Meer dan een eeuw geleden, De Britse meteoroloog Henry Blanford merkte een verband op tussen de sneeuwbedekking in de lente op het Tibetaanse plateau en de Himalaya-bergketen en de intensiteit van het zomermoessonseizoen in India. Honderden studies hebben deze relatie ondersteund sinds Blanford zijn hypothese voor het eerst publiceerde in 1884, het vinden dat minder sneeuwbedekking vaak correleert met een nattere moesson. Maar tot nu toe, onderzoekers hebben moeite gehad om uit te leggen waarom dit verband tussen sneeuwbedekking en moessonintensiteit bestaat.

Nieuw onderzoek onder leiding van William Lau, een onderzoekswetenschapper aan het Earth System Science Interdisciplinair Centrum (ESSIC) van de Universiteit van Maryland, biedt een plausibel mechanisme om de waarnemingen van Blanford te verklaren. Verrassend genoeg, de verklaring houdt in dat stof wordt vervoerd uit de woestijnen van het Midden-Oosten, meer dan duizend mijl verderop.

Met behulp van een krachtig door NASA ontwikkeld atmosferisch model, Lau ontdekte dat grote hoeveelheden donkere aerosolen - deeltjes in de lucht zoals stof en roet die zonlicht absorberen - zich in de lente op de sneeuwlaag van het Tibetaanse plateau vestigen voordat de moesson begint. Deze donkere aerosolen zorgen ervoor dat de sneeuw meer zonlicht opneemt en sneller smelt. De modelbevindingen suggereren dat, tussen deze donkere aërosolen, door de wind opgeblazen stof uit het Midden-Oosten heeft het krachtigste sneeuwverduisterende effect.

In jaren met zware stofafzetting in de lente, het eindresultaat is verminderde sneeuwbedekking over het Tibetaanse plateau, wat leidt tot warmere temperaturen op de grond en in de lucht erboven. Dit veroorzaakt op zijn beurt een reeks onderling verbonden feedbackloops die de zomermoesson in India intensiveren. Een paper waarin het onderzoek wordt beschreven, co-auteur van Kyu-Myung Kim van NASA's Goddard Space Flight Center, werd online gepubliceerd op 12 november 2018 in het journaal Atmosfeer .

"Blanford wist dat sneeuwbedekking op het Tibetaanse plateau niet het enige fenomeen was dat de moesson beïnvloedde, maar hij wist dat het belangrijk was, " zei Lau. "De relatie tussen sneeuwbedekking en de moesson is nuttig genoeg dat de Meteorologische Afdeling van India het nog steeds gebruikt om zijn jaarlijkse voorspelling voor de zomermoesson te ontwikkelen. Door kennis toe te voegen van het fysieke mechanisme dat verantwoordelijk is voor deze relatie, onze studie kan helpen om nauwkeurigere moessonvoorspellingen te ontwikkelen."

Lau en Kim gebruikten het Goddard Earth Observing System-model, Versie 5 (GEOS-5) om 100 jaar sneeuwbedekking in de lente en de invloed ervan op de jaarlijkse zomermoessoncyclus te simuleren. Om het effect van ingeblazen stof uit het Midden-Oosten te testen, deden de onderzoekers dezelfde simulaties opnieuw, met een toegevoegd softwarepakket dat de sneeuwverduisterende effecten van stof bevat, roet en andere donkere aërosolen die bovenop het Tibetaanse plateau zijn afgezet.

Door donkere aërosolafzetting aan het model toe te voegen, nam de hoeveelheid zonlicht die door de sneeuw werd geabsorbeerd aanzienlijk toe, het versnellen van de smeltsnelheid. Dit komt omdat als de sneeuw smelt, het begint de donkere grond eronder bloot te leggen, die nog meer zonlicht absorbeert en de smeltsnelheid verhoogt.

Naast het verduisteren van de sneeuw vroeg in het seizoen, het stof versterkte ook de atmosferische opwarming van het Tibetaanse plateau sterk, wat leidt tot veranderingen in windpatronen die de piekmoesson intensiveren. Opmerkelijk, deze reeks terugkoppelingen versterkte ook dezelfde winden die stof transporteren uit de woestijnen van het Midden-Oosten, meer stof en een verdere verbetering van de feedbacklus.

Volgens Lau, veel onderzoekers beweren dat zware moessonregens alle stofdeeltjes in de lucht uit de lucht moeten wegspoelen, waardoor de atmosferische verwarmingseffecten van het stof worden geëlimineerd en de feedbacklus wordt uitgeschakeld. Maar de resultaten van Lau en Kim suggereren dat versterkte winden genoeg stof transporteren om dit uitspoelingseffect te overweldigen, wat leidt tot een netto ophoping van stof op het Tibetaanse plateau.

De timing van de aankomst van het stof was ook belangrijk. Lau en Kim vonden het sterkste effect in cycli toen in april een grote hoeveelheid stof neerdaalde op de sneeuwlaag, mei en juni.

"Elk jaar was anders in de modelresultaten. Toen het stof vroeg in het seizoen arriveerde, het heeft de eerste voorwaarden geschapen die nodig zijn om de moessondynamiek te veranderen, " zei Lau. "Maar in sommige jaren, sneeuwstormen in het late seizoen op grote hoogte bedekten het stof en schakelden de feedbacklus uit. Het is heel duidelijk dat er een verband bestaat tussen sneeuw die donkerder wordt door aerosolen - met name stof uit de Midden-Oosterse woestijn - en het Indiase moessonseizoen."

Lau en Kim erkennen de noodzaak om verder te gaan dan modelleren en de verbanden tussen donkere aerosolen te onderzoeken, verwarming en de moessoncyclus met behulp van andere methoden en nieuwe waarnemingen. Maar ze zijn ervan overtuigd dat hun resultaten - die gegevens uit de echte wereld gebruikten om het GEOS-5-model te zaaien - nu kunnen helpen bij het voorspellen van de moesson.

"Dit kan extreem belangrijk zijn voor de landbouw. ​​Boeren moeten rond het moessonseizoen plannen om te beslissen wanneer ze moeten planten en wanneer ze moeten oogsten. " zei Lau. "Om te begrijpen hoe menselijke invloeden zoals klimaatverandering en landgebruik de moesson beïnvloeden, we moeten de basis begrijpen - inclusief de effecten van lichtabsorberende aerosolen bij het donkerder maken van de sneeuw op het Tibetaanse plateau en bij het moduleren van de Aziatische zomermoesson. Dergelijke effecten zijn zo belangrijk dat uiteindelijk we moeten misschien het curriculum voor 'Monsoon 101' herschrijven."

Het onderzoeksrapport, "Impact van sneeuwverduistering door afzetting van lichtabsorberende aerosolen op sneeuwbedekking in het Himalaya-Tibetaanse plateau en invloed op de Aziatische zomermoesson:een mogelijk mechanisme voor de Blanford-hypothese, "Willem Lau, en Kyu-Myong Kim, werd gepubliceerd in het tijdschrift Atmosfeer op 12 november, 2018.