento deste sinal de aquecimento troposférico, e uma melhor compreensão das incertezas nas observações de temperatura por satélite, ajudaram a avançar os estudos de detecção e atribuição, que ajudam a desvendar as causas das mudanças climáticas recentes.

A variabilidade interna natural ocorre na ausência de quaisquer mudanças causadas pelo homem na composição atmosférica. Constitui o ruído de fundo contra o qual qualquer sinal de aquecimento causado pelo homem em evolução lenta deve ser detectado. O estudo se concentra no espectro da variabilidade interna, fornecer informações sobre a partição da variabilidade da temperatura em escalas de tempo que variam de meses a décadas. Essas informações são um componente crítico dos estudos de detecção de sinais antropogênicos.

Pallota e Santer exploraram a sensibilidade das comparações espectrais modelo-versus-dados para uma ampla gama de decisões subjetivas. Isso incluiu a escolha de conjuntos de dados TMT de modelo climático e de satélite, o método usado para separar os sinais de aquecimento do ruído de variabilidade natural, a faixa de frequências considerada e o modelo estatístico usado para representar a variabilidade natural observada.

"Descobrimos que em escalas de tempo de uma a duas décadas, a variabilidade TMT observada é, em média, superestimada pelas duas últimas gerações de modelos climáticos, “Disse Santer. Os modelos analisados ​​faziam parte das fases anteriores e mais recentes do Projeto de Intercomparação de Modelos Acoplados (CMIP5 e CMIP6).

Um dos desafios enfrentados pelos pesquisadores é que as mudanças na temperatura troposférica do mundo real representam apenas uma única instância do sinal de aquecimento causado pelo homem e da variabilidade natural do clima. É difícil separar inequivocamente sinal e ruído nesta única realização de sinal e ruído. A equipe explorou muitas maneiras diferentes de conseguir essa separação nos dados TMT do satélite. Para cada um dos métodos de separação de sinal e ruído aplicados, eles investigaram muitos modelos estatísticos diferentes da "memória" de curto e longo prazo do ruído climático.

Pallotta observou:"A modelagem estatística nos permitiu gerar muitos milhares de diferentes estimativas plausíveis da variabilidade climática interna a partir da única realização das mudanças climáticas observadas. Sem a modelagem estatística, teria sido mais difícil fazer inferências confiáveis ​​sobre a significância estatística das diferenças entre a variabilidade da temperatura troposférica observada e a variabilidade da temperatura nos modelos climáticos. "

A equipe pretende aplicar a estrutura estatística que desenvolveram a outras variáveis ​​climáticas. Uma próxima etapa óbvia é observar as temperaturas da superfície, que são quase três vezes mais longos do que o recorde TMT de satélite de 41 anos.