Wetterprognosen sind schwierig. Selbst mit der fortschrittlichsten Technologie sind natürliche Systeme so komplex, dass Meteorologen keine genauen Vorhersagen über 10 Tage hinaus machen können.
Daher ist es eine Herausforderung, Monate und Jahreszeiten in die Zukunft vorherzusagen. Doch dies ist der Schwerpunkt eines wachsenden Bereichs der Klimawissenschaft, der in den 1980er Jahren ernsthaft begann. Es begann mit der Entdeckung, wie Wettermuster von El Niño beeinflusst werden, einem Naturphänomen, das die Oberflächenwassertemperaturen im östlichen Pazifik bis zu einem Jahr lang ansteigen lässt.
El Niño macht bestimmte globale Wetterbedingungen wahrscheinlicher: Nord- und Südamerika bekommen mehr Niederschlag, während Australien weniger bekommt und Japan weniger wahrscheinlich eine aktive Zyklonsaison erlebt. In ähnlicher Weise machen andere Meerestemperaturbedingungen im Atlantik und Pazifik regionale und ferne Wetterereignisse wahrscheinlicher, einschließlich Regen in den Tropen und der Stärke großer Stürme. Jeder neu entdeckte Faktor verbessert die Fähigkeit der Forscher, das Wetter für Monate und Jahreszeiten vorherzusagen.
In den letzten 20 Jahren hat UCLA-Professor Yongkang Xue gelernt, wie Landtemperatur und -feuchtigkeit Klimamuster beeinflussen. Sein neuestes Papier, veröffentlicht in der Bulletin der American Meteorological Society und von einer globalen Gruppe von Elite-Wissenschaftlern mitverfasst, fanden heraus, dass Schwankungen der Bodentemperatur im tibetischen Plateau wichtige Klimamuster beeinflussen, wie den ostasiatischen Monsun – saisonale Regenfälle, die dazu beitragen, Nahrungsmittel anzubauen, Energie zu erzeugen und Ökosysteme in mehr besiedelten Ländern zu erhalten als eine Milliarde Menschen.
Die Bodentemperaturen auf dem tibetischen Plateau verändern den Temperaturgradienten von den Gipfeln des Himalayas bis hinunter zum Golf von Bengalen, der Quelle der Feuchtigkeit des Monsuns. Dies wirkt sich wiederum auf das Muster von Hoch- und Tiefdrucksystemen und den Jetstream aus – ein Luftstrom in hoher Atmosphäre, der einen starken Einfluss darauf hat, wo Stürme ihren Niederschlag abladen. Die Studie ergab, dass ein kälteres tibetisches Plateau einen schwachen Monsun wahrscheinlicher macht, während wärmere Bedingungen einen starken Monsun wahrscheinlicher machen, mit einer erhöhten Tendenz zu Überschwemmungen in der asiatischen Monsunregion.
Der Effekt spiegelt einen wider, den Xues Forschung in Nordamerika gefunden hat. Wenn die Rocky Mountains im Frühling kälter sind, ist es in den südlichen Ebenen im Sommer wahrscheinlicher, trockenes Wetter oder Dürrebedingungen zu erleben. Umgekehrt erhöht ein wärmerer Frühling die Wahrscheinlichkeit nasser Bedingungen – einschließlich extremer Überschwemmungen wie der katastrophalen Memorial Day Flood von 2015 in Houston.
Diese neueste Studie ergab auch, dass die Temperaturschwankungen dieser beiden Gebirgssysteme durch einen Wellenzug zwischen dem tibetischen Plateau und den Rocky Mountains zusammenhängen – einem Muster von Hoch- und Tiefdrucksystemen, das sich über den Pazifischen Ozean erstreckt. Wenn das tibetische Plateau warm ist, sind die Rocky Mountains kalt und umgekehrt.
„Die Temperatur des tibetischen Plateaus beeinflusst nicht nur den östlichen Teil der Tieflandebenen in China und die Rocky Mountains beeinflussen die Niederschläge in den südlichen Ebenen – sie ist global“, sagte Xue.
Selbst Änderungen der Oberflächentemperaturen von ein oder zwei Grad Celsius können einen großen Unterschied machen, sagt er. Dies liegt an der Weite geologischer Merkmale wie dem tibetischen Plateau, das etwa eine Million Quadratmeilen Land mit einer durchschnittlichen Höhe von fast 15.000 Fuß über dem Meeresspiegel umfasst. An einigen Orten sind die Temperaturänderungen für bis zu 40 % der Niederschlagsanomalien verantwortlich.
Um zu ihren Ergebnissen zu gelangen, kombinierten die Forscher satelliten- und bodengestützte Temperatur- und Niederschlagsbeobachtungen mit globalen Klimamodellen. Die Modelle simulieren Klimaergebnisse auf der Grundlage von Datenmessungen mit und ohne den Einfluss von Bodentemperaturänderungen im tibetischen Plateau.
Die Studie ist die erste, die den Zusammenhang zwischen Bodentemperaturen des tibetischen Plateaus und globalen Klima- und Wetterphänomenen aufdeckt. Xue betonte, dass viel mehr Forschung erforderlich sei, um die Details zu konkretisieren.
Das Ziel der Forschung ist es, die Fähigkeit zur Vorhersage von Wetterbedingungen für Monate und Jahreszeiten im Voraus zu verbessern. Eine effektivere Vorgehensweise könnte Milliarden oder sogar Billionen von Dollar einsparen, indem Branchen wie die Landwirtschaft bessere Leitlinien erhalten. Vorkenntnisse über eine leichte Monsunzeit könnten Landwirte beispielsweise dazu anleiten, dürretolerantere Pflanzen anzubauen. Bessere Vorhersagen können auch dazu beitragen, Menschenleben bei extremen Wetterbedingungen und Überschwemmungen zu schützen.
Das Verständnis des Einflusses des tibetischen Plateaus auf das Klima verbessert die Fähigkeit von Meteorologen und Klimatologen, saisonale und subsaisonale klimatische Bedingungen vorherzusagen. Und obwohl die Vorhersagen alles andere als sicher sind, ist es sogar wertvoll zu wissen, dass die Wahrscheinlichkeit eines starken Monsuns oder einer Dürre größer ist, sagte David Neelin, UCLA-Professor für Atmosphären- und Ozeanwissenschaften und Mitautor der Abhandlung.
„Wenn Sie als Landwirt entscheiden, wie viel Ernteversicherung Sie kaufen möchten, und Sie diese Vorhersage über mehrere Jahre hinweg verwenden können, werden Sie langfristig die Nase vorn haben“, sagte Neelin. „Dasselbe gilt für El Niño. Es garantiert nicht, aber es hilft.“
Mehr Informationen:
Yongkang Xue et al., Frühlingslandtemperatur im tibetischen Plateau und globaler Sommerniederschlag: Initialisierung und verbesserte Vorhersage, Bulletin der American Meteorological Society (2022). DOI: 10.1175/BAMS-D-21-0270.1