Die globale Erwärmung ist ein allgegenwärtiges Thema. Es gibt weitreichende Initiativen, um die Emissionen zu reduzieren und den schlimmsten Fall zu vermeiden, den der Internationale Ausschuss für Klimaänderungen vorhersagt: Bis 2100 wird die Erwärmung um 3,2 °C (im Vergleich zum vorindustriellen Niveau) steigen. Aktuelle Messungen gehen von einer globalen Erwärmung von 1,1 °C aus, aber die Polarregionen verzeichnen im Vergleich zum Rest des Planeten eine stärkere Oberflächenerwärmung.
Die Quantifizierung dieser Erwärmungsverstärkung in der Arktis (> 65°N) im Vergleich zu globalen Mittelwerten und die Mechanismen dahinter sind Gegenstand neuer Forschungsarbeiten. veröffentlicht In Naturgeowissenschaften.
Dr. Wenyu Zhou vom Pacific Northwest National Laboratory in den USA und seine Kollegen untersuchten frühere Berichte über arktische Verstärkungsfaktoren von zwei bis vier seit 1979 und kamen zu dem Schluss, dass ein Faktor von drei wahrscheinlicher ist. Dieser basiert auf der natürlichen Variabilität der Erde, die den Temperaturwechsel moduliert.
„Natürliche Variabilität ist wie Lärm“, erklärt Dr. Zhou. „Selbst wenn es keine externen Einflüsse gibt (wie etwa Veränderungen der Treibhausgase), kann der Zustand des Klimasystems aufgrund der gekoppelten Dynamik von Ozean, Atmosphäre und Land schwanken. Eine solche Variabilität kann je nach dem entsprechenden ‚Modus‘ in verschiedenen Zeiträumen auftreten (zwischenjährlich, dekadisch, mehrdekadisch).“
„Somit besteht die beobachtete arktische Verstärkung aus zwei Teilen – dem Teil, der durch externe Einflüsse hervorgerufen wird, und dem Teil, der auf natürliche Variabilität zurückzuführen ist (was zu der zeitlichen Anomalie im Grad der arktischen Verstärkung führt).
„Die alarmierende Vervierfachung der arktischen Erwärmung in den letzten Jahrzehnten stellt unsere bisherigen Annahmen in Frage und wird von Klimamodellen nur selten reproduziert“, sagt Dr. Zhou.
„Es bleibt unklar, ob diese Diskrepanz eine vorübergehende Anomalie aufgrund natürlicher Variabilität oder einen erzwungenen Zustand der arktischen Erwärmung widerspiegelt, der von den Modellen systematisch unterschätzt wird.“
Um dies zu untersuchen, verglich das Forschungsteam Beobachtungsdaten mit Modellsimulationen und fand heraus, dass der Unterschied im Verstärkungsfaktor zwischen beiden durch natürliche Variabilität erklärt werden könnte, insbesondere durch bestimmte Ozean- und Klimamuster, die mit der Region in Zusammenhang stehen. Dazu gehören die Interdekadische Pazifische Oszillation und der Arktische Interne Modus.
Die Interdekadische Pazifische Oszillation ist ein 20- bis 30-jähriges Muster klimatischer und ozeanografischer Veränderungen in beiden Hemisphären des Pazifischen Ozeans. In positiven Phasen kommt es im Osten zu einer Erwärmung und im Westen zu einer Abkühlung, während sich dies in negativen Phasen abwechselt.
Die negative Phase ist von größter Bedeutung, da sie mit einer höheren Frequenz von La Niña-Ereignissen einhergeht (Passatwinde drücken warmes Wasser nach Asien, was zu einem Aufsteigen von kühlem, nährstoffreichem Wasser entlang der amerikanischen Küste führt und die Hurrikansaison hier oft verstärkt). Zudem hat sie seit 2000 nachweislich einen dämpfenden Effekt auf die Erwärmung der Arktis.
Mittlerweile wurde festgestellt, dass der interne Modus der Arktis seit 2005 eine verstärkte Erwärmung aufweist. Dies hängt mit positiven Phasen zusammen, die zu einer Erwärmung über der Karasee führen, wobei antizyklonische Klimamuster Feuchtigkeit in das Gebiet bringen, die dazu führt, dass langwellige Strahlung absorbiert wird und die Oberfläche erwärmt, was wiederum zum Schmelzen des Meereises führt.
Ein starker Rückgang des Meereises führt zu Eis-Albedo-Rückkopplungen, die zu einer weiteren Erwärmung führen. Dieser Prozess entsteht, weil das schmelzende Meereis die Menge der „weißen“, reflektierenden Oberfläche für die einfallende Sonnenstrahlung verringert und stattdessen die Oberfläche des vergleichsweise „dunklen“ Ozeans vergrößert, um die Strahlung zu absorbieren. Dadurch erwärmt sich die Umgebung und das Meereis schmilzt weiter, was eine unkontrollierte Rückkopplungsschleife aufrechterhält.
Insgesamt wurde für die untersuchten Zeiträume von 1970 bis 2004 und von 1980 bis 2014 eine arktische Verstärkung von 2,09 bzw. 3,98 aus Beobachtungsdaten ermittelt. Nach Entfernung der Interdekadischen Pazifischen Oszillation änderte sich der Wert auf 2,28 bzw. 3,33, und nach zusätzlicher Entfernung des Effekts des arktischen internen Modus betrug er 2,85 bzw. 2,94.
Folglich wird ein konsistenter Verstärkungsfaktor von drei ermittelt, der dem in gekoppelten Modellvergleichsprojekten (CMIP6) verwendeten entspricht und dessen Zuverlässigkeit für die Vorhersage künftiger Klimaänderungen unterstreicht.
„Hier liefern wir klare Beweise dafür, dass die zuvor gemeldete vierfache Verstärkung in der Arktis eine Anomalie ist, die durch dominante Formen natürlicher Variabilität verursacht wird, und dass der Grad der erzwungenen Verstärkung im gesamten historischen Zeitraum konstant bei etwa drei liegt.“
Diese Forschung ist wichtig, da sie die Sensibilität der Klimamodellierung und die daraus gezogenen Schlussfolgerungen zur Vorhersage zukünftiger Muster der globalen Erwärmung hervorhebt. Die Berücksichtigung natürlicher Variabilität und die Ermittlung eines Verstärkungsfaktors von drei statt vier bedeutet, dass künftige Minderungsstrategien in den kommenden Jahrzehnten möglicherweise nicht so streng sein müssen.
Tatsächlich vermuten Dr. Zhou und seine Kollegen, dass sich der arktische Binnenmodus in den kommenden Jahrzehnten wahrscheinlich in eine negative Phase und die Interdekadische Pazifische Oszillation in eine positive Phase verschieben wird, was zu einer Verringerung des arktischen Verstärkungsfaktors möglicherweise sogar auf bis zu zwei führen würde.
Mehr Informationen:
Wenyu Zhou et al., Stetige dreifache Verstärkung der extern erzwungenen Erwärmung in der Arktis, maskiert durch natürliche Variabilität, Naturgeowissenschaften (2024). DOI: 10.1038/s41561-024-01441-1
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