56 Millionen Jahre alte eozäne Klimaerwärmung könnte auf eine feuchtere Zukunft hinweisen.

27. Juni 2023 Funktion

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von Hannah Bird , Phys.org

Die Modellierung der Reaktion der Erde auf die globale Erwärmung hat ergeben, dass trockene Regionen trockener und feuchte Regionen mehr Niederschlag erfahren werden, mit einer ungleichmäßigen Verteilung von Feuchtigkeit in der Atmosphäre. Mit verstärkter Jahreszeitlichkeit wird es wahrscheinlich schwerwiegendere Folgen für unsere abgelegenen und städtischen Gemeinschaften sowie für natürliche Ökosysteme geben. 

Während es einige Unsicherheiten über die hydrologischen Reaktionen in niedrigen Breiten (Tropen, <15° N/S) und mittleren Breiten (15—30° N/S) auf die globale Erwärmung gibt, sagt man voraus, dass höhere Breiten (>60° N/S) feuchter und subtropische Regionen (15°–30° N/S) trockener werden. Forscher haben jedoch Studien zu früheren globalen Erwärmungsereignissen durchgeführt und darauf hingewiesen, dass dies zumindest für die Subtropen möglicherweise nicht der Fall ist.

Das frühe Eozän-Klimaoptimum (vor 56-48 Millionen Jahren) war eine der wärmsten Perioden der letzten 66 Millionen Jahre, mit durchschnittlichen globalen Oberflächentemperaturen, die über 14°C wärmer waren als heute. Die Konzentration von Kohlendioxid in der Atmosphäre war auf über 1.000 Teile pro Million (ppm) erhöht (zum Vergleich: die heutigen Werte liegen bei ~400 ppm), und die durchschnittliche Wassertemperatur betrug bis zu 16°C mehr als die voreingestellten Temperaturen der Industriezeit. Gleichzeitig erreichten die Temperaturunterschiede (der Unterschied in der Temperatur zwischen Äquator und Polen) mit 22°C ihren Höhepunkt. Die Berichte des Weltklimarats (IPCC) legen nahe, dass das Eozän-Klima bis 2100 erreicht werden könnte, basierend auf Modelle von Worst-Case-Szenarien.

Wissenschaftler der School of Ocean and Earth Science der University of Southampton und ihre globalen Mitarbeiter haben das Deep-Time Model Intercomparison Project (DeepMIP) verwendet, um die weltweiten Niederschlagsmuster während des frühen Eozäns auf dem gesamten Planeten zu rekonstruieren. Die Ergebnisse ihrer Forschung wurden in Paleoceanography and Paleoclimatology veröffentlicht.

Gleichzeitig wurde aus paläontologischen Proxy-Daten der Beweis für die Klimabedingungen des Eozäns erbracht, dabei wurden fossilisierte Blätter, Pollen und Sporen verwendet. Insbesondere die Blattgröße und -form können ein äußerst nützlicher Indikator für die Feuchtigkeitskonzentration in der Umgebung sein, und oft können die erhaltenen Blätter ihren modernen Verwandten zugeordnet werden, wobei angenommen wird, dass sie ähnliche Funktionen und ökologische Vorlieben haben. Wenn also Eozän-Blätter mit Blättern verglichen werden können, die unter heutigen feuchteren Bedingungen gedeihen, können Wissenschaftler davon ausgehen, dass dies vor Millionen von Jahren auch der Fall war.

Die DeepMIP-Simulationen beginnen auf dem Niveau vorindustrieller Konzentration und reichen bis zu neunmal höheren CO2-Konzentrationen für Worst-Case-Szenarien. Da höhere CO2-Konzentrationen zu verstärkter Erwärmung führen, stellten die Forscher fest, dass höhere globale durchschnittliche Oberflächentemperaturen mit höheren Schätzungen des jährlichen Niederschlags korrelieren. Dies wird vor allem in höheren Breiten deutlich, mit Modellen, die eine 9,1%ige Zunahme des jährlichen Durchschnittsniederschlags pro 1°C Temperaturerhöhung vorhersagen, während der globale Jahresdurchschnittsniederschlag bei einer Erwärmung um 1°C um 2,4% zunahm. Auch der durchschnittliche jährliche Niederschlag in den Tropen und Subtropen war immer noch relativ hoch und wurde auf >2–4 mm/Tag berechnet.

Insgesamt simulieren die Modelle, dass bei schwächeren Temperaturunterschieden zwischen Breitengraden die Feuchtigkeit in den Tropen weniger wahrscheinlich über den Planeten verteilt wird, was zu mehr Niederschlag in diesen Gebieten führt. Tropische und hoch gelegene Breitengrade sind durch positive Niederschlags- und Verdunstungsregime gekennzeichnet, was zu feuchteren Bedingungen führt, während in den Subtropen negative Niederschlags- und Verdunstungswerte erwartet werden, was zu mehr Trockenheit führt. Die miteinander verbundenen Systeme der Erde machen dies jedoch komplexer, da Feuchtigkeit und atmosphärische Zirkulation in die Feuchtigkeitsbilanz der Subtropen eingreifen, was zu größerem Niederschlag und weniger Verdunstung im Vergleich zu den Modellen führt.

Der Vergleich der Simulationen mit fossilen Proxy-Daten aus der Vegetation legt nahe, dass diese Modelle die Niederschlagsmengen aus vergangenen Klimaveränderungen unterschätzen könnten. Daher müssen Wissenschaftler einen mehrdimensionalen Ansatz zur Modellierung der aktuellen und zukünftigen Auswirkungen der globalen Erwärmung verwenden. Der Vergleich mit Klimaereignissen der fernen Vergangenheit bietet jedoch wichtige Erkenntnisse darüber, wohin wir in der Zukunft gehen könnten, damit die Menschheit Maßnahmen zur Bekämpfung immer trockenerer oder feuchterer Bedingungen planen kann, abhängig davon, wo sie sich auf der Welt befinden.

More information: Margot J. Cramwinckel et al, Global and Zonal‐Mean Hydrological Response to Early Eocene Warmth, Paleoceanography and Paleoclimatology (2023). DOI: 10.1029/2022PA004542.

Journal information: Paleoceanography and Paleoclimatology

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