Mit einer neuen Analyse langfristiger Klimadaten sagen Forscher, dass sie jetzt ein viel besseres Verständnis dafür haben, wie sich der Klimawandel auswirken und dazu führen kann, dass die Meerwassertemperaturen auf einer Seite des Indischen Ozeans so viel wärmer oder kühler sind als die Temperaturen auf der anderen Seite andere – ein Phänomen, das zu manchmal tödlichen wetterbedingten Ereignissen wie Megadürren in Ostafrika und schweren Überschwemmungen in Indonesien führen kann.
Die Analyse, beschrieben in einer neuen Studie in Wissenschaftliche Fortschritte von einem internationalen Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Forschern der Brown University, vergleicht 10.000 Jahre vergangener Klimabedingungen, die aus verschiedenen Sätzen geologischer Aufzeichnungen rekonstruiert wurden, mit Simulationen eines fortschrittlichen Klimamodells.
Die Ergebnisse zeigen, dass vor etwa 18.000 bis 15.000 Jahren durch geschmolzenes Süßwasser aus dem massiven Gletscher, der einst einen Großteil Nordamerikas bedeckte, in den Nordatlantik strömte, Meeresströmungen, die den Atlantik warm hielten, geschwächt wurden und eine Kette von Ereignissen auslösten In Beantwortung. Die Schwächung des Systems führte letztendlich zur Stärkung eines atmosphärischen Kreislaufs im Indischen Ozean, der wärmeres Wasser auf der einen Seite und kühleres Wasser auf der anderen Seite hält.
Dieses extreme Wettermuster, bekannt als Dipol, führt dazu, dass auf der einen Seite (entweder im Osten oder Westen) überdurchschnittlich viel Regen fällt und auf der anderen Seite eine weit verbreitete Dürre. Die Forscher sahen Beispiele für dieses Muster sowohl in den von ihnen untersuchten historischen Daten als auch in der Simulation des Modells. Sie sagen, dass die Ergebnisse Wissenschaftlern helfen können, nicht nur die Mechanismen hinter dem Ost-West-Dipol im Indischen Ozean besser zu verstehen, sondern eines Tages dazu beitragen können, effektivere Vorhersagen von Dürren und Überschwemmungen in der Region zu erstellen.
„Wir wissen, dass Temperaturgradienten im Indischen Ozean heutzutage wichtig für Niederschlags- und Dürremuster sind, insbesondere in Ostafrika, aber es war eine Herausforderung zu zeigen, dass sich diese Gradienten über lange Zeiträume ändern, und sie damit in Verbindung zu bringen langfristige Niederschlags- und Dürremuster auf beiden Seiten des Indischen Ozeans“, sagte James Russell, Studienautor und Professor für Erd-, Umwelt- und Planetenwissenschaften bei Brown. „Wir haben jetzt eine mechanistische Grundlage, um zu verstehen, warum sich einige der längerfristigen Änderungen der Niederschlagsmuster in den beiden Regionen im Laufe der Zeit geändert haben.“
In der Abhandlung erklären die Forscher die Mechanismen hinter der Bildung des von ihnen untersuchten Dipols im Indischen Ozean und die wetterbedingten Ereignisse, zu denen dies während des von ihnen betrachteten Zeitraums führte, der das Ende der letzten Eiszeit und den Beginn der aktuellen geologischen Epoche.
Die Forscher charakterisieren den Dipol als einen Ost-West-Dipol, bei dem das Wasser auf der Westseite – die an die heutigen ostafrikanischen Länder wie Kenia, Äthiopien und Somalia grenzt – kühler ist als das Wasser auf der Ostseite in Richtung Indonesien. Sie sahen, dass die wärmeren Wasserbedingungen des Dipols mehr Regen nach Indonesien brachten, während das kühlere Wasser viel trockeneres Wetter nach Ostafrika brachte.
Das passt zu dem, was man oft bei den jüngsten Dipolereignissen im Indischen Ozean sieht. Im Oktober beispielsweise führten starke Regenfälle zu Überschwemmungen und Erdrutschen auf den indonesischen Inseln Java und Sulawesi, bei denen vier Menschen ums Leben kamen und über 30.000 Menschen betroffen waren. Auf der anderen Seite erlebten Äthiopien, Kenia und Somalia ab 2020 intensive Dürren, die Hungersnöte auszulösen drohten.
