Der südasiatische Monsun, auch Indischer Sommermonsun (ISM) genannt, ist entscheidend für die Ernährungssicherheit und das sozioökonomische Wohlergehen von 40 % der Weltbevölkerung. Aus historischer Sicht wurden Schwankungen der Monsunniederschläge mit dem Aufstieg und Fall von Zivilisationen auf dem indischen Subkontinent in Verbindung gebracht. Jetzt sind Forscher zunehmend besorgt, dass die globale Erwärmung die Stabilität des Monsunsystems bedrohen könnte, aber genaue Vorhersagen wurden durch das Fehlen langfristiger Klimadaten auf dem indischen Subkontinent behindert.
Eine neue Studie im Journal PNAS von einem Forscherteam des Max-Planck-Instituts für Menschheitsgeschichte der Universität Kiel und des Alfred-Wegener-Instituts des Helmholtz-Zentrums für Polar- und Meeresforschung versucht, Klimavorhersagen zu stärken, indem es die Niederschlagsänderungen des indischen Sommermonsuns während der letzten 130.000 rekonstruiert Jahre.
Die Studie berichtet zum ersten Mal, dass der indische Sommermonsun während der letzten Zwischeneiszeit durch anhaltend hohe Meeresoberflächentemperaturen im äquatorialen und tropischen Indischen Ozean geschwächt wurde, was darauf hindeutet, dass moderne Anstiege der Meerestemperatur Dürren in Südasien verstärken könnten.
Sedimentäre Biomarker in Paläoklimaarchiven: Ein Fenster in die Vergangenheit
Die Sonneneinstrahlung wird oft als der Haupteinflussfaktor für die Intensität des indischen Sommermonsuns angesehen, wobei eine erhöhte Sonneneinstrahlung die Luftfeuchtigkeit, die Windzirkulation und letztendlich den Niederschlag erhöht. Höhere Sonneneinstrahlung während der letzten Zwischeneiszeit hätte daher zu einer erhöhten Monsunintensität führen müssen, aber dieser Effekt wurde nie mit Paläo-Proxy-Daten verifiziert.
Um vergangene Regenfälle des indischen Sommermonsuns zu rekonstruieren, analysierten die Forscher einen 10 Meter langen Meeressedimentkern, der aus der nördlichen Bucht von Bengalen, etwa 200 km südlich der Mündung der Flüsse Ganges, Brahmaputra und Meghna, entnommen wurde. Durch die Analyse der stabilen Wasserstoff- und Kohlenstoffisotope in den im Sediment konservierten Blattwachs-Biomarkern konnten die Forscher Änderungen der Niederschläge während der letzten beiden wärmeren Klimazustände des Planeten verfolgen: der letzten Zwischeneiszeit, die vor 130.000 bis 115.000 Jahren stattfand, und der aktuellen Warmzeit Zeitraum, das Holozän, das vor 11.600 Jahren begann.
Obwohl die Sonneneinstrahlung während der letzten Zwischeneiszeit höher war, ergab die Isotopenanalyse des Blattwachs-Biomarkers, dass der indische Sommermonsun tatsächlich weniger intensiv war als im Holozän. „Dieses unerwartete Ergebnis steht nicht nur im Gegensatz zu Modellsimulationen des Paläoklimas“, sagt Hauptautor Dr. Yiming Wang, Paläoklimatologe am Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte, „sondern stellt auch die gängige Annahme in Frage, dass die einfallende Sonneneinstrahlung der größte Faktor ist in Monsunvariabilität in einem warmen Klimazustand.“
Die Meeresoberflächentemperatur spielt eine dominierende Rolle
Um den Hauptgrund für die Regenfälle des Monsuns in warmen Klimazonen zu identifizieren, verglichen die Forscher verfügbare Rekonstruktionen der vergangenen Meeresoberflächentemperatur aus dem Indischen Ozean und stellten fest, dass die äquatorialen und tropischen Regionen während der letzten Zwischeneiszeit 1,5–2,5 °C wärmer waren als während das Holozän. Darüber hinaus zeigen die Forscher anhand von Paläoklima-Modellsimulationen, dass bei einem Anstieg der Oberflächentemperatur des Indischen Ozeans in der Vergangenheit die Monsunniederschläge an Land abnehmen und im Meer über dem Golf von Bengalen zunehmen würden.
„Unsere Arbeit deutet stark darauf hin, dass die Meeresoberflächentemperatur eine dominierende Rolle bei der Gestaltung der Variabilität des indischen Sommermonsuns in Südasien spielt“, sagt Dr. Wang, „und dass höhere Oberflächentemperaturen im Indischen Ozean während der letzten Zwischeneiszeit die ISM gedämpft haben könnten Intensität.“
Eine dringende Notwendigkeit, die Reaktion des Monsuns in warmem Klima zu verstehen
Die Ergebnisse des Teams deuten darauf hin, dass aufgrund der steigenden Meeresoberflächentemperaturen im Indischen Ozean wahrscheinlich auch die Ausfälle des Indischen Sommermonsuns zunehmen werden. Inwieweit die Meeresoberflächentemperatur die Monsunintensität in anderen tropischen Regionen beeinflusst, bleibt eine offene Frage.
„Die offensichtliche Diskrepanz zwischen unseren Daten und vorherrschenden Klimamodellsimulationen unterstreicht die Bedeutung von Hydroklima-Proxy-Aufzeichnungen für das Verständnis des Umfangs und der Geschwindigkeit des Klimawandels in der Vergangenheit“, sagt Prof. Ralph Schneider, leitender Autor der Studie und Paläoklimaforscher am Institut der Geowissenschaften und dem Leibniz-Labor für radiometrische Datierung und stabile Isotopenforschung an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass neben der Wirkung der Sonneneinstrahlung auf die Kontinente auch die Wirkung der Ozeanerwärmung auf die Niederschlagsintensität in Klimamodellen neu bewertet werden muss.“
„Veränderungen im Wasserkreislauf werden sich auf landwirtschaftliche Flächen, natürliche Ökosysteme und damit auf die Lebensgrundlagen von Milliarden von Menschen auswirken“, betont Dr. Wang. „Wir müssen daher unser Verständnis der Kontrollmechanismen des sommerlichen Monsunregens verbessern, um Wetterextreme wie Dürren und Überschwemmungen besser vorhersagen und Anpassungsmaßnahmen entwickeln zu können. Zeit ist ein entscheidender Faktor, insbesondere wenn die Ozeanerwärmung so schnell anhält.“
Höhere Meeresoberflächentemperaturen im Indischen Ozean während der letzten Zwischeneiszeit schwächten den südasiatischen Monsun, Proceedings of the National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073/pnas.2107720119