Vestafrika varmer, men luftbåren støv holder det røde hav køligt

Det Røde Hav ligger mellem Nordafrika og Den Arabiske Halvø, verdens største støvkildeområder. Sommervind pumper støv fra Sahara og arabiske ørkener ned ad en indsnævret bjergkantet passage, får det til at ophobes over det sydlige Røde Hav. Støv suspenderet som aerosolpartikler i atmosfæren kan påvirke klimaet ved at ændre balancen mellem sollys absorberet på jordens overflade og varmeenergi, der stråler tilbage til rummet. Dette er kendt som strålende tvang.

"Vi viser, at sommerforholdene over Det Røde Hav producerer verdens største aerosolstrålende forcerende1, og alligevel blev støvets indvirkning på Det Røde Hav aldrig undersøgt - det var simpelthen ukendt, "siger Sergey Osipov, postdoktor og medforfatter med sin vejleder Georgiy Stenchikov. Simuleringer afslører, at støv køler og opfrisker Det Røde Hav, muligvis beskytte koralrev mod de skadelige virkninger af havopvarmning på grund af klimaændringer.

Et overraskende fund vedrører biologisk produktivitet. "Støvaflejring tilføjer næringsstoffer, "forklarer Osipov." Men vi oplever, at støvstrålende forceringer bremser Rødehavets cirkulation og reducerer den vigtigste næringsstofforsyning til Det Røde Hav gennem Bab-el Mandeb-strædet. Nettoeffekten på den samlede bioproduktivitet mangler at blive fastslået. "

Store vulkanudbrud, såsom udbruddet af Mount Pinatubo i Filippinerne i 1991, injicere store mængder svovldioxid i den øvre atmosfære, hvor det omdannes til bittesmå sulfat -aerosoldråber. Disse sulfat -aerosoler spredes over hele kloden, udøver en stærk strålende tvingende effekt.

Osipov og Stenchikov viste tidligere, at Pinatubo -udbruddet påvirkede det regionale klima i Mellemøsten og Røde Hav2. De har nu sammenlignet dets indvirkning med påvirkningen af ​​støv i luften1.

"Vi viser, at virkningerne af Pinatubo og støv er størst i det nordlige og sydlige Røde Hav, henholdsvis, har forskellige effekter på overflade- og dybvandskøling, "siger Osipov.

Computing i verdensklasse

Mellemøsten og Nordafrika er en ekstremt tør region, som oplever hurtige klima- og miljøændringer. At forstå de fysiske processer, der ligger til grund for regionens stærke naturlige klimavariabilitet, er vigtig for fremtidige klimaprognoser, og til at forudsige tørke og hungersnød.

"Regionens klima er meget komplekst, involverer langdistanceforbindelser-telekoblinger-og tilbagemeldinger, der er vanskelige at fange i modeller, "siger Stenchikov." Derfor arbejder vi på problemet ved hjælp af de avancerede computerressourcer, som KAUST's Supercomputing Core Laboratory leverer.

Osipov understregede, at forskningen ville have været umulig uden computerressourcer i verdensklasse leveret af KAUST. Dette gælder også for to andre nyere undersøgelser3, 4, involverer to andre forskere i gruppen.

Doktorand Evgeniya Predybaylo studerer virkningen af ​​store vulkanudbrud på en stor måde af naturlig klimavariation kaldet El Niño -Southern Oscillation (ENSO). ENSO driver ekstreme vejr- og klimahændelser og påvirker endda orkan- og tornadoaktivitet.

Forudsigelse af ENSO -begivenheder ville hjælpe folk med at forberede mulige kollaps af fiskebestande og landbrugskriser, siger Predybaylo.ENSO er notorisk svært at forudsige, men vulkanudbrud kan spille en rolle. Interessant nok, stærke ækvatoriale vulkanudbrud falder ofte sammen med en El Niño -begivenhed, ENSOs varme fase, men forholdet er komplekst og dårligt forstået, "siger Predybaylo.

I simuleringer3, ENSOs reaktion afhænger til dels af udbrudets sæsonbestemte timing:sommerudbrud fremkalder stærkere El Niños end vinter- eller forårsudbrud.

Havforholdene, der herskede på udbrudstidspunktet, spiller også en rolle. "Strålende tvang efter store udbrud resulterer generelt i overfladekøling, "forklarer Predybaylo." Dog, det tropiske Stillehav viser ofte en varmende reaktion. Vi viser, at dette skyldes ujævn ækvatorial havkøling og ændringer i passatvind. "

"Et udbrud i Pinatubo-størrelse kan delvist bestemme fasen, størrelse og varighed af ENSO, men det er afgørende at redegøre for udbrudssæsonen og havforholdene lige før udbruddet, "slutter hun.

Vestafrika satte sig for en varm forandring

En anden KAUST klimamodelleringsundersøgelse afslører potentielle ændringer i den vestafrikanske monsun (WAM) på grund af global opvarmning4. Hjem for mere end 300 millioner mennesker, Vestafrika har en landbrugsbaseret økonomi:dets fødevaresikkerhed påvirkes af WAM, gør det vigtigt at forstå nutidens og fremtidens variation.

"WAM er et svært system at modellere, fordi det involverer et komplekst samspil mellem multiscale processer, "forklarer KAUST doktorand, Jerry Raj. For at simulere WAM under nuværende og fremtidige klima, Raj brugte en sofistikeret klimamodel, der kunne redegøre for konvektiv nedbør, såvel som større processer.

Deres simuleringer indikerer, at Vestafrika generelt bliver varmere som følge af klimaændringer - forhøjede områder i Sahel og Vestsahara forventes at opleve temperaturstigