Der Klimawandel lässt in vielen Teilen der Welt den Unterschied zwischen der Tageshöchsttemperatur und der Tagestiefsttemperatur schrumpfen. Die als Diurnal Temperature Range (DTR) bezeichnete Lücke zwischen den beiden hat erhebliche Auswirkungen auf die Vegetationsperioden, die Ernteerträge, den Energieverbrauch der Haushalte und die durch Hitzestress verursachten Gesundheitsprobleme der Menschen. Aber warum und wo die DTR mit dem Klimawandel schrumpft, war ein Rätsel.
Forscher, die Teil einer neuen internationalen Studie sind, die Ende des 20. Jahrhunderts das DTR untersucht hat, glauben, die Antwort gefunden zu haben: Eine Zunahme von Wolken, die tagsüber die einfallende kurzwellige Strahlung der Sonne blockieren.
Das bedeutet, dass sowohl die Tageshöchsttemperatur als auch die Tagestiefsttemperatur mit dem Klimawandel voraussichtlich weiter steigen werden, die Tageshöchsttemperatur jedoch langsamer ansteigen wird. Das Endergebnis ist, dass die DTR in vielen Teilen der Welt weiter schrumpfen wird, aber dass die Änderungen je nach einer Vielzahl lokaler Bedingungen variieren werden, sagten die Forscher.
Die Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Geophysikalische Forschungsbriefeist das erste, das hochauflösende Computermodelle verwendet, um sich mit dem Problem der schrumpfenden DTR der Erde zu befassen, insbesondere mit der Frage, wie sie mit der Wolkendecke zusammenhängt.
„Wolken sind eine der großen Unsicherheiten in Bezug auf Klimaprognosen“, sagte Co-Autor Dev Niyogi, Professor an der University of Texas an der Austin Jackson School of Geosciences. „Wenn wir dies mit einem Modellierungsrahmen mit sehr hoher räumlicher Auflösung tun, können wir Wolken explizit simulieren.“
Der Hauptautor Doan Quang Van, Assistenzprofessor am Zentrum für Computational Sciences der Universität Tsukuba in Japan, sagte, dies sei für das Verständnis der Zukunft des DTR von entscheidender Bedeutung.
„Wolken spielen eine wichtige Rolle bei der täglichen Temperaturschwankung, indem sie solare Strahlungsprozesse modulieren, die folglich den Wärmeaustausch an der Landoberfläche beeinflussen“, sagte er.
Das Team bestand aus Wissenschaftlern des Department of Geological Sciences der UT Jackson School, des National Center for Atmospheric Research in Boulder, der Shanghai University of Engineering Science, der National Defense Academy of Japan und der University of Tsukuba in Japan. Die Modellierungsarbeit verwendete Supercomputer am Zentrum für Computational Sciences der Universität Tsukuba.
Mithilfe der Supercomputer konnte das Team das komplizierte Wechselspiel von Landoberflächenprozessen auf den Klimawandel modellieren. Dazu gehören Änderungen der Landnutzung (z. B. Entwaldung), Bodenfeuchtigkeit, Niederschlag, Wolkendecke und andere Faktoren, die die Temperatur in einer lokalen Region beeinflussen können. Durch die Erstellung eines Modells mit einem feineren Auflösungsraster – 2-Quadratkilometer-Raster anstelle der 100-Kilometer-Raster, die in den meisten Klimamodellen verwendet werden – konnten die Forscher die Auswirkungen des Klimawandels genauer analysieren.
Das Team konzentrierte sich auf zwei Gebiete: die Region Kanto in Japan und die malaysische Halbinsel. Sie verwendeten den 10-Jahres-Zeitraum von 2005 bis 2014 als Basislinie und führten dann verschiedene Klimaszenarien durch, um zu projizieren, was mit der DTR in den beiden Regionen am Ende des Jahrhunderts passieren wird. Sie fanden heraus, dass sich die Temperaturlücke in der gemäßigten Kanto-Region um etwa 0,5 Grad Celsius und auf der tropischeren malaysischen Halbinsel um 0,25 Grad Celsius schließt. Die Forscher führen diese Veränderungen zum großen Teil auf eine zunehmende Bewölkung am Tag zurück, die sich unter diesen Klimabedingungen voraussichtlich entwickeln würde.
Die Forscher sagten, die Studie könne Wissenschaftlern helfen, aktuelle globale Klimamodelle zu verbessern und zu verstehen, wie sich die schrumpfende DTR auf die Gesellschaft und die Umwelt auswirken wird, wenn sich das Klima weiter erwärmt.
„Es ist sehr wichtig zu wissen, wie sich DTR in Zukunft verändern wird, weil es den Stoffwechsel von Menschen, Tieren und Pflanzen moduliert“, sagte Quang Van. „Es moduliert auch die lokale atmosphärische Zirkulation wie die Land-Meer-Brise.“
Quang-Van Doan et al, Ursachen für die asymmetrische Erwärmung der untertägigen Temperatur als Reaktion auf die globale Erwärmung, Geophysikalische Forschungsbriefe (2022). DOI: 10.1029/2022GL100029