Você já usou uma camiseta escura em um dia de sol e sentiu o tecido esquentar com os raios do sol? A maioria de nós sabe que as cores escuras absorvem a luz do sol e as cores claras a refletem - mas você sabia que isso não funciona da mesma forma nos comprimentos de onda invisíveis do sol?

O sol é a fonte de energia da Terra, e emite energia como luz solar visível, radiação ultravioleta (comprimentos de onda mais curtos), e radiação infravermelha próxima, que sentimos como calor (comprimentos de onda mais longos). A luz visível reflete em superfícies de cores claras, como neve e gelo, enquanto superfícies mais escuras como florestas ou oceanos o absorvem. Essa refletividade, chamado albedo, é uma forma fundamental pela qual a Terra regula sua temperatura - se a Terra absorver mais energia do que reflete, fica mais quente, e se refletir mais do que absorve, fica mais frio.

O quadro se torna mais complicado quando os cientistas trazem os outros comprimentos de onda para a mistura. Na parte do infravermelho próximo do espectro, superfícies como gelo e neve não são reflexivas - na verdade, eles absorvem a luz infravermelha quase da mesma forma que uma camiseta escura absorve a luz visível.

"As pessoas acham que a neve é ​​reflexiva. É tão brilhante, "disse Gavin Schmidt, diretor do Instituto Goddard de Estudos Espaciais da NASA na cidade de Nova York e conselheiro sênior atuante da NASA para o clima. "Mas acontece na parte do infravermelho próximo do espectro, está quase preto. "

Claramente, para os cientistas do clima obterem uma imagem completa de como a energia solar entra e sai do sistema terrestre, eles precisam incluir outros comprimentos de onda além da luz visível.

É aí que entra o sensor de radiação solar total e espectral (TSIS-1) da NASA. Do seu ponto de vista a bordo da Estação Espacial Internacional, O TSIS-1 mede não apenas a irradiância solar total (energia) que atinge a atmosfera da Terra, mas também quanta energia chega em cada comprimento de onda. Esta medição é chamada de irradiância solar espectral, ou SSI. Instrumento Spectral Irradiance Monitor (SIM) do TSIS-1, desenvolvido pelo Laboratório de Física Atmosférica e Espacial da Universidade do Colorado Boulder, mede SSI com uma precisão melhor que 0,2%, ou dentro de 99,8% dos verdadeiros valores de SSI.

"Com TSIS-1, temos mais confiança nas medidas de luz visível e infravermelha próxima, "disse o Dr. Xianglei Huang, professor do departamento de Clima e Ciências Espaciais e Engenharia da Universidade de Michigan. "Como você divide a quantidade de energia em cada comprimento de onda tem implicações para o clima médio."

Huang e seus colegas da Universidade de Michigan, Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, e a University of Colorado Boulder usou recentemente os dados TSIS-1 SSI em um modelo climático global pela primeira vez. "Vários estudos usaram vários dados do SSI para analisar a sensibilidade dos modelos climáticos no passado." Contudo, este estudo foi o primeiro a investigar como os novos dados mudaram a reflexão modelada e a absorção da energia solar nos pólos da Terra, disse Dong Wu, cientista do projeto para TSIS-1 em Goddard.

Eles descobriram que quando usaram os novos dados, o modelo mostrou diferenças estatisticamente significativas na quantidade de energia absorvida e refletida pelo gelo e pela água, em comparação com o uso de dados solares mais antigos. A equipe executou o modelo, chamado de Modelo do Sistema Terrestre Comunitário, ou CESM2, duas vezes:uma vez com os novos dados TSIS-1 em média ao longo de um período de 18 meses, e uma vez com um mais velho, média reconstruída com base em dados do experimento de radiação solar e clima (SORCE) desativado da NASA.

A equipe descobriu que os dados do TSIS-1 tinham mais energia presente nos comprimentos de onda da luz visível e menos nos comprimentos de onda do infravermelho próximo em comparação com a reconstrução SORCE mais antiga. Essas diferenças significam que o gelo marinho absorveu menos e refletiu mais energia na execução do TSIS-1, então as temperaturas polares estavam entre 0,5 e 1,3 graus Fahrenheit mais frias, e a quantidade de cobertura de gelo marinho no verão foi cerca de 2,5% maior.

"Queríamos saber como as novas observações se comparam às usadas em estudos de modelo anteriores, e como isso afeta nossa visão do clima, "disse o autor principal, Dr. Xianwen Jing, que realizou esta pesquisa como bolsista de pós-doutorado no departamento de Clima e Ciências Espaciais e Engenharia da Universidade de Michigan. "Se houver mais energia na banda visível e menos na banda do infravermelho próximo, isso afetará quanta energia é absorvida pela superfície. Isso pode afetar a forma como o gelo marinho aumenta ou diminui e como é frio em latitudes elevadas. "

Isso nos diz que, além de monitorar a irradiância solar total, Huang disse, também precisamos ficar de olho nos espectros. Embora informações de SSI mais precisas não alterem o quadro geral das mudanças climáticas, pode ajudar os modeladores a simular melhor como a energia em diferentes comprimentos de onda afeta os processos climáticos, como o comportamento do gelo e a química atmosférica.

Mesmo que o clima polar pareça diferente com os novos dados, ainda há mais medidas a serem tomadas antes que os cientistas possam usá-lo para prever as mudanças climáticas futuras, os autores alertaram. As próximas etapas da equipe incluem investigar como os dados de TSIS afetam o modelo em latitudes mais baixas, bem como observações contínuas no futuro para ver como o SSI varia ao longo do ciclo solar.

Aprender mais sobre como a energia solar interage com a superfície e os sistemas da Terra - em todos os comprimentos de onda - dará aos cientistas mais e melhores informações para modelar o clima presente e futuro. Com a ajuda de TSIS-1 e seu sucessor TSIS-2, que será lançado a bordo de sua própria espaçonave em 2023, A NASA está iluminando o equilíbrio de energia da Terra e como ele está mudando.