De aarde draagt ​​veel tekenen van menselijke invloed, van een opwarming die de pre-industriële temperaturen overschrijdt tot een stijgende zee. Voeg toe aan die lijst, nu, de menselijke invloed op de timing van de watercyclus van de aarde, onthuld door een nieuwe studie onder leiding van onderzoekers van het Pacific Northwest National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy.

Het onderzoek, deze week gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Klimaatverandering , pelt lagen klimatologische ruis weg om een ​​duidelijk signaal bloot te leggen:van 1979 tot 2019, toename van broeikasgassen en vermindering van door mensen gegenereerde aerosolen veroorzaakten een vertraging van ongeveer vier dagen in seizoensgebonden regenval boven tropisch land en de Sahel. De vertraging kan een vertraagde productie van gewassen betekenen, verergerde hittegolven, en verergerde bosbranden, onder andere gevolgen.

"De opwarming van de aarde die we hebben gezien, is al met veel vertrouwen toegeschreven aan menselijke activiteiten, " zei atmosferische wetenschapper Ruby Leung, die co-auteur was van de studie. "Maar, historisch, we zijn er niet erg in geslaagd om de voetafdruk van menselijke activiteit in de hydrologische cyclus vast te stellen. Deze studie laat zien dat, Ja, het latere begin van de moessonregens, gecombineerd met toekomstige opwarming geprojecteerd door klimaatmodellen, is al naar voren gekomen."

Meer vocht

Ironisch, de regenvertraging wordt veroorzaakt door een steeds vochtiger wordende atmosfeer. Terwijl broeikasgassen het aardoppervlak opwarmen, meer waterdamp komt in de atmosfeer terecht. Dit toegevoegde vocht verhoogt de hoeveelheid energie die nodig is om de atmosfeer te verwarmen als de lente overgaat naar de zomer, die de timing van regenseizoenen kan verschuiven.

"Als er meer waterdamp in de atmosfeer is, het wordt meer oceaanachtig, " zei aardwetenschapper en eerste auteur Fengfei Song. "En we weten dat de oceaan er langer over doet om op te warmen dan de atmosfeer. Meer vocht betekent dat het langer duurt voordat de atmosfeer energie opneemt en regen produceert."

Door mensen gegenereerde aerosolen, zoals de deeltjes die vrijkomen bij de verbranding van fossiele brandstoffen, hebben de neiging om zonlicht te weerkaatsen. Deze koelen de atmosfeer af en ondergraven de opwarmingstrend veroorzaakt door broeikasgassen.

Maar, aangezien de aerosolconcentraties blijven dalen door inspanningen om de luchtkwaliteit te verbeteren, een deel van dat verkoelende effect gaat verloren, die zowel de opwarming als de vertraging van de moessonregens in de afgelopen decennia heeft doen toenemen, volgens de studie.

Als de aerosolconcentraties blijven dalen en de broeikasgasconcentraties blijven stijgen, de vertraging zal in de toekomst langer worden, zei Leung. De auteurs van de studie projecteren dat, tegen het einde van de eeuw, het regenseizoen kan verder worden vertraagd met meer dan vijf dagen boven noordelijk tropisch land en meer dan acht dagen boven de Sahel.

"Voor de moessonregio's, zoals Indië, met een agrarische economie, " zei Leung, "een vertraagd begin van zomerse regenval kan de gewasproductie verwoesten en het levensonderhoud van grote populaties in gevaar brengen, tenzij boeren de veranderingen op de lange termijn herkennen en zich aanpassen aan de zeer variabele begindatum van de moesson."

Wat is de hydrologische cyclus?

Het meeste water op aarde ligt in de oceaan. Zonlicht verwarmt de zee, en een deel van dat water stijgt van het oppervlak op als damp. Die waterdamp, samen met water verdampt uit planten en water verdampt uit de bodem, kan condenseren en wolken en regenval produceren wanneer het opstijgende lucht ontmoet.

Stijgende luchtstromen zijn het sterkst in de tropen, waar de zonnestraling het sterkst is. Kijk vanuit de ruimte naar onze planeet en je zou het product zien van deze sterke, vochtrijke luchtstromen:de kenmerkende regenband van de aarde, krachtig met stormen en buien, om de planeet om het midden heen.

Naarmate de seizoenen verschuiven en de zon migreert tussen de hemisferen, de regenband beweegt. Als de band land bereikt, het markeert het begin van het moessonseizoen, het leveren van voldoende watervoorziening voor zowel tropische bossen als de grote populaties die er in en in de buurt van leven.

In een wereld die warmer is geworden door menselijke activiteit, een meer met vocht beladen atmosfeer slaat meer energie op, het vertragen van de beweging van de regenband en het begin van moessonregens.

Een signaal onder ruis

Onderzoekers projecteerden ongeveer tien jaar geleden voor het eerst de regenvertraging door klimaatmodellering. In staat zijn om te wijzen op de vertraging binnen het waarnemingsrecord, echter, uitdagend gebleken. Men meet niet zomaar de mondiale neerslag; de moeilijkheid, zei Leung, is tweeledig.

Eerst, het ontwarren van door de mens veroorzaakte invloed van de dagelijkse of jaar-op-jaar variabiliteit in het klimaat op aarde is zwaar werk. Denk aan een poging om de kenmerkende geluidsgolf van een enkele stem te lokaliseren in een opname vol achtergrondgebabbel.

"Temperatuur en neerslag zijn niet elk jaar hetzelfde, "zei Leung. "Er is een enorme hoeveelheid variabiliteit."

De tweede uitdaging komt voort uit het verzamelen van gegevens. Waar het historische record van de mondiale temperatuur al lang bestaat, gegevensrijk, en direct gemeten, het record van wereldwijde neerslag is relatief kort en opgezadeld door onzekerheid.

Satellieten meten de wereldwijde neerslag indirect door energie te detecteren die wordt weerkaatst door wolken en regendruppels, wat een zekere mate van onzekerheid met zich meebrengt. Het wijdverbreide gebruik van satellieten begon eind jaren zeventig, het verlaten van een record van slechts enkele decennia.

Het blootleggen van het vertragingssignaal dat begraven lag in het lawaai van klimatologische variabiliteit kwam toen wereldwijde neerslaggegevens steeds meer beschikbaar kwamen en klimaatmodellen robuuster werden. Door acht observationele datasets te gebruiken in combinatie met 243 simulaties gemaakt via meerdere modellen, de auteurs van het onderzoek waren eindelijk in staat om aan te tonen dat de regenval inderdaad vertraagd was in de lente op het noordelijk halfrond.

Een groot deel van de seizoensverschuiving was het gevolg van de economische ontwikkeling na de Tweede Wereldoorlog die leidde tot een verhoogde uitstoot van broeikasgassen en, vervolgens, een vermindering van de uitstoot van aerosolen vanaf de jaren tachtig, volgens de studie. Menselijke activiteit was niet de enige oorzaak van de vertraging, echter. Decadale temperatuurvariabiliteit van het zeeoppervlak, onder andere factoren, heeft mogelijk ook bijgedragen aan de seizoensverschuiving.