Water en zijn bewegingen binnen of tussen atmosfeer, land en oceaan bepalen de mondiale watercyclus en staan ​​centraal in het klimaatsysteem. Bijna alle weers- en klimaatfenomenen zijn op de een of andere manier verbonden met de watercyclus. Voorbeelden zijn extreme regenval tijdens onweer, orkanen en tropische cyclonen, overstromingen, droogte, en zeespiegelstijging.

Nutsvoorzieningen, de watercyclus verandert op belangrijke manieren als het klimaat verandert. Theorie en modellen suggereren dat naarmate de aarde opwarmt, de mondiale waterkringloop wordt versterkt, d.w.z., meer water verdampt uit de oceaan, en bijgevolg, de neerslag neemt toe, ook. Toch was de observationele bevestiging van deze voorspelling moeilijk, aangezien veranderingen in de watercyclus in het verleden slecht werden waargenomen vanwege de moeilijkheid om verdamping en neerslag op wereldschaal te meten en de complexiteit van hun ruimtelijke en temporele variabiliteit.

De nieuwe studie, gepubliceerd in de Tijdschrift voor Klimaat , overwint veel van de eerdere beperkingen en leidt een nieuwe schatting af van de verandering in de watercyclus op basis van gegevens over het zoutgehalte sinds 1960. ze leverden sterk nieuw bewijs dat de wereldwijde watercyclus de afgelopen 50 jaar aanzienlijk is versterkt, theorie en modellen bevestigen. De studie wordt geleid door Lijing Cheng van het Institute of Atmospheric van de Chinese Academie van Wetenschappen, die samenwerkte met een groep internationale wetenschappers van het National Center for Atmospheric Research, ONS.; ETH Zürich; Universiteit van St. Thomas, ONS.; Staatsuniversiteit van Pennsylvania, ONS.

"Verandering van het zeezoutgehalte kan worden gebruikt om de verandering in de watercyclus te schatten, omdat het de wijziging van de wereldwijde uitwisseling van zoetwater aan het oppervlak onthult:verdamping brengt zoet water uit de oceaan naar de atmosfeer en verhoogt het zoutgehalte van de oceaan; neerslag brengt meer zoet water in de oceaan en vermindert het zoutgehalte. Bijgevolg, veranderingen in het zoutgehalte integreren effecten over brede gebieden en vormen een uitstekende indicator voor veranderingen in de watercyclus, ' zei Lijing Cheng.

"Echter, aangezien eerdere datasets over zoutgehalte ernstige vooroordelen of tekortkomingen vertonen, we hadden betere gegevens over het zoutgehalte nodig. Deze studie levert sinds 1960 nieuwe maandelijkse gerasterde saliniteitsvelden op voor de bovenste 2000 meter. " John Abraham zei. "Om interpolatie uit te voeren over data schaarse intervallen en regio's, de methode maakt gebruik van informatie over de spatio-temporele co-variabiliteit van het zoutgehalte uit de historische gekoppelde klimaatmodelsimulaties. De methode wordt dan streng gecontroleerd."

"Het nieuwe product is duidelijk betrouwbaarder voor het onderzoeken van veranderingen in het zoutgehalte op de lange termijn, omdat we laten zien dat deze nieuwe saliniteitsreconstructie een veel betere continuïteit heeft door veranderingen in het waarnemingssysteem (van hoogtemeters op satellieten en profileringsdrijvers (Argo) in de oceaan, " zei co-auteur Kevin Trenberth van NCAR. "De nieuwe gegevens tonen aan dat het bestaande zoutgehaltepatroon is versterkt. Met andere woorden, 'het vers wordt verser, en het zoute wordt in een groot deel van de oceaan zouter. Ook, we laten zien, Voor de eerste keer, dat de gemiddelde trend van het zoutgehalte van de oceaan van nul tot 2000 meter diepte wijst op verkoeling in bijna de hele Stille Oceaan, brede verzilting in de lage en middelste breedtegraden van de Atlantische Oceaan, uitgesproken verfrissing in de Noord-Atlantische Oceaan, en contrasten tussen de Noord- en Zuid-Indische oceaan."

De verandering van het zoutgehalte is ruimtelijk gecompliceerd. Deze studie gebruikt een eenvoudige index om deze veranderingen te synthetiseren, de saliniteitscontrast (SC) -index genoemd, die wordt gedefinieerd als het verschil tussen het zoutgehalte gemiddeld over gebieden met een hoog en laag zoutgehalte. "Deze statistiek biedt een eenvoudige maar krachtige manier om de waargenomen veranderingen in het zoutgehalte te synthetiseren, " zei Nicolas Gruber, een co-auteur van deze studie van ETH. "We laten zien dat het zoutgehalte van nul tot 2000 meter is versterkt met 1,6% en het zoutgehalte van het oppervlak is toegenomen met 7,5%. We laten ook zien dat deze toename te wijten is aan menselijke invloed, en dit antropogene signaal heeft de natuurlijke achtergrondvariabiliteit overschreden."

Op basis van de nieuwe gegevens over het zoutgehalte is een verbeterde schatting gemaakt van de wereldwijde verandering in de watercyclus. saliniteitscontraststatistieken en modelsimulaties. Daaruit blijkt dat de waterkringloop al sinds 1960 met 2 tot 4% per graad Celsius is versterkt (Figuur 1). "Ons op de oceaan gebaseerde resultaat is in grote lijnen consistent met veel recente atmosferische schattingen en versterkt het bewijs dat de wereldwijde watercyclus is geïntensiveerd door de opwarming van de aarde, " zei John Fasullo van NCAR, ONS.

Dit resultaat heeft belangrijke implicaties voor het toekomstige klimaat. In een wereld die +2 °C is opgewarmd (de bovengrens van de doelstelling van het Akkoord van Parijs), de watercyclus wordt met 4~8% versterkt. Deze versterking zal nog sterker zijn als de aërosoleffecten in de toekomst kleiner zijn dan nu (d.w.z. als de luchtvervuiling kan worden gecontroleerd). Bijgevolg, er zal sterkere verdamping zijn:de drogere regio's zullen nog droger worden en de kans op verergering van droogte verder vergroten.

Droogtes hebben gevolgen voor vee en gewassen en verhogen het risico op soms dodelijke bosbranden in veel regio's, inclusief de VS, China, Australië, Brazilië en andere landen, ernstige risico's voor de voedselveiligheid en de menselijke gezondheid met zich meebrengen. Er zal ook een sterk verhoogd risico op zware en extreme regenval zijn. De meer intense regenbuien veroorzaken grote problemen zoals extreme overstromingen over de hele wereld. De regenval die gepaard gaat met tropische cyclonen en orkanen zal blijven groeien en niet alleen de schade aan kust- en kleine eilandgemeenschappen vergroten, maar ook landinwaarts (zoals in orkaan Isaias).

"Deze studie is een belangrijke vooruitgang in het veld, " zei Michael Mann van de Pennsylvania State University, VS:"Ten eerste, de nieuwe, nauwkeurigere schattingen van veranderingen in het zoutgehalte bieden een betere basis voor vergelijking met simulaties van klimaatmodellen. Ten tweede, de saliniteitscontrastindex biedt een belangrijke maatstaf voor de impact van klimaatverandering op de wereldwijde waterhydrologische cyclus en helpt het signaal te onderscheiden. We ontdekken dat het iets meer dan een decennium duurt om het signaal van klimaatverandering te isoleren van achtergrondruis in deze specifieke maatstaf, wat suggereert dat het op grotere schaal moet worden gebruikt door de klimaatonderzoeksgemeenschap."