“Nasser als nass”

Forscher der Tokyo Metropolitan University belegen, dass die Erderwärmung mehr Regen für asiatische Monsunregionen bedeutet

Forscher der Tokyo Metropolitan University untersuchten mit Hilfe einer hochauflösenden Klimasimulation (NICAN), wie sich das Wetter mit der globalen Erwärmung in asiatischen Monsunregionen verändern wird. Die Region ist bevölkerungsreich, und der Monsun ist eine wichtige Triebkraft des globalen Wasserkreislaufs. Das Team unter der Leitung von Assistenzprofessor Hiroshi Takahashi simulierte explizit die Bildung und Auflösung von Wolken und stellten deutlich erhöhte Niederschläge über dem Monsun-“Trog” fest, wobei tropische Störungen wie Taifune und konzentrierter Wasserdampf eine Schlüsselrolle spielen.

Die groß angelegte Simulation zeigt, wie sich der asiatische Monsun mit dem Klimawandel verändern wird. Da sich die Welt auf die Auswirkungen der globalen Erwärmung vorbereitet, ist es heute wichtiger denn je, ein genaues, detailliertes Bild davon zu haben, wie sich das Klima genau verändern wird. Dies gilt in besonderem Maße für die asiatischen Monsunregionen, wo enorme jährliche Niederschlagsmengen einen wichtigen Teil des globalen Energie- und Wasserkreislaufs ausmachen. Da dort ein großer Teil der Weltbevölkerung lebt, können detaillierte, lokale Vorhersagen über das Ausmaß und die Art von Monsunen und tropischen Störungen wie Taifunen/Zyklonen in Katastrophenschutzstrategien und wichtige politische Entscheidungen einfließen.

Aktuelle Niederschlagsmenge (mm/Tag) und Windgeschwindigkeit (m/sec). Vektoren zeigen Wind in der unteren Troposphäre. Die tropische Monsunregion liegt gegen den Wind von Japan – Grafik © Tokyo Metropolitan University.jpg

Das Team um Takahashi versuchte, dieses Problem mit Hilfe eines hochauflösenden Klimamodells namens NICAM (Non-hydrostatic ICosahedral Atmospheric Model) anzugehen, um die detaillierte Entwicklung des Wetters in den asiatischen Monsunregionen zu untersuchen. Die wichtigste Stärke des Modells ist die explizite Darstellung der Wolkenbildung und -zerstreuung auf der Grundlage physikalischer Prinzipien, z.B. die Berücksichtigung der konvektiven Effekte, die zu Kumulonimbuswolken und anschließendem Niederschlag führen, wenn der Luftdruck sinkt. Dieser Detaillierungsgrad erlaubte es dem Team, zukünftige Niederschlagsmuster aufgrund des asiatischen Monsuns mit beispielloser Genauigkeit zu untersuchen.

Die Simulation des Teams von 30 Jahren globaler Erwärmung zeigt deutlich erhöhte Niederschlagsmengen im “Trog” des Monsuns, einer Zone, die sich über Nordindien, die indochinesische Halbinsel und die westlichen Teile des Nordpazifiks erstreckt. Es ist bekannt, dass die globale Erwärmung zu mehr Niederschlägen führt, die hauptsächlich durch mehr Wasserdampf in der Atmosphäre verursacht werden. Die unterschiedlichen Merkmale der einzelnen Regionen bedeuten jedoch, dass die Veränderungen bei weitem nicht einheitlich sind. So stellte die Studie zum Beispiel fest, dass es nicht klar war, ob die “Monsun-Westlichen” verstärkt wurden, aber sie fand mehr Zyklone im Trog, genug, um den erhöhten Niederschlag zu erklären. Gleichzeitig mit den vermehrten Niederschlägen fanden sie auch deutliche Trends beim Wasserdampf über der Monsunregion.

Darüber hinaus konzentrierte sich das Team auf den Einfluss der Meeresoberflächentemperatur. In früheren Studien wurde oft ein globaler, einheitlicher Temperaturanstieg plus die regionalen Variationen, die durch den El-Niño-Effekt entstehen, angewandt. Um ihre Auswirkungen voneinander zu trennen, fügten sie sie getrennt in zwei unabhängigen Simulationen hinzu und kamen zu dem Schluss, dass erstere, ein globaler Anstieg der Meeresoberflächentemperatur, am stärksten zu den erhöhten Niederschlägen beitrug.

Die Auswirkungen der Monsunzeit in Asien können verheerend sein. Beispiele hierfür sind Standorte in der Nähe der Heimat des Teams, z.B. die Überschwemmungen von 2018 und 2020 in West-Japan und den ostasiatischen Ländern. Mit diesen regionsspezifischen Erkenntnissen kann ihre Arbeit eine wichtige Rolle bei der globalen Katastrophenvorsorge, der Infrastrukturentwicklung und bei politischen Entscheidungen spielen.

Abstract der Untersuchung aus AMS

Diese Studie untersuchte die Reaktionen asiatischer Monsunniederschläge auf die globale Erwärmung auf regionaler Ebene und konzentrierte sich dabei auf die westlichen Monsungebiete und das Monsun-Trog. Der Grund dafür ist, dass die asiatischen Monsunniederschläge eng mit tropischen Störungen verbunden sind. Um konvektive Niederschläge und tropische Störungen zu reproduzieren, verwendete diese Studie die Ergebnisse einer hochauflösenden Klimasimulation. Zwei Sätze von etwa 30-Jahres-Simulationen unter heutigen (CTL) und wärmeren Klimabedingungen (GW) wurden mit dem 14-km NICAM mit explizit berechneter Konvektion durchgeführt. Um das räumliche Muster zukünftiger Niederschlagsveränderungen zu verstehen, wurde auch ein weiterer Satz einer 5-Jahres-Simulation (SST+4K) durchgeführt. Insgesamt wurde der asiatische Sommermonsun durch das Modell gut simuliert. Die Niederschläge nahmen aufgrund der globalen Erwärmung entlang des Monsuntiefs zu, der sich zonenweise über Nordindien, die Indochina-Halbinsel und den westlichen Nordpazifik erstreckte. Dieser erhöhte Niederschlag war wahrscheinlich auf eine Zunahme des Niederschlagswassers zurückzuführen. Das räumliche Muster des erhöhten Niederschlags war mit einer verstärkten zyklonalen Zirkulation über ein großes Gebiet entlang des Monsuntrogs verbunden, obwohl es schwierig zu bestimmen war, ob der großräumige Monsun in westlicher Richtung verstärkt wurde. Diese Verstärkung kann durch zukünftige Veränderungen der Aktivität tropischer Störungen, einschließlich schwacher tropischer Zyklone, erklärt werden. In einem Teil Südasiens tragen Zirkulationsänderungen jedoch möglicherweise nicht zu den vermehrten Niederschlägen bei, was auf regionale Besonderheiten hindeutet. Schließlich wurde die regionale Niederschlagszunahme entlang des Monsuntiefs hauptsächlich durch den gleichmäßigen Anstieg der Meeresoberflächentemperatur (SST) erklärt, während die räumlichen Muster der SST in einigen Regionen von Bedeutung sind.

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