Een nieuwe studie van de moessonregens op het Indiase subcontinent in de afgelopen miljoen jaar levert essentiële aanwijzingen op over hoe de moessons zullen reageren op toekomstige klimaatverandering.

De studie, gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang , ontdekte dat periodieke veranderingen in de intensiteit van de moessonregens in de afgelopen 900, 000 jaar werden geassocieerd met fluctuaties in atmosferische koolstofdioxide (CO ₂ ), continentaal ijsvolume en vochtimport uit de Indische Oceaan op het zuidelijk halfrond. De bevindingen ondersteunen de voorspellingen van klimaatmodellen dat stijgende CO ₂ en hogere mondiale temperaturen zullen leiden tot sterkere moessonseizoenen.

"We laten zien dat in de afgelopen 900, 000 jaar, hogere CO ₂ niveaus samen met bijbehorende veranderingen in ijsvolume en vochttransport werden geassocieerd met intensere moessonregens, " zei Steven Clemens, een professor in de geologische wetenschappen (onderzoek) aan de Brown University en hoofdauteur van de studie. "Dat vertelt ons dat CO ₂ niveaus en de bijbehorende opwarming waren in het verleden belangrijke spelers in de intensiteit van de moesson, die ondersteunt wat de modellen voorspellen over toekomstige moessons - dat de regenval zal toenemen met toenemende CO ₂ en opwarming van de wereldtemperatuur."

De Zuid-Aziatische moesson is misschien wel de meest krachtige uitdrukking van het hydroklimaat van de aarde, Clemens zegt, met op sommige locaties elke zomer enkele meters regen. De regens zijn van vitaal belang voor de landbouw en economie van de regio, maar kan ook leiden tot overstromingen en verstoring van de oogst in jaren dat ze bijzonder zwaar zijn. Omdat de moessons zo'n grote rol spelen in het leven van bijna 1,4 miljard mensen, begrijpen hoe klimaatverandering hen kan beïnvloeden, is van cruciaal belang.

Voor meerdere jaren, Clemens heeft met een internationaal team van onderzoekers gewerkt om de belangrijkste oorzaken van de moessonactiviteit beter te begrijpen. In november 2014, het onderzoeksteam voer aan boord van het onderzoeksschip JOIDES Resolution naar de Golf van Bengalen, voor de kust van India, om sedimentkernmonsters van onder de zeebodem terug te winnen. Die kernmonsters bewaren een record van moessonactiviteit van miljoenen jaren.

Het regenwater dat elke zomer door de moessons wordt geproduceerd, wordt uiteindelijk afgevoerd van het Indiase subcontinent naar de Golf van Bengalen. De afvoer creëert een laag verdund zeewater in de baai die bovenop de dichtere, meer zout water beneden. Het oppervlaktewater is een habitat voor micro-organismen die planktonische foraminiferen worden genoemd, die voedingsstoffen in het water gebruiken om hun schelpen te bouwen, die zijn gemaakt van calciumcarbonaat (CaNO ₃ ). Als de wezens sterven, de schelpen zinken naar de bodem en komen vast te zitten in sediment. Door kernmonsters van sediment te nemen en de zuurstofisotopen in die fossielen te analyseren, wetenschappers kunnen het zoutgehalte bepalen van het water waarin de wezens leefden. Dat saliniteitssignaal kan worden gebruikt als een indicator voor veranderende neerslaghoeveelheden in de loop van de tijd.

Andere gegevens uit de monsters vullen de foraminifera-gegevens aan. Afvloeiing van rivieren in de baai brengt sediment van het continent mee, het verstrekken van een andere indicator van de regenintensiteit. De koolstofisotopensamenstelling van plantaardig materiaal dat in de oceaan wordt gewassen en in sediment wordt begraven, biedt nog een ander regengerelateerd signaal dat veranderingen in het vegetatietype weerspiegelt. De waterstofisotoopsamenstelling van wassen op plantenbladeren varieert in verschillende regenvalomgevingen, en die signatuur kan ook worden gereconstrueerd uit sedimentkernen.

"Het idee is dat we regenval in de loop van de tijd kunnen reconstrueren met behulp van deze proxy's, en kijk dan naar andere paleoklimaatgegevens om te zien wat de belangrijke drijfveren zijn van de moessonactiviteit, "Zei Clemens. "Dat helpt ons om belangrijke vragen te beantwoorden over de factoren die de moessons aandrijven. Worden ze voornamelijk gedreven door externe factoren zoals veranderingen in de baan van de aarde, die de hoeveelheid zonnestraling van de zon veranderen, of zijn interne factoren in het klimaatsysteem zoals CO ₂ , ijsvolume en vochttransporterende winden belangrijker?"

De onderzoekers ontdekten dat perioden van intensere moessonwinden en regen de neiging hadden om pieken in atmosferische CO . te volgen ₂ en dieptepunten in het wereldwijde ijsvolume. Cyclische veranderingen in de baan van de aarde die de hoeveelheid zonlicht veranderen die elk halfrond ontvangt, speelden ook een rol bij de intensiteit van de moesson, maar op zichzelf kon de variabiliteit van de moesson niet worden verklaard. Bij elkaar genomen, de bevindingen suggereren dat moessons inderdaad gevoelig zijn voor CO ₂ -gerelateerde opwarming, die de voorspellingen van klimaatmodellen van sterker wordende moessons valideert in relatie tot hogere CO ₂ .

"De modellen vertellen ons dat in een opwarmende wereld, er komt meer waterdamp in de atmosfeer, "zei Clemens. "In het algemeen, regio's die nu veel regen krijgen, zullen in de toekomst meer regen krijgen. In termen van de Zuid-Aziaten moessons, dat komt volledig overeen met wat we in deze studie zien."