De tropische regengordel, ook bekend als de Intertropische Convergentie Zone (ITCZ), is in een staat van constante migratie. Het verandert voortdurend van positie als reactie op de seizoenen en volgt het zenit van de zon, met een kleine vertraging. Dit bepaalt op zijn beurt de natte en droge periodes in de tropen en subtropen in de loop van het jaar. De tropische regengordel controleert daarom effectief het klimaat in de meeste tropische en subtropische gebieden, zoals het moessonseizoen in Zuidoost-Azië en Midden-Amerika.

Een internationaal team van onderzoekers onder leiding van Franziska Lechleitner van het Geologisch Instituut van ETH Zürich heeft voor het eerst bewezen dat de migratie van de tropische regengordel behoorlijk gevoelig is voor zelfs kleine veranderingen in de mondiale temperatuur. De bevindingen van het team zijn gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschappelijke rapporten , waar ze de meest uitgebreide reconstructie van regenpatronen in de intertropische convergentiezone van de afgelopen 2000 jaar presenteren.

Wereldwijd lagere temperaturen

Vroeger, wetenschappers hebben de migratie van de tropische regengordel alleen over zeer lange tijdsperioden bestudeerd, zoals glaciale en interglaciale cycli over tienduizenden jaren, met navenant grote temperatuurverschillen van enkele graden. "Tot dusver, echter, wetenschappers hebben de afgelopen twee millennia niet op wereldschaal onderzocht, wanneer temperatuurveranderingen veel minder uitgesproken zijn, ", legt de klimaatgeoloog uit.

De ETH-onderzoeker en haar collega's zijn er nu in geslaagd om aan te tonen hoe het tropische weersysteem tussen 1450 en 1850 een flink eind naar het zuiden verschoof, een periode die bekend staat als de Kleine IJstijd. "Deze migratie is gekoppeld aan de lagere mondiale temperaturen gedurende deze tijd, ", legt Lechleitner uit.

Uit de laatste klimaatreconstructies blijkt dat de gemiddelde temperatuur in deze periode zo'n 0,4 graden Celsius lager was dan voor en na de Kleine IJstijd. De migratie van de tropische regengordel veroorzaakte in deze tijd ook aanzienlijke veranderingen in het tropische en subtropische klimaat, gevolgen hebben voor de gebieden met droogte en hevige regenval.

Link naar het weersysteem van Europa

De wetenschappers ontdekten ook dat de klimaten in de tropische regengordel en de middelste breedtegraden met elkaar verbonden zijn via de Noord-Atlantische Oscillatie (NAO). Dit fenomeen dicteert het weer in West- en Midden-Europa, en is het resultaat van fluctuaties in het verschil in atmosferische druk op zeeniveau tussen de IJslandse laag en de Azoren hoog boven de Noord-Atlantische Oceaan. De NAO is een numerieke index:als deze positief is, zowel de IJslandse laag als de Azoren hoog zijn erg sterk, die over het algemeen nat weer en sterke westenwinden veroorzaakt in Midden-Europa, of in extreme gevallen winterstormen en orkanen, zoals de gewelddadige storm Lothar in 1999.

Echter, de NAO-index is negatief wanneer zowel de IJslandse laag als de Azoren hoog slechts zwak zijn. De westenwind gaat liggen en draait zijwaarts. Dit zorgt voor vochtigere weersomstandigheden in het Middellandse Zeegebied. Centraal Europa, anderzijds, is meer vatbaar voor koude luchtmassa's die vanuit het noordoosten aan komen waaien, die ijzige winters en droge bronnen kunnen veroorzaken.

Stalagmieten als bruikbare barometers voor neerslag

"Onze studie toont duidelijk aan dat toen de tropische regengordel tijdens de Kleine IJstijd zuidelijker dan normaal lag, de NAO-index was meestal negatief, zodat Midden-Europa werd blootgesteld aan koude periodes, ", zegt Lechleitner. Maar als de tropische regengordel meer naar het noorden ligt, de NAO-index is positief.

Voor hun precies gedateerde, analyse met hoge resolutie van tropische regenval in de afgelopen twee millennia, vergeleken de onderzoekers gepubliceerde klimaatreconstructies gemaakt met behulp van stalagmiet, ijs kern, zeesediment en boomringrecords. In het geval van stalagmieten, andere wetenschappers onderzochten aspecten als de zuurstof-isotoopverhouding, die dient als barometer voor het neerslagvolume in de tropen.

Geen extreme veranderingen nodig

"Ons onderzoek toont aan dat de wereldwijde temperatuurveranderingen niet erg extreem hoeven te zijn om de positie van de tropische regengordel te verschuiven, ", zegt Lechleitner. Het is dus heel goed mogelijk dat door de mens veroorzaakte klimaatverandering en de temperatuurstijging die al heeft plaatsgevonden, hoewel relatief klein, zijn potentieel voldoende om een ​​migratie van de tropische regengordel te veroorzaken.

Als de temperatuur op aarde maar zou stijgen, dit weersysteem zou waarschijnlijk naar het noorden verschuiven, aangezien het noordelijk halfrond warmer is dan het zuidelijk halfrond, door verschillende factoren.

"Precies waar de regenband naartoe migreert, echter, hangt ook af van fijnstof in de atmosfeer, " legt Lechleitner uit. In een eerdere studie, het onderzoeksteam kon aantonen dat de tropische regengordel sinds het begin van de industrialisatie naar het zuiden is gemigreerd, aangezien aërosolen van industriële verbrandingsprocessen en afvalgassen een afkoeling van het noordelijk halfrond hebben veroorzaakt. Als resultaat, de zones met de hoogste gemiddelde jaartemperaturen zijn ook naar het zuiden verschoven.

"De strengere regelgeving die bedoeld is om fijnstof en zwavel in de lucht te verminderen, zou de tropische regengordel kunnen aanmoedigen om weer in noordelijke richting te migreren, ", zegt de onderzoeker. Dit zou de Sahelregio mogelijk minder droog kunnen maken, waardoor de NAO-index positief werd, wat resulteerde in hevige regenval en stormachtiger weer in Midden-Europa.

In de tropen en subtropen, zelfs kleine verschuivingen in de positie van de regengordel kunnen frequentere droogtes of hevige regenval veroorzaken. Ook kan er sprake zijn van een verschuiving of een verkorting van de regen- en droge seizoenen. Dit kan fatale gevolgen hebben voor de lokale bevolking die afhankelijk is van de landbouw, zoals gezien in de langdurige periode van droogte die de Sahelregio van 1970 tot 1990 trof, bijvoorbeeld. "We kunnen deze droogte nu herleiden tot de zuidelijke migratie van de tropische regengordel in deze periode, ’ concludeert de onderzoeker.