Der globale Monsun ist ein wichtiger Bestandteil des globalen atmosphärischen Zirkulationssystems. Schwankungen der sommerlichen Niederschläge über der globalen Monsunregion haben große Auswirkungen auf die Süßwasserressourcen, die etwa zwei Drittel der Weltbevölkerung ernähren. Das Verständnis der globalen Monsunvariabilität und die Vorhersage ihrer zukünftigen Veränderungen sind von großer Bedeutung und stützen sich dabei in hohem Maße auf Klimamodelle.
Die aktuelle Generation von Klimamodellen weist jedoch häufig ausgeprägte Verzerrungen in globalen Monsunsimulationen auf. Insbesondere die in den Monsungebieten der nördlichen und südlichen Hemisphäre im Coupled Model Intercomparison Project Phase 3 (CMIP3) und 5 (CMIP5) festgestellten Trocken- und Nassverzerrungen bleiben in den CMIP6-Modellen bestehen, aber die Gründe für diese Verzerrungen bleiben unklar.
Forschungsteams des Institute of Atmospheric Physics (IAP) der Chinese Academy of Sciences (CAS) und des Pacific Northwest National Laboratory in den USA versuchen, einen diagnostischen Rahmen zu entwickeln, um die Quellen der globalen Monsunsimulationsverzerrungen aus der Perspektive des Energietransports zu identifizieren. Dieser Rahmen konzentriert sich auf die beobachteten Prozesse des interhemisphärischen Energietransports, der eng mit den Sommerniederschlägen in den Monsungebieten der nördlichen und südlichen Hemisphäre verbunden ist.
Während des borealen Sommers fördert ein ausgeprägter interhemisphärischer thermischer Kontrast einen stärkeren Transport feuchter statischer Energie nach Süden und Norden in den oberen bzw. unteren Ebenen, was zu einer kräftigeren Monsunzirkulation und erhöhten Niederschlägen in der nördlichen Hemisphäre führt.
Umgekehrt verstärken ähnliche Prozesse im südlichen Sommer die Monsunaktivität in der südlichen Hemisphäre. Der interhemisphärische Energietransport wird hauptsächlich durch interhemisphärische Unterschiede im Nettoenergiefluss in die Atmosphäre angetrieben, die mit dem nach unten gerichteten langwelligen Strahlungsfluss von der Oberseite der Atmosphäre und dem aufwärts gerichteten langwelligen Strahlungsfluss von der Oberfläche verbunden sind.
„Durch die Bewertung der Genauigkeit der Klimamodelle CMIP5 und CMIP6 im Rahmen der Diagnose des interhemisphärischen Energietransports haben wir eine Verbesserung von CMIP6 im Vergleich zu CMIP5 festgestellt, die auf geringere Trockenverzerrungen bei Monsunsimulationen in der nördlichen Hemisphäre zurückzuführen ist“, sagte Dr. Chen Ziming, der Erstautor der Studie. „Diese Verbesserungen sind auf kleinere negative Verzerrungen bei der abwärts gerichteten langwelligen Oberflächenstrahlung und dem nordwärts gerichteten Energietransport bei CMIP6 im Vergleich zu CMIP5 zurückzuführen.“
„Indem wir die Verbindungen zwischen Modellverzerrungen beim Monsun und dem Energietransport aufzeigen, unterstreichen wir, dass eine genaue Reproduktion des meridionalen globalen atmosphärischen Energietransports für eine fachmännische globale Monsunsimulation erforderlich ist. Wir hoffen, dass diese Erkenntnisse den Entwicklern von Klimamodellen eine nützliche Referenz für die Verbesserung und Entwicklung von Klimamodellen der nächsten Generation bieten“, sagte Prof. Zhou Tianjun, der korrespondierende Autor der Studie.
Die Studie ist erschienen in Zeitschrift für Klima.
Weitere Informationen:
Ziming Chen et al., Verständnis der Verzerrungen in globalen Monsunsimulationen aus der Perspektive des atmosphärischen Energietransports, Zeitschrift für Klima (2024). DOI: 10.1175/JCLI-D-23-0444.1