Astrophysikstudent entdeckt Zusammenhang zwischen globaler Erwärmung und lokal instabilem Wetter

Der Klimawandel führt zu instabilerem Wetter, lokalen Dürren und extremen Temperaturrekorden, aber eine kohärente Theorie, die das lokale und das globale Klima betrifft, befindet sich noch in aktiver Entwicklung. Nun verwendete ein dänischer Astrophysikstudent am Niels-Bohr-Institut einen mathematischen Ansatz, um aufzudecken, wie der globale Temperaturanstieg lokal instabiles Wetter auf der Erde erzeugt.

Mit einer Zustimmung von über 99 Prozent unter Klimawissenschaftlern ist nun klar, dass sich die Erde global erwärmt und dass diese Erwärmung überwiegend vom Menschen verursacht wird.

Die Temperatur steigt schneller als je zuvor, und die Erde ist wahrscheinlich seit über 100.000 Jahren am wärmsten. Seit Beginn der industriellen Revolution vor etwa 250 Jahren ist die Welt um 1,1 °C wärmer geworden.

Globale und lokale Erwärmung

Der Klimawandel der letzten Jahre hat uns extreme Hitzerekorde beschert, wie letztes Jahr, als die Kanadier ihre höchste Temperatur bei fast 50 °C gemessen haben; fünf Grad wärmer als der bisherige Rekord!

Doch das Problem beschränkt sich nicht auf Hitzerekorde: Auch Kältewellen, Dürren, Stürme und Niederschläge erreichen neue Höhen.

Wie die globale Erwärmung zu lokalen Wetterextremen führt, ist ein aktives, wenn auch noch nicht vollständig verstandenes Forschungsgebiet. Aber mit einem neuen mathematischen Ansatz kam Masterstudent Albert Sneppen dem Zusammenhang zwischen dem globalen Temperaturanstieg und der Instabilität des lokalen Wetters einen Schritt näher.

Inspiration aus dem frühen Universum

Albert Sneppen verbringt seine Zeit mit dem Studium der Astrophysik am Cosmic Dawn Center, einem Grundlagenforschungszentrum des Niels-Bohr-Instituts und der DTU Space in Kopenhagen, und ist es gewohnt, über Schwarze Löcher und explodierende Sterne nachzudenken. Eines Tages kam ihm die Idee, mit einer Methode, mit der normalerweise die Lichtverteilung am Nachthimmel analysiert wird, auch die Verteilung von Temperaturschwankungen auf der Erdoberfläche zu untersuchen.

Das Verfahren dient insbesondere der Interpretation der sogenannten kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, auch bekannt als „Big Bang Afterglow“. Plötzlich sah Albert Sneppen eine Art „ästhetische Koinzidenz“ zwischen der Wärmeverteilung auf der universellen Skala und der Erdskala.

„Seit Jahrzehnten wird die Wärmestrahlung des frühen Universums am Nachthimmel untersucht. Forscher verwenden das sogenannte ‚Winkelleistungsspektrum‘, das aussagt, wie sehr alle Teile des Nachthimmels – sowohl lokal als auch global – miteinander verbunden sind. Und genau das will man in der Klimaforschung, eine Methode, alle Skalen des Klimawandels gleichzeitig zu untersuchen“, erklärt Sneppen.

Die Struktur des Klimas

Die neue mathematische Perspektive stützt bisher unbekannte Strukturen im Klima.

Neben der Reproduktion der Erdtemperaturen und der Bestätigung der beobachteten Klimatrends auf den größten Skalen zeigt es, wie lokale Wetterschwankungen entstehen, dh auf kleinen Skalen. Es stellt sich heraus, dass auf Schwankungen und Unterschiede auf großen Skalen Schwankungen und Unterschiede auf kleinen Skalen folgen.

„Wenn wir Menschen die Erdtemperatur auf den größten Skalen stören, verursacht dies größere Temperaturunterschiede auf allen Skalen von Regionen von etwa 2.000 km bis hinunter zu 50 km“, erklärt Sneppen.

Mit anderen Worten, der Klimawandel lässt die Temperaturunterschiede lokal wachsen – und mit großen Temperaturunterschieden kommen noch extremere Wettermuster.

„Die Instabilität und Volatilität des Wetters hat seit der industriellen Revolution im Allgemeinen zugenommen, hat aber in den letzten 40 Jahren besonders an Dynamik gewonnen“, sagt Sneppen. „Zusammen mit mehreren anderen theoretischen und Beobachtungsstudien deutet dieses Modell darauf hin, dass das Wetter in den kommenden Jahrzehnten noch instabiler werden wird.“

Sneppens Artikel wurde gerade in veröffentlicht Das Europäische Physikalische Journal Plus.