Die Veränderungen, die die Autoren vor 17.000 Jahren beobachteten, waren sogar noch extremer, einschließlich der vollständigen Austrocknung des Viktoriasees – eines der größten Seen der Erde.
„Im Wesentlichen verstärkt der Dipol trockene und nasse Bedingungen, die zu Extremereignissen wie mehrjährigen oder jahrzehntelangen Trockenereignissen in Ostafrika und Überschwemmungen in Südindonesien führen könnten“, sagte Xiaojing Du, ein Postdoktorand von Voss am Institut für Brown for Environment and Society und Browns Department of Earth, Environmental and Planetary Sciences und der Hauptautor der Studie. „Das sind Ereignisse, die sich auf das Leben der Menschen und auch auf die Landwirtschaft in diesen Regionen auswirken. Das Verständnis des Dipols kann uns dabei helfen, den zukünftigen Klimawandel besser vorherzusagen und uns besser darauf vorzubereiten.“
Der von den Forschern untersuchte Dipol entstand aus den Wechselwirkungen zwischen dem Wärmetransportsystem des Atlantischen Ozeans und einer atmosphärischen Schleife, die als Walker-Zirkulation bezeichnet wird, im tropischen Indischen Ozean. Der untere Teil der atmosphärischen Schleife fließt in niedrigen Höhen nahe der Meeresoberfläche von Ost nach West durch einen Großteil der Region, und der obere Teil fließt in höheren Lagen von West nach Ost. Die höhere Luft und die untere Luft verbinden sich in einer großen Schleife.
Die Unterbrechung und Schwächung des atlantischen Wärmetransports, der wie ein Förderband aus Ozean- und Windströmungen funktioniert, wurde durch das massive Schmelzen der Laurentiden-Eisdecke verursacht, die einst den größten Teil Kanadas und den Norden der USA bedeckte. Das Schmelzen kühlte den Atlantik ab und kühlte ab Die daraus resultierenden Windanomalien führten dazu, dass die atmosphärische Schleife über dem tropischen Indischen Ozean aktiver und extremer wurde. Dies führte dann zu erhöhten Niederschlägen auf der Ostseite des Indischen Ozeans (wo Indonesien liegt) und zu geringeren Niederschlägen auf der Westseite, wo Ostafrika liegt.
Die Forscher zeigen auch, dass dieser Effekt während des von ihnen untersuchten Zeitraums durch einen niedrigeren Meeresspiegel und die Freilegung nahe gelegener Festlandsockel verstärkt wurde.
Die Wissenschaftler sagen, dass mehr Forschung erforderlich ist, um genau herauszufinden, welche Auswirkungen der exponierte Festlandsockel und der niedrigere Meeresspiegel auf den Ost-West-Dipol des Indischen Ozeans haben, aber sie planen bereits, die Arbeit auszuweiten, um die Frage zu untersuchen. Während diese Arbeitsrichtung auf niedrigerem Meeresspiegel nicht zur Modellierung zukünftiger Bedingungen beitragen wird, kann die Arbeit, die sie durchgeführt haben, um zu untersuchen, wie sich das Schmelzen alter Gletscher auf den Dipol des Indischen Ozeans und das Wärmetransportsystem des Atlantiks auswirkt, wichtige Erkenntnisse liefern in zukünftige Veränderungen, da der Klimawandel mehr Schmelzen mit sich bringt.
„Grönland schmilzt derzeit so schnell, dass es eine Menge Süßwasser in den Nordatlantik abgibt, was sich auf die Ozeanzirkulation auswirkt“, sagte Russell. „Die hier geleistete Arbeit hat ein neues Verständnis dafür geliefert, wie sich Änderungen in der Zirkulation des Atlantischen Ozeans auf das Klima im Indischen Ozean und durch diese Niederschläge in Afrika und Indonesien auswirken können.“
Mehr Informationen:
Xiaojing Du, nordatlantische Abkühlung löste während Heinrich Stadial 1 einen zonalen Modus über dem Indischen Ozean aus, Wissenschaftliche Fortschritte (2023). DOI: 10.1126/sciadv.add4909. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add4909