Elke zomer, een klimaatverandering brengt aanhoudende wind en regen naar een groot deel van Zuidoost-Azië, in de vorm van een seizoensgebonden moesson. De algemene oorzaak van de moesson wordt gezien als een toenemend temperatuurverschil tussen het opwarmende land en de relatief koele oceaan. Maar voor het grootste deel, de kracht en timing van de moesson, waarvan jaarlijks miljoenen boeren afhankelijk zijn, is ongelooflijk moeilijk te voorspellen.

Nu hebben MIT-wetenschappers ontdekt dat een samenspel tussen atmosferische winden en de oceaanwateren ten zuiden van India een grote invloed heeft op de kracht en timing van de Zuid-Aziatische moesson.

hun resultaten, vandaag gepubliceerd in de Tijdschrift voor Klimaat , laten zien dat als de zomerzon het Indiase subcontinent opwarmt, het veroorzaakt ook sterke winden die over de Indische Oceaan en over de Zuid-Aziatische landmassa razen. Terwijl deze winden naar het noorden drijven, ze duwen ook het oceaanwater naar het zuiden, net als een hardloper die tegen de riem van een loopband duwt. De onderzoekers ontdekten dat deze naar het zuiden stromende wateren warmte met zich meevoeren. de oceaan af te koelen en in feite de temperatuurgradiënt tussen het land en de zee te vergroten.

Ze zeggen dat dit oceaanwarmtetransportmechanisme een nieuwe knop kan zijn bij het beheersen van de seizoensgebonden Zuid-Aziatische moesson, evenals andere moessonsystemen over de hele wereld.

"Wat we vinden is, de reactie van de oceaan speelt een grote rol bij het moduleren van de intensiteit van de moesson, " zegt John Marshall, de Cecil en Ida Green hoogleraar oceanografie aan het MIT. "Het begrijpen van de reactie van de oceaan is van cruciaal belang om de moesson te voorspellen."

Marshall's co-auteurs op het papier zijn hoofdauteur Nicholas Lutsko, een postdoc bij MIT's Department of Earth, Sfeervol, en Planetaire Wetenschappen, en Brian Groen, een voormalig afgestudeerde student in de groep van Marshall die nu aan de University of Washington zit.

Vocht en verschuivingen

Wetenschappers hebben zich van oudsher gericht op de Himalaya als een belangrijke beïnvloeder van de Zuid-Aziatische moesson. Men denkt dat de massieve bergrug fungeert als een barrière tegen koude wind die vanuit het noorden naar binnen waait, het Indiase subcontinent isoleren in een warme cocon en het zomerse temperatuurverschil tussen het land en de oceaan vergroten.

"Voordat, mensen dachten dat de Himalaya nodig was om een ​​moessonsysteem te hebben, " zegt Lutsko. "Toen mensen ze in simulaties kwijt raakten, er was geen moesson. Maar deze modellen werden uitgevoerd zonder een oceaan."

Lutsko en Marshall vermoedden dat als ze een model van de moesson zouden ontwikkelen dat de dynamiek van de oceaan zou omvatten, deze effecten zouden de intensiteit van de moesson verminderen. Hun vermoeden was gebaseerd op eerder werk waarin Marshall en zijn collega's ontdekten dat door de wind aangedreven oceaancirculatie verschuivingen in de intertropische convergentiezone minimaliseerde, of ITCZ, een atmosferische gordel nabij de evenaar die doorgaans dramatische onweersbuien veroorzaakt over grote gebieden. Van deze brede zone van atmosferische turbulentie is bekend dat deze per seizoen verschuift tussen het noordelijk en zuidelijk halfrond, en Marshall ontdekte dat de oceaan een rol speelt bij het indammen van deze verschuivingen.

"Gebaseerd op het idee dat de oceaan de ITCZ-verschuivingen dempt, we dachten dat de oceaan ook de moesson zou dempen, ' zegt Marshall. 'Maar het blijkt de moesson juist te versterken.'

Langs een berg kijken

De onderzoekers kwamen tot deze onverwachte conclusie na het opstellen van een eenvoudige simulatie van een moessonsysteem, te beginnen met een numeriek model dat de basisfysica van de atmosfeer simuleert boven een 'aquaplaneet' - een wereld die volledig is bedekt met een oceaan. Het team voegde een solide, rechthoekige massa naar de oceaan om een ​​eenvoudige landmassa weer te geven. Vervolgens varieerden ze de hoeveelheid zonlicht over de gesimuleerde planeet, om de seizoenscycli van zonnestraling na te bootsen, of zonlicht, en simuleerde ook de wind en regen die het gevolg zijn van deze seizoensveranderingen in temperatuur.

Ze voerden deze simulaties uit onder verschillende scenario's, waaronder een waarin de oceaan statisch en onbeweeglijk was, en een andere waarin de oceaan mocht circuleren en reageren op atmosferische winden. Ze merkten op dat winden die naar het land waaiden ervoor zorgden dat het oceaanwater in de tegenovergestelde richting stroomde, warmte afvoeren van wateren die het dichtst bij het land liggen. Deze wind/oceaan-interactie had een significant effect op elke moesson die zich boven het land vormde:hoe sterker deze wisselwerking, of koppeling tussen wind en oceaan, hoe groter het verschil in land- en zeetemperatuur, en hoe sterker de intensiteit van de daaropvolgende moesson.

interessant, hun model bevatte geen enkele Himalaya-structuur; hoe dan ook, ze waren nog steeds in staat om een ​​moesson te produceren, simpelweg door het effect van de oceaan en de wind.

"We hadden aanvankelijk een beeld dat we geen moesson zouden kunnen maken zonder de Himalaya, wat de gevestigde wijsheid was, " zegt Lutsko. "Maar in ons model, we hadden niet zo'n barrière, en we waren nog steeds in staat om een ​​moesson te genereren, en daar waren we enthousiast over."

uiteindelijk, hun werk kan helpen verklaren waarom de Zuid-Aziatische moesson een van de sterkste moessonsystemen ter wereld is. De combinatie van de Himalaya in het noorden, die werken om het land op te warmen, en de oceaan in het zuiden, die warmte wegneemt van nabijgelegen wateren, zorgt voor een extreme temperatuurgradiënt voor een van de meest intense, aanhoudende moessons op de planeet.

"Een van de redenen waarom de Zuid-Aziatische moesson zo sterk is, is dat er een grote barrière in het noorden is die het land warm houdt, en er is een oceaan in het zuiden die afkoelt, dus het is perfect gelegen om echt sterk te zijn, ' zegt Lutsko.

Bij toekomstig werk, de onderzoekers zijn van plan hun nieuwe observaties van de rol van de oceaan toe te passen om variaties in moessons veel verder terug in de tijd te helpen interpreteren.

"Wat voor mij interessant is, in tijden dat het op het noordelijk halfrond veel kouder was, je ziet een ineenstorting van het moessonsysteem, " zegt Lutsko. "Mensen weten niet waarom dat gebeurt. Maar we voelen dat we dit kunnen verklaren, met behulp van ons minimale model."

De onderzoekers geloven ook dat hun nieuwe, oceaangebaseerde verklaring voor het genereren van moessons kan klimaatmodelleurs helpen te voorspellen hoe, bijvoorbeeld, de moessoncyclus kan veranderen als reactie op de opwarming van de oceaan als gevolg van klimaatverandering.

"We zeggen dat je moet begrijpen hoe de oceaan reageert als je de moesson wilt voorspellen, " zegt Lutsko. "Je kunt je niet alleen concentreren op het land en de atmosfeer. De oceaan is de sleutel."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.