Команда учитывала данные множества разных измерений. В частности, климатологи обработали результаты самого масштабного проекта по контролю за температурой воды — Argo. Это огромная сеть буйков и подводных сенсоров, измеряющих солёность и температуру воды на поверхности и в глубинах практически по всему Мировому океану.

Глобальный охват сети буйков проекта Argo. На данный момент в Мировом океане плавает 3476 аппаратов этой системы мониторинга. Один из таких буёв показан на снимке под заголовком (иллюстрация Argo Project).

С учётом иных наземных, а также спутниковых измерений Хансен и его коллеги определили, что верхний слой основных океанов вбирает 71% указанной избыточной энергии, Южный океан — ещё 12%, абиссаль (зона между 3 и 6 километрами глубины) поглощает 5%, льды – 8% и земля – 4%.

Авторы работы утверждают, что предыдущие климатические модели переоценивали величину тепла, проникающего от верхних слоёв океана к нижним, но зато сильно (примерно вдвое) недооценивали вклад аэрозолей в общий баланс. Аэрозоли, как естественного происхождения, так и появляющиеся в результате деятельности цивилизации, влияют на количество и распределение облачности, а она, в свою очередь, меняет долю отражённого солнечного света.

По оценке исследователей, в энергетическом «уравнении Земли» аэрозоли дают составляющую в 1,6 Вт/м², причём со знаком минус (то есть охлаждают планету). Если бы их не было (из-за деятельности людей, а также из-за извержений, подобных на редкость мощному извержению вулкана Пинатубо в 1991 году), потепление на Земле шло бы ещё интенсивнее.

Точное значение вклада тех или иных факторов в суммарный баланс тепла планеты установить нельзя. Учёные определяют эти параметры с некой вероятностью. На данном графике показана роль аэрозолей (синий пунктир), парниковых газов (красный пунктир) и соотношение между этими двумя силами (закрашенная красная зона). По вертикали – относительная вероятность, по горизонтали — Вт/м² (иллюстрация NASA/GISS).

Но едва ли не главным было сравнение суммарного дисбаланса с небольшими колебаниями в солнечной постоянной — количестве энергии, поступающей на Землю от Солнца.

Эти колебания происходят по разным причинам. В течение года на них влияет небольшая эллиптичность орбиты планеты, но на долгосрочных процессах они не отражаются. Однако существуют ещё и колебания в количестве лучей, вызванные 11-летним циклом солнечной активности, а также отличия между разными такими циклами.

Учёные установили, что во время последнего минимума солнечная постоянная падала до самой низкой величины за всё время космической эры (особенно в сравнении с максимумами примерно в 1980 и 1990 годах).

Колебания солнечной постоянной за 35 лет (по горизонтали – года, по вертикали — Вт/м²). Красным цветом показано усреднение за каждый 31 день, чёрным – за каждый год. Данная величина отражает мощность излучения, приходящуюся на квадратный метр, перпендикулярный линии Солнце-Земля. Видно, что она колеблется примерно на 0,1%.

Поскольку Земля – не плоскость, а шар, к тому же отражающий часть лучей обратно, средняя величина поглощаемой ею энергии составляет 240 Вт/м², а дельта между солнечным максимумом и минимумом – 0,25 ватта (правая шкала). Синяя зона – период исследования энергетического баланса командой Джеймса (иллюстрация NASA/James Hansen).

Так как величина падения количества впитываемых лучей Солнца (примерно 0,25 ватта на квадратный метр) вдвое меньше, чем общий дисбаланс Земли, авторы работы делают вывод, что в глобальном потеплении последнего века нельзя винить крупные колебания в солнечной активности.

Возможно, в будущем влияние Солнца на эти соотношения изменится, если сбудется прогноз о его глубоком сне. Но пока причины перемены климата в последние 50-100 лет приходится искать в другом.

Остаются антропогенный эффект, прежде всего выброс парниковых газов, а ещё – некие естественные долговременные колебания (постепенный выход из малого ледникового периода XIV—XIX веков).

В какой пропорции работают эти два фактора, ещё предстоит выяснить. Команда Хансена, к примеру, склоняется к доминантной роли человека. (Все подробности — в статье в Atmospheric Chemistry and Physics.)

Добавим, в другом исследовании, также возглавляемом специалистами NASA, были использованы данные спутниковых измерений параметров атмосферы и океана за 2001-2010 годы. И тут учёные пришли к аналогичной величине энергетического дисбаланса планеты: земные океаны сейчас накапливают тепло в темпе порядка 0,5 ватта на квадратный метр.

(Результаты второй работы недавно были опубликованы в Nature Geoscience.)