Alle großräumigen Luftbewegungen in der Atmosphäre sind wesentlich von der unterschiedlich starken Erwärmung der Erde am Äquator und an den Polen geprägt. Das Ausmaß der Insolation ist dabei ausschlaggebend: Während die Sonne über dem Äquator ganzjährig fast senkrecht steht, erreicht die Sonne die Polregionen nur im Sommer und mit einem flachen Winkel. Dieses Ungleichgewicht in der Verteilung der eintreffenden Sonnenenergie wird durch die atmosphärische Zirkulation teilweise ausgeglichen und ist somit eine der Grundkomponenten unseres Klimasystems. Ein internationales Forscher*innen-Team mit Beteiligung von Prof. Christoph Spötl vom Institut für Geologie der Universität Innsbruck hat sich nun die langfristige Entwicklung dieses Sonneneinstrahlungsgradienten und einhergehende atmosphärische Veränderungen in den letzten 10.000 Jahren näher angesehen. „Das Holozän gilt eigentlich als eher stabile Zeit. Nachdem die Entwicklung der Temperaturen bereits bestens untersucht ist, haben wir uns bei unseren Analysen auf die Entwicklungen des Niederschlages vor dem Hintergrund der Westwinde und Monsune konzentriert. Wie sich das Energiegefälle zwischen den Tropen und den Polarregionen über das Holozän verändert hat, war für uns dabei von besonderem Interesse“, erklärt der Geologe und Leiter der Arbeitsgruppe für Quartärforschung. Die Ergebnisse wurden nun im Open-Access-Fachmagazin Nature Communications veröffentlicht und gingen aus einer Zusammenarbeit von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Deutschland, Irland, Brasilien, Mexiko, Australien, Südafrika und Österreich hervor.
Rückgang und Zunahme von Niederschlag synchron
Die langfristige Veränderung der Insolation im Laufe des Holozäns führte zu Änderungen in der atmosphärischen Zirkulation. „Die betrifft die Intensität der Westwindzonen – also der Sturmbahnen der mittleren Breitengrade der nördlichen Hemisphäre – genauso wie den afrikanischen und südamerikanischen Monsun. Ändert sich die interhemisphärische Temperaturgradient als Folge der Insolation, so führt dies zu Änderungen in der atmosphärischen Zirkulation und in weiterer Folge zu solchen des Niederschlags. Die Erwärmung des Erdklimas wirkt sich in den Polregionen besonders stark aus und führt so zu einer Abnahme des Temperaturgradienten zwischen Pol und Äquator“, so Christoph Spötl. Besonders spannend war für das Forscher*innen-Team in diesem Zusammenhang der Befund, dass sich diese Entwicklungen des regionalen Hydroklimas in allen genannten Gebieten gleichzeitig vollzogen haben. „Diese synchrone Veränderungen in der südlichen und nördlichen Hemisphäre waren für uns überraschend“, erzählt Christoph Spötl. Nach den Analysen der Klimaforscher*innen werden sich die Winde der Westwindzone abschwächen, so wie es auf einer Zeitskala von Jahrtausenden auch bereits in der Vergangenheit passiert ist: „Damit gelangt tendenziell weniger Luftfeuchtigkeit nach Mitteleuropa. Für Regionen im Süden Europas, die bereits heute unter Wasserknappheit leiden, ist auf längere Sicht somit keine Entspannung in Sicht“. Global betrachtet, könnte das laut der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler langfristig eine Art Umkehreffekt der im Moment noch etablierten Muster bedeuten. „Der afrikanische Monsun könnte diesem Muster folgend künftig stärker werden, während der Monsun in Südamerika schwächer werden dürfte“, so Spötl. Für Klimamodellierungen künftiger globaler Entwicklungen sind diese Ergebnisse aus der Paläoklimaforschung von besonderer Bedeutung.
Links
- Deininger, M., McDermott, F., Cruz, F.W. et al. Inter-hemispheric synchroneity of Holocene precipitation anomalies controlled by Earth’s latitudinal insolation gradients. Nat Commun 11, 5447 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-19021-3
- Arbeitsgruppe für Quartärforschung am Institut für Geologie
- Institut für Geowissenschaften der Universität Mainz