Eine Studie veröffentlicht in Naturkommunikation von einem internationalen Team von Klimawissenschaftlern deckt die physikalischen Mechanismen auf, die zu einer ungleichmäßigen zukünftigen Erwärmung des Indischen Ozeans und entsprechenden Verschiebungen der Monsunniederschläge führen können.
Auch wenn die Temperaturen weltweit steigen, erwärmen sich einige Gebiete als Reaktion auf steigende Treibhausgaskonzentrationen schneller als andere. Das entsprechende Temperaturunterschiedsmuster des Klimawandels verursacht großräumige Veränderungen in Wind- und Wettersystemen, die sich auf Gesellschaften und Ökosysteme auswirken.
Frühere Arbeiten konzentrierten sich hauptsächlich auf das bekannte arktische Verstärkungsmuster und auf den projizierten Ost-West-Temperaturunterschied im äquatorialen Pazifik, der wiederum Regionen weit außerhalb der Tropen beeinflussen kann. Bisher wurde den Mechanismen, die eine ungleichmäßige Erwärmung des Indischen Ozeans und die damit verbundenen Auswirkungen auf Wind und Niederschlag im angrenzenden Landgebiet verursachen, wenig Aufmerksamkeit geschenkt.
Durch die Analyse von Daten aus einer der umfangreichsten Simulationen des künftigen Klimawandels, die bisher durchgeführt wurden (der ICCP/CESM Large-Ensemble-Simulation des Community Earth System Model, Version 2), konnte das Team von Wissenschaftlern aus Südkorea und Japan genau herausfinden, warum In den nächsten Jahrzehnten wird sich der tropische Ostindische Ozean voraussichtlich weniger erwärmen als das Arabische Meer und der Südostindische Ozean.
Ein Schlüsselgebiet, das von den Forschern identifiziert wurde, um die ungleichmäßige Erwärmung des Indischen Ozeans zu erklären, ist das Gebiet westlich von Indonesien, wo unter den heutigen Bedingungen gelegentlich kälteres Tiefenwasser an die Oberfläche aufsteigt. Diese Verbindung zwischen Oberflächen- und tieferem Ozeanwasser dient als Thermostat, was das schwächere zukünftige regionale Erwärmungssignal im Vergleich zu anderen Gebieten des Indischen Ozeans erklärt. In den Tropen steigt Luft in wärmeren Gebieten auf und neigt dazu, in kälteren Regionen abzusinken. Die verringerte östliche äquatoriale indische Erwärmung wird daher von einem höheren Meeresspiegeldruck als normal und Winden begleitet, die in Richtung des Arabischen Meeres wehen.
„Wechsel der Winde beeinflussen automatisch die Meereszirkulation. In unserem Fall treiben künftig stärkere Winde, die von Indonesien in Richtung der Arabischen Halbinsel wehen, mehr tropische Gewässer in Richtung Arabisches Meer. Dies führt dort zu einer beschleunigten Erwärmung des Ozeans“, sagt Sahil Sharma, Ph.D. Student am IBS Center for Climate Physics (ICCP) und Pusan National University, Südkorea und Erstautor der Studie.
„Eine verstärkte zukünftige Erwärmung im Arabischen Meer wird den atmosphärischen Oberflächendruck weiter verringern und mehr Niederschlag erzeugen, auch in den angrenzenden Regionen. Tatsächlich zeigen Klimamodelle im Durchschnitt eine 50-prozentige Intensivierung der mittleren Niederschläge über der südlichen Arabischen Halbinsel und Teilen Westindiens bis zum Jahr 2100, wenn die CO2-Emissionen nicht drastisch gesenkt werden“, sagt Prof. Kyung-Ja Ha vom IBS Center for Climate Physics and Pusan National University und korrespondierender Autor der Studie.
Die Autoren hoben ferner den südöstlichen Indischen Ozean als einen regionalen Hotspot der globalen Erwärmung hervor. In dieser Region kann die durch Treibhausgase verursachte zukünftige Oberflächenerwärmung durch weniger Wolken und mehr Sonnenschein, der an der Meeresoberfläche ankommt, weiter verstärkt werden.
„Der Indische Ozean ist eine besondere Region. Meeresströmungen sind im Vergleich zu anderen Meeresbecken weniger effizient darin, überschüssige Wärme aus der globalen Erwärmung in höhere Breiten zu transportieren. Der nördliche Transportweg ist durch Land blockiert. Das bedeutet, dass wir eine ganz andere Temperatur vorfinden Reaktionsmuster im Indischen Ozean, das aus einer Kombination von ozeanischen und atmosphärischen Prozessen, einschließlich Wind und Wolken, hervorgeht“, sagt Dr. Keith Rodgers vom IBS Center for Climate Physics, Co-Autor der Studie.
Diese Studie wurde durch die Verwendung eines Klimacomputer-Modellexperiments ermöglicht, das zuvor auf dem ICCP/IBS-Supercomputer Aleph durchgeführt wurde. Anstatt ein Klimamodell für einen gegebenen Treibhauseffekt nur einmal in die Zukunft laufen zu lassen, ließ der Forscher 100 Simulationen in die Zukunft laufen, die unterschiedliche Realisierungen der internen Variabilität im Klimasystem darstellen.
Diese neue Modellierungsressource war maßgeblich an der Identifizierung des komplexen Zusammenspiels zwischen Ozean und Atmosphäre beteiligt, das für das Erwärmungsmuster im Indischen Ozean verantwortlich ist. Dieses Verständnis wird nützlich sein, um die Fischerei und andere Belange der Bewirtschaftung der Meeresressourcen zu informieren.
Das Forschungsteam wird weiter untersuchen, wie sich der Klimawandel auf andere regionale Prozesse im Bereich des Indischen Ozeans auswirken wird, einschließlich mariner Ökosysteme und des Meeresspiegels.
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Sahil Sharma et al, Zukünftige Erwärmungsmuster im Indischen Ozean, Naturkommunikation (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-37435-7