¿Alguna vez usó una camiseta oscura en un día soleado y sintió que la tela se calentaba con los rayos del sol? La mayoría de nosotros sabemos que los colores oscuros absorben la luz del sol y los colores claros la reflejan, pero ¿sabías que esto no funciona de la misma manera en las longitudes de onda no visibles del sol?

El sol es la fuente de energía de la Tierra, y emite energía como luz solar visible, radiación ultravioleta (longitudes de onda más cortas), y radiación infrarroja cercana, que sentimos como calor (longitudes de onda más largas). La luz visible se refleja en superficies de colores claros como la nieve y el hielo. mientras que las superficies más oscuras como los bosques u océanos lo absorben. Esta reflectividad, llamado albedo, es una forma clave en la que la Tierra regula su temperatura:si la Tierra absorbe más energía de la que refleja, hace más calor, y si refleja más de lo que absorbe, se pone más fresco.

La imagen se vuelve más complicada cuando los científicos incorporan las otras longitudes de onda a la mezcla. En la parte del espectro del infrarrojo cercano, superficies como el hielo y la nieve no son reflectantes; de hecho, absorben la luz del infrarrojo cercano de la misma manera que una camiseta oscura absorbe la luz visible.

"La gente piensa que la nieve es reflectante. Es tan brillante, "dijo Gavin Schmidt, director del Instituto Goddard de Estudios Espaciales de la NASA en la ciudad de Nueva York y asesor climático senior interino de la NASA. "Pero resulta que en la parte del espectro del infrarrojo cercano, es casi negro ".

Claramente, para que los científicos del clima obtengan una imagen completa de cómo la energía solar entra y sale del sistema terrestre, necesitan incluir otras longitudes de onda además de la luz visible.

Ahí es donde entra en juego el sensor de irradiancia solar total y espectral de la NASA (TSIS-1). Desde su posición ventajosa a bordo de la Estación Espacial Internacional, TSIS-1 mide no solo la irradiancia solar total (energía) que llega a la atmósfera de la Tierra, pero también cuánta energía entra en cada longitud de onda. Esta medida se llama irradiancia solar espectral, o SSI. Instrumento de monitor de irradiancia espectral (SIM) de TSIS-1, desarrollado por el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado Boulder, mide SSI con una precisión mejor que 0,2%, o dentro del 99,8% de los verdaderos valores de SSI.

"Con TSIS-1, tenemos más confianza en las mediciones de luz visible e infrarroja cercana, "dijo el Dr. Xianglei Huang, profesor en el departamento de Ciencias e Ingeniería del Clima y el Espacio de la Universidad de Michigan. "La forma en que se divide la cantidad de energía en cada longitud de onda tiene implicaciones para el clima medio".

Huang y sus colegas de la Universidad de Michigan, Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y la Universidad de Colorado Boulder recientemente utilizaron por primera vez datos de TSIS-1 SSI en un modelo climático global. "Varios estudios utilizaron diversas entradas de SSI para analizar la sensibilidad de los modelos climáticos en el pasado". Sin embargo, Este estudio fue el primero en investigar cómo los nuevos datos cambiaron la reflexión y la absorción modeladas de la energía solar en los polos de la Tierra. dijo Dong Wu, científico del proyecto para TSIS-1 en Goddard.

Descubrieron que cuando usaban los nuevos datos, el modelo mostró diferencias estadísticamente significativas en la cantidad de energía que el hielo y el agua absorbían y reflejaban, en comparación con el uso de datos solares más antiguos. El equipo ejecutó el modelo, llamado el Modelo del Sistema Comunitario de la Tierra, o CESM2, dos veces:una vez con los nuevos datos TSIS-1 promediados durante un período de 18 meses, y una vez con un mayor, Promedio reconstruido basado en datos del Experimento de Radiación Solar y Clima (SORCE) retirado de la NASA.

El equipo descubrió que los datos de TSIS-1 tenían más energía presente en las longitudes de onda de la luz visible y menos en las longitudes de onda del infrarrojo cercano en comparación con la reconstrucción SORCE anterior. Estas diferencias significaron que el hielo marino absorbió menos y reflejó más energía en la carrera TSIS-1, por lo que las temperaturas polares estaban entre 0,5 y 1,3 grados Fahrenheit más frías, y la cantidad de cobertura de hielo marino en verano fue aproximadamente un 2,5% mayor.

"Queríamos saber cómo se comparan las nuevas observaciones con las utilizadas en estudios de modelos anteriores, y cómo eso afecta nuestra visión del clima, "dijo el autor principal, el Dr. Xianwen Jing, quien llevó a cabo esta investigación como becario postdoctoral en el departamento de Ciencias e Ingeniería del Clima y el Espacio de la Universidad de Michigan. "Si hay más energía en la banda visible y menos en la banda del infrarrojo cercano, eso afectará la cantidad de energía absorbida por la superficie. Esto puede afectar la forma en que el hielo marino crece o se encoge y el frío que hace en las latitudes altas ".

Esto nos dice que además de monitorear la irradiancia solar total, Huang dijo:también debemos estar atentos a los espectros. Si bien una información SSI más precisa no alterará el panorama general del cambio climático, puede ayudar a los modeladores a simular mejor cómo la energía en diferentes longitudes de onda afecta los procesos climáticos como el comportamiento del hielo y la química atmosférica.

Aunque el clima polar se ve diferente con los nuevos datos, todavía hay más pasos que tomar antes de que los científicos puedan usarlo para predecir el cambio climático futuro, advirtieron los autores. Los próximos pasos del equipo incluyen investigar cómo los datos de TSIS afectan el modelo en latitudes más bajas, así como continuar con las observaciones en el futuro para ver cómo varía el SSI a lo largo del ciclo solar.

Aprender más sobre cómo la energía solar interactúa con la superficie y los sistemas de la Tierra, en todas las longitudes de onda, brindará a los científicos más y mejor información para modelar el clima presente y futuro. Con la ayuda de TSIS-1 y su sucesor TSIS-2, que se lanzará a bordo de su propia nave espacial en 2023, La NASA está arrojando luz sobre el equilibrio energético de la Tierra y cómo está cambiando.