Nach den Gesetzen der Thermodynamik kann eine sich erwärmende Atmosphäre mehr Wasserdampf aufnehmen, doch neue Forschungsergebnisse zeigen, dass die Luftfeuchtigkeit in ariden und semi-ariden Regionen der Welt mit der Klimaerwärmung nicht wie erwartet zunimmt. Die Ergebnisse sind besonders rätselhaft, da Klimamodelle immer wieder vorhersagen, dass die Atmosphäre auch in trockenen Regionen feuchter werden wird. Wenn die Atmosphäre trockener wird als erwartet, könnten aride und semiaride Regionen in Zukunft anfälliger für Waldbrände und extreme Hitze sein als vorhergesagt.
Die Autoren der neuen Studie unter der Leitung des National Center for Atmospheric Research (NSFNCAR) der National Science Foundation wissen noch nicht, was den Unterschied verursacht.
„Die Auswirkungen könnten schwerwiegend sein“, sagte Isla Simpson, Hauptautorin der Studie und Wissenschaftlerin am NCAR der National Science Foundation. „Dies ist ein globales Problem und es war auf der Grundlage unserer Klimamodellergebnisse völlig unerwartet.“
Simpson und ihre Co-Autoren sagten, dass weitere Untersuchungen erforderlich seien, um herauszufinden, warum der Wasserdampf nicht zugenommen habe. Der Grund könnte sein, dass Wasserdampf nicht wie erwartet von der Erdoberfläche in die Atmosphäre gelangt oder auf unerwartete Weise durch die Atmosphäre zirkuliert. Oder es könnte durch einen völlig anderen Mechanismus verursacht werden.
Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass der Wasserdampf in feuchten Gebieten der Welt zwar zunimmt, in den trockensten Monaten des Jahres jedoch nicht so stark zunimmt wie erwartet.
Die Forschung wurde diese Woche in den Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht. Die Forschung wurde von der National Science Foundation, der National Oceanic and Atmospheric Administration und dem US-Energieministerium finanziert. Die Studie wurde gemeinsam von Wissenschaftlern der UCLA, der UC Santa Barbara, der Cornell University, Polar Bears International und der Columbia University verfasst.
überraschende Entdeckung
Eine Grundregel der Klimawissenschaft besagt, dass die Atmosphäre bei Erwärmung mehr Wasserdampf aufnehmen kann. Dies ist als Clausius-Clapillon-Beziehung bekannt und deshalb haben Klimamodelle vorhergesagt, dass der Wasserdampf in der Atmosphäre mit der Erwärmung der Erde zunehmen wird.
Doch als Simpson 2020 für die National Oceanic and Atmospheric Administration einen Bericht über den Klimawandel im Südwesten der USA schrieb, stellte sie fest, dass die Atmosphäre dort weitaus trockener war als aufgrund von Klimamodellsimulationen erwartet.
Aus Neugier untersuchten Simpson und ihre Co-Autoren die globale Atmosphäre, um festzustellen, ob der Anstieg des Wasserdampfs mit den Klimavorhersagen übereinstimmte. Das Forschungsteam nutzte eine Vielzahl von Beobachtungen aus den Jahren 1980 bis 2020. Dazu gehören Netzwerke von Wetterstationen und Datensätze, die die Luftfeuchtigkeit auf der Grundlage von Beobachtungen wie Wetterballons und Satelliten schätzen.
Die Wissenschaftler waren überrascht, als sie herausfanden, dass der Wasserdampf in ariden und semiariden Regionen im Allgemeinen konstant blieb und nicht um fast 7 Prozent pro 1 Grad Celsius (1,8 Grad Fahrenheit) Erwärmung zunahm, wie auf der Grundlage der Clausius-Clapillon-Beziehung erwartet. Über dem Südwesten der Vereinigten Staaten ist der Wasserdampf tatsächlich zurückgegangen, was zu einem langfristigen Rückgang der Niederschläge führte.
„Dies steht im Widerspruch zu allen Klimamodellsimulationen, in denen Wasserdampf selbst in trockenen Regionen mit Geschwindigkeiten ansteigt, die nahe an den theoretischen Erwartungen liegen“, schreiben die Autoren in der neuen Arbeit. „Angesichts des starken Zusammenhangs zwischen Wasserdampf und Waldbränden, Ökosystemfunktionen und extremen Temperaturen muss dieses Problem angegangen werden, um glaubwürdige Klimavorhersagen für aride und semi-aride Regionen der Welt zu liefern.“
Die Studie weist darauf hin, dass diese Situation zu einem Anstieg des Wasserdampfdruckdefizits führt, das der Differenz zwischen der Wasserdampfmenge, die die Atmosphäre aufnehmen kann, und der tatsächlich in der Luft vorhandenen Wasserdampfmenge entspricht. Wenn die Wasserdampfstressdefizite zunehmen, werden sie zu einem wichtigen Auslöser von Waldbränden und Ökosystemstress.
„In ariden und semi-ariden Regionen wie dem Südwesten, der bereits von beispielloser Wasserknappheit und extremen Waldbrandsaisons betroffen ist, sind wir möglicherweise mit höheren Risiken konfrontiert als vorhergesagt“, sagte Simpson.
Sie und ihre Kollegen fanden heraus, dass die Situation in feuchten Regionen komplizierter ist, wo der Wasserdampf in der Atmosphäre während der Regenzeit zunimmt, wie Klimamodelle vorhersagen. In den trockensten Monaten flacht dieser Anstieg etwas ab, jedoch nicht so stark wie in ariden und semi-ariden Regionen.
Finden Sie den Schuldigen
Was den Grund betrifft, warum der atmosphärische Wasserdampf in trockenen Regionen nicht wie erwartet zunimmt, schlagen die Autoren im Großen und Ganzen zwei Möglichkeiten vor: Die Menge des von der Landoberfläche in die Luft übertragenen Wasserdampfs könnte geringer sein als in den Modellen, oder die Atmosphäre transportiert Wasserdampf möglicherweise anders als in den Modellen in trockene Regionen.
Sie kamen zu dem Schluss, dass Probleme mit dem atmosphärischen Transport weniger wahrscheinlich seien, da dies nicht unbedingt ein Phänomen erklären würde, das in allen ariden und semi-ariden Regionen der Welt auftritt, die ihre Feuchtigkeit von verschiedenen Orten beziehen.
Daher ist die Landoberfläche der wahrscheinlichste Schuldige. Die Autoren spekulieren über mehrere mögliche Gründe: In Wirklichkeit könnte das Land der Atmosphäre im Vergleich zu Modellen weniger Wasser zur Verfügung stellen; Wenn sich das Klima erwärmt, kann das Land trockener werden als erwartet. und Pflanzen können Wasser effizienter speichern und weniger Wasser an die Atmosphäre abgeben.
Die Autoren berücksichtigten auch die Möglichkeit von Fehlern in den Beobachtungsdaten. Sie halten dies jedoch für unwahrscheinlich, da die Unterschiede eng damit zusammenhängen, wie trocken die einzelnen Regionen der Welt sind, und auch dann konsistent zu finden sind, wenn die Aufzeichnung in kürzere Zeiträume aufgeteilt wird, um Fehler durch instrumentelle Änderungen zu vermeiden.
Simpson betonte, dass weitere Forschung erforderlich sei, um die Ursache zu ermitteln. „Es ist wirklich schwierig, das herauszufinden, weil wir keine globalen Beobachtungen aller wichtigen Prozesse haben, um zu verstehen, wie Wasser von der Landoberfläche in die Atmosphäre gelangt“, sagte sie. „Aber wir müssen unbedingt herausfinden, was schief gelaufen ist, denn es läuft nicht so, wie wir es uns vorgestellt haben, und es könnte sehr schwerwiegende Folgen für die Zukunft haben.“
Zusammengestellte Quelle: ScitechDaily