Voor de eerste keer, wetenschappers van het Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) en vijf andere organisaties hebben aangetoond dat menselijke invloeden de omvang van de seizoenscyclus van temperatuur in de onderste laag van de atmosfeer aanzienlijk beïnvloeden.

Om dit aan te tonen, ze pasten een zogenaamde "vingerafdruk"-techniek toe. Vingerafdrukken probeert menselijke en natuurlijke invloeden op het klimaat te scheiden. Het is gebaseerd op patronen van klimaatverandering - meestal patronen die worden gemiddeld over jaren of decennia. Maar in het nieuwe onderzoek dat verschijnt in de editie van 20 juli van het tijdschrift Wetenschap , het team bestudeerde seizoensgedrag, en ontdekte dat door de mens veroorzaakte opwarming de seizoensgebonden temperatuurcyclus aanzienlijk heeft beïnvloed.

De onderzoekers richtten zich op de troposfeer, die zich uitstrekt van het oppervlak tot ongeveer 16 kilometer in de atmosfeer in de tropen en 13 kilometer aan de polen. Ze beschouwden veranderingen in de loop van de tijd in de grootte van de seizoenscyclus van de troposferische temperatuur op verschillende locaties op het aardoppervlak. Dit patroon geeft informatie over temperatuurcontrasten tussen de warmste en koudste maanden van het jaar.

Weg van de matigende effecten van oceanen, regio's op de middelste breedtegraden van de continenten op het noordelijk halfrond hebben een grote seizoenscyclus van atmosferische temperatuur, met koude winters en hete zomers. Satelliettemperatuurgegevens komen overeen met modellen die voorspellen dat deze seizoensgebonden "hartslag" sterker wordt met de menselijke uitstoot van kooldioxide.

Andere kenmerken die de waarnemingen en modelsimulaties gemeen hebben, zijn kleine veranderingen in de tropische seizoenstemperatuurcyclus, en een afname van de omvang van de seizoenscyclus in de Antarctische regio.

"Onze resultaten suggereren dat attributiestudies met de veranderende seizoenscyclus krachtig en nieuw bewijs leveren voor een significant menselijk effect op het klimaat op aarde, " zei LLNL klimaatwetenschapper en hoofdauteur Benjamin Santer.

Het klimaat op aarde wordt tegelijkertijd beïnvloed door verschillende externe en interne factoren. Voorbeelden van externe invloeden zijn natuurlijke veranderingen in de energieproductie van de zon en door de mens veroorzaakte verhogingen van de atmosferische concentraties van broeikasgassen. Interne invloeden omvatten een breed scala aan natuurlijke cycli, zoals de El Niño/Zuidelijke Oscillatie en de Interdecadale Pacific Oscillatie. Variaties in deze en vele andere interne en externe factoren hebben geleid tot veranderingen in het historische klimaat.

Sinds het begin van het klimaat-vingerafdrukonderzoek in de late jaren zeventig, wetenschappers hebben patroonherkenningsmethoden gebruikt om ongewoon grote veranderingen in het klimaat te detecteren en deze veranderingen toe te schrijven aan verschillende externe invloeden. De eerste studies concentreerden zich op de oppervlakte- en atmosferische temperatuur. Later onderzoek naar vingerafdrukken hield rekening met veranderingen in een breed scala aan variabelen, inclusief oceaanwarmte-inhoud, de hydrologische cyclus, atmosferische circulatie, omvang van het zee-ijs en het gedrag van extreme gebeurtenissen.

In het nieuwe onderzoek het team onderzocht modelsimulaties die werden aangedreven door historische veranderingen in menselijke factoren. Een opvallend kenmerk van deze simulaties is dat op middelhoge breedtegraden, de omvang van de seizoensgebonden temperatuurcyclus neemt aanzienlijk toe. Deze toename is het gevolg van een grotere opwarming in het zomerseizoen van elk halfrond. Beurtelings, grotere zomeropwarming op de middelste breedtegraden lijkt deels te wijten te zijn aan het drogen van het landoppervlak in de zomer.

Door verschillen in de warmtecapaciteit van land en oceaan, en omdat er aanzienlijk meer land is op het noordelijk halfrond, stijgingen van de gemiddelde breedtegraad in de seizoensgebonden temperatuurcyclus zijn groter op het noordelijk dan op het zuidelijk halfrond. Soortgelijke grootschalige patronen van seizoensgebonden cyclusveranderingen komen voor in satelliet-troposferische temperatuurgegevens. De "patroonovereenkomst" tussen de vingerafdruk van de menselijke invloed en de satellietpatronen van seizoenscyclusveranderingen was zeer significant. Het was onwaarschijnlijk dat de wedstrijd te wijten was aan natuurlijke interne klimaatvariabiliteit.

De satelliet-troposferische temperatuurgegevens die worden gebruikt in de Wetenschap paper toont een wereldgemiddelde jaarlijkse gemiddelde opwarming van ongeveer 1,25 graden Fahrenheit van 1979 tot 2016. De oorzaken van dit jaarlijkse gemiddelde opwarmingssignaal zijn het onderwerp geweest van vele eerdere studies. Maar totdat het nieuwe onderzoek werd uitgevoerd, er was geen formeel vingerafdrukonderzoek uitgevoerd met de veranderende seizoenscyclus van de troposferische temperatuur.