Klimaforscher korrigieren fehlerhafte Niederschlagsvorhersagen für Chinas Kornkammer

Klimamodelle waren bis vor kurzem nicht sehr gut darin, Schwankungen der Frühlingsniederschläge über Nordostchina vorherzusagen, wo einige der wichtigsten Getreideproduzenten des Landes beheimatet sind. Diese Unsicherheit gefährdet möglicherweise die Ernährungssicherheit des Landes – und sogar der Welt. Forscher haben jetzt jedoch das Problem identifiziert: eine zuvor nicht identifizierte große Verschiebung, die Mitte der 1980er Jahre in atmosphärischen Strömungen aus dem Nordatlantik als Folge eines schwächeren Jetstreams auftrat.

Ihre Ergebnisse werden in einem in der Zeitschrift veröffentlichten Artikel veröffentlicht Fortschritte in den Atmosphärenwissenschaften am 12.8.

Nordostchina, einschließlich der Provinz Heilongjiang – dem größten Getreideproduzenten des Landes – ist eine der wichtigsten Kornkammern des Landes. Die Landwirtschaft der Region ist der Schlüssel zur Selbstversorgung der Nation mit Grundnahrungsmitteln. Und die Aussaatzeit kommt dort im Frühjahr. Daher ist es wichtig, alle Änderungen, die durch die globale Erwärmung der Frühlingsniederschläge in der Region verursacht werden könnten, zu verstehen, um die Ernährungssicherheit für die 1,4 Milliarden Menschen zu gewährleisten, die das Land zu ihrer Heimat machen. Und wenn Chinas Fähigkeit, sich selbst zu ernähren, bedroht ist, ist dies auch die des Rests der Welt.

Leider haben Klimamodelle bisher keine sehr gute Arbeit geleistet, um die Variabilität der Frühlingsniederschläge über Nordostchina zu simulieren – was auch die Provinzen Jilin, Liaoning und die östliche Innere Mongolei umfasst – im Vergleich dazu, wie gut sie in anderen Gebieten abschneiden.

„Es wurde lange angenommen, dass die Meeresoberflächentemperatur über dem Nordatlantik in engem Zusammenhang mit den Frühlingsniederschlägen im Nordosten Chinas steht“, sagte Zhiwei Zhu, Hauptautor des Papiers und Forscher am Key Laboratory of Meteorological Disaster an der Nanjing University of Information Wissenschaft und Technik. „Aber das war ein zu grobes Verständnis, und die saisonalen Vorhersagen für den Nordosten Chinas waren einfach völlig falsch im Vergleich dazu, wie gut Modelle saisonale Vorhersagen für den Rest des Landes durchführen.“

Es mag weit hergeholt erscheinen, dass die Meeresoberflächentemperatur im Nordatlantik Frühlingsregen bis in den Nordosten Chinas beeinflussen kann, aber solche Anomalien über große Entfernungen finden Tausende von Kilometern entfernt statt – von Klimawissenschaftlern und Ozeanographen als „Televerbindungen“ bezeichnet – kommen sowohl in der Atmosphäre als auch im Ozean vor.

Ein Beispiel für solche Televerbindungen sind Rossby-Wellen, auch Planetenwellen genannt, Westwinde, die in sehr großen Wellenmustern von Süden nach Norden und wieder zurück fließen. Rossby-Wellen entstehen durch die Rotation der Erde und tragen zum Transport von Wärme von den Tropen zu den Polen und von kalter Luft zu den Tropen bei. Eine Folge dieser Wellen wird als Wellenzug bezeichnet.

„Aber unsere Vorhersagen auf der Grundlage dieser Televerbindungen waren irgendwie falsch“, fügte Professor Zhu hinzu.

Um die Geschehnisse im Nordosten Chinas besser in den Griff zu bekommen, erstellten die Forscher eine neue Analyse unter Berücksichtigung der durchschnittlichen monatlichen Niederschlagsdaten von Messstationen in ganz China und der monatlichen durchschnittlichen Meeresoberflächentemperaturen, die von der US-amerikanischen National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) gemessen wurden ) über einen Zeitraum von sechzig Jahren (1961–2020).

Sie fanden heraus, dass es in dieser Zeit eine große Veränderung in den atmosphärischen Televerbindungen zwischen dem tropischen Nordatlantik und den Frühlingsniederschlägen im Nordosten Chinas gegeben hatte.

Bis Mitte der 1980er Jahre waren Frühlingsregen im Nordosten Chinas mit einem Rossby-Wellenzug verbunden, der sich entlang des westlichen Jetstreams ausbreitete und an die außertropische (mittlere Breite) Meeresoberflächentemperatur des Nordatlantiks gekoppelt war, nicht an tropische Meeresoberflächentemperaturen.

Dann, Mitte der achtziger Jahre, gab es eine abrupte Verschiebung, und seitdem sind die nordostchinesischen Frühlingsregen mit einem völlig anderen Rossby-Wellenzug verbunden, der sich entlang einer Großkreisroute ausbreitet (der kürzesten Route zwischen zwei Punkten auf der Oberfläche von eine Kugel), die mit tropischen Meeresoberflächentemperaturen im Nordatlantik gekoppelt ist.

Da sich die atmosphärischen Televerbindungen verschoben haben, haben sich auch alle damit verbundenen anomalen Meeresoberflächentemperaturen verändert und somit die Ursprünge der nordostchinesischen Frühlingsregen verändert.

Im Wesentlichen stellten sie fest, dass die Verbindung zwischen den Frühlingsniederschlägen im Nordosten Chinas und der regionalen Meeresoberflächentemperatur im Nordatlantik instabil und nicht dauerhaft ist, wie früher angenommen wurde.

Dieser Wechsel von Rossby-Wellenzügen wurde wiederum durch eine jahrzehntelange Schwächung des westlichen Jetstreams – schmale Bänder starker Winde in der oberen Atmosphäre – über Nordamerika verursacht (Klimawissenschaftler haben die Hypothese aufgestellt, dass der Jetstream allmählich schwächer werden könnte als ein Folge der globalen Erwärmung).

In Zukunft müssen Klimawissenschaftler solche dekadischen Verschiebungen genau beobachten, sagen die Forscher, um bessere Vorhersagen der Klimaschwankungen für Nordostchina und vielleicht sogar ganz Nordostasien im Frühjahr zu erstellen.

Nachdem die Ursache für die fehlerhaften Klimavorhersagen für die Region identifiziert wurde, wollen die Forscher nun ein besseres, dekadisch variierendes saisonales Vorhersagemodell entwickeln, das einen Jahrhundert-Zeitraum abdeckt.