Neugierig, was die Klimasensitivität der Erde antreibt? Eine aktuelle Studie in Fortschritte in den Atmosphärenwissenschaften erforscht die komplexen Zusammenhänge, die die Beziehung zwischen Oberflächentemperatur und ausgehender langwelliger Strahlung (OLR) von quartisch zu quasilinear verändern.
Unter der Leitung von Dr. Jie Sun von der Florida State University entschlüsselt diese Forschung verborgene Mechanismen, die das Klima unseres Planeten prägen, und liefert neue Erkenntnisse darüber, warum die Temperatur- und OLR-Beziehung vom quartischen Muster des Stefan-Boltzmann-Gesetzes abweicht.
Was ist das Stefan-Boltzmann-Gesetz? Treibhausgase in der Atmosphäre erzeugen einen Kontrast zwischen der thermischen Emission der Oberfläche, die mit der vierten Potenz der Oberflächentemperatur verbunden ist, und der OLR.
Prof. Xiaoming Hu von der Sun Yat-sen-Universität, der korrespondierende Autor der Studie, erklärte: „Der vertikale konvektive Energietransport wirkt wie ein atmosphärischer Mischer, der die Temperaturen innerhalb einer Säule verwirbelt. Dadurch kann die Beziehung zwischen Oberflächentemperatur und OLR weiterhin verfolgt werden.“ Quartic-Muster durch Absenkung der Strahlungsemissionsschicht.
Die Studie deckt auf, wie verschiedene Faktoren die Oberflächentemperatur und OLR beeinflussen. Der Treibhauseffekt von Wasserdampf wirkt wie ein Vergrößerungsglas und verstärkt die Temperaturunterschiede auf der Erdoberfläche, ohne die Breitenvariation des OLR zu verändern. Dadurch wird die Nichtlinearität zwischen OLR und Oberflächentemperatur unterdrückt.
Der polwärtsgerichtete Energietransport hingegen fungiert als Ausgleich und gleicht Temperaturunterschiede in verschiedenen Regionen der Erde aus. Eines der Nebenprodukte dieser globalen Wärmeumverteilung ist die Umleitung der OLR von warmen zu kalten Orten, wodurch die OLR-Unterschiede zwischen verschiedenen Regionen verringert werden. Dies wiederum unterdrückt die Nichtlinearität weiter.
Prof. Ming Cai von der Florida State University sagte: „Das Verständnis dieser komplexen Klimawechselwirkungen gleicht dem Entschlüsseln eines Puzzles. Jedes Teil bringt uns der Entschlüsselung der Klimakompliziertheiten unseres Planeten näher.“
Durch die Aufklärung dieser Zusammenhänge machen Wissenschaftler bedeutende Fortschritte beim Verständnis des Erdklimas und der Art und Weise, wie seine komplexen Komponenten die gesamte Klimasensitivität steuern, nämlich nicht nur die Energieausstoßrate, sondern auch den Ort, an dem die Ausgabe erfolgt.
Mehr Informationen:
Jie Sun et al., Eine quasilineare Beziehung zwischen der vom Planeten ausgehenden langwelligen Strahlung und der Oberflächentemperatur in einem strahlungskonvektiven-transportiven Klimamodell einer grauen Atmosphäre, Fortschritte in den Atmosphärenwissenschaften (2023). DOI: 10.1007/s00376-023-2386-1