Sains & Teknologi

Peneliti Melakukan Koreksi Kesalahan Data Historis Suhu Permukaan Laut

Sesuatu yang aneh terjadi di lautan pada awal abad ke-20. Laut Atlantik Utara dan Laut Pasifik Timur tampak menghangat dua kali lipat dari rata-rata global, sedangkan Laut Pasifik Barat mendingin selama beberapa dekade.

Model atmosfer dan kelautan mengalami kesulitan menjelaskan perbedaan-perbedaan dalam perubahan suhu permukaan laut ini , yang menyebabkan misteri dalam ilmu iklim : mengapa lautan hangat dan dingin pada tingkat yang berbeda di awal abad ke-20?

Sekarang, penelitian dari Universitas Harvard dan Pusat Oseanografi Nasional Inggris mengoreksi data selama beberapa dekade dan menunjukkan bahwa pemanasan laut terjadi dengan cara yang jauh lebih homogen.

Bagan menunjukkan perubahan suhu permukaan laut tahunan dari dataset berbeda di Pasifik Utara (atas) dan Atlantik Utara (bawah). Garis biru menunjukkan data yang diperbaiki dari penelitian ini. Ini menunjukkan pemanasan yang lebih besar di Pasifik Utara dan lebih sedikit pemanasan di Atlantik Utara dibandingkan dengan perkiraan sebelumnya. Kredit: Duo Chan / Harvard

Penelitian ini dipublikasikan di Nature .

Manusia telah mengukur dan mencatat suhu permukaan laut selama berabad-abad. Suhu permukaan laut membantu pelaut memverifikasi arahnya, menemukan arah, dan memprediksi cuaca badai.

Sampai tahun 1960-an, sebagian besar pengukuran suhu permukaan laut dilakukan dengan menjatuhkan ember ke laut dan mengukur suhu air di dalamnya.

Administrasi Kelautan dan Atmosfer Nasional (NOAA) dan Pusat Penelitian Atmosfer Nasional National Science Foundation (NCAR) memelihara koleksi pembacaan suhu permukaan laut yang berasal dari awal abad ke-19. Basis data berisi lebih dari 155 juta pengamatan dari perikanan, pedagang, penelitian, dan kapal laut dari seluruh dunia. Pengamatan ini sangat penting untuk memahami perubahan suhu permukaan laut dari waktu ke waktu, baik yang alami maupun yang bersifat antropogenik.

Hal ini menjadi mimpi buruk statistik.

”Bagaimana Anda membandingkan, misalnya, pengukuran dari Man-of-War Inggris dari tahun 1820 ke kapal penangkap ikan Jepang dari tahun 1920 ke kapal Angkatan Laut AS dari tahun 1950? Bagaimana Anda tahu ember apa yang digunakan, dan seberapa banyak mereka dihangatkan oleh sinar matahari atau didinginkan oleh penguapan saat disampel?”

Misalnya, ember kanvas yang ditinggalkan di dek selama tiga menit dalam kondisi cuaca tertentu dapat mendingin 0,5 derajat Celcius lebih dari ember kayu yang diukur dalam kondisi yang sama. Mengingat bahwa pemanasan global selama abad ke-20 adalah sekitar 1 derajat Celcius, bias yang terkait dengan berbagai protokol pengukuran membutuhkan penghitungan yang cermat.

“Ada gigabytes data dalam database ini dan setiap bagian memiliki cerita yang unik,” kata Peter Huybers, Profesor Ilmu Bumi dan Planet dan Ilmu dan Teknik Lingkungan di Sekolah Teknik dan Ilmu Terapan Harvard John A. Paulson. dan penulis senior makalah ini. “Data penuh dengan kekhasan.”

Banyak penelitian telah dilakukan untuk mengidentifikasi dan menyesuaikan kekhasan ini. Pada 2008, misalnya, para peneliti menemukan bahwa lompatan 0,3 derajat Celsius dalam suhu permukaan laut pada tahun 1945 adalah hasil pengukuran yang diambil dari intake ruang mesin. Meskipun dengan koreksi ini, data masih jauh dari sempurna dan masih ada perubahan yang tidak dapat dijelaskan dalam suhu permukaan laut.

Dalam penelitian ini, Huybers dan rekan-rekannya mengusulkan pendekatan komprehensif untuk mengoreksi data, menggunakan teknik statistik baru yang membandingkan pengukuran yang dilakukan oleh kapal terdekat.

Para peneliti menemukan dua penyebab utama ketidaksesuaian pemanasan di Pasifik Utara dan Atlantik Utara.

Yang pertama berkaitan dengan perubahan dalam catatan Jepang. Sebelum 1932, sebagian besar catatan suhu permukaan laut dari kapal Jepang di Pasifik Utara berasal dari kapal penangkap ikan. Data ini, tersebar di beberapa geladak yang berbeda, pada awalnya direkam dalam derajat Fahrenheit penuh, kemudian dikonversi ke Celsius, dan akhirnya dibulatkan menjadi sepersepuluh derajat.

Namun, menjelang Perang Dunia II, semakin banyak data dari Jepang berasal dari kapal angkatan laut. Data-data ini disimpan di dek yang berbeda dan ketika Angkatan Udara AS mendigitalkan koleksi, mereka memotong data, memotong angka sepersepuluh derajat dan merekam informasi dalam derajat Celcius penuh.

Efek pemotongan yang tidak dikenali sebagian besar menjelaskan pendinginan cepat yang terlihat dalam perkiraan sebelumnya dari suhu permukaan laut Pasifik antara 1935 dan 1941, kata Huybers. Setelah mengoreksi bias yang diperkenalkan oleh pemotongan, pemanasan di Pasifik jauh lebih seragam.

Sementara data Jepang memegang kunci pemanasan di Pasifik pada awal abad ke-20, data Jerman-lah yang memainkan peran paling penting dalam memahami suhu permukaan laut di Atlantik Utara pada saat yang bersamaan.

Pada akhir 1920-an, kapal-kapal Jerman mulai menyediakan sebagian besar data di Atlantik Utara. Sebagian besar pengukuran ini dikumpulkan dalam satu dek, yang, jika dibandingkan dengan pengukuran terdekat, secara signifikan lebih hangat. Saat disesuaikan, pemanasan di Atlantik Utara menjadi lebih bertahap.

Dengan penyesuaian ini, para peneliti menemukan bahwa laju pemanasan di Pasifik Utara dan Atlantik Utara menjadi jauh lebih mirip dan memiliki pola pemanasan lebih dekat dengan apa yang diharapkan dari peningkatan konsentrasi gas rumah kaca. Namun, perbedaan masih tetap ada dan tingkat pemanasan keseluruhan yang ditemukan dalam pengukuran masih lebih cepat dari yang diperkirakan oleh simulasi model.

“Ketidakcocokan yang tersisa menyoroti pentingnya melanjutkan untuk mengeksplorasi bagaimana iklim telah dipaksa secara radiatif,aik pada sensitivitas iklim, dan variabilitas intrinsiknya. Pada saat yang sama, kita perlu terus menyisir data – melalui ilmu data, penyelamatan historis, dan pemahaman fisik yang baik tentang masalah ini, saya bertaruh bahwa fitur menarik tambahan akan terungkap, “kata Huybers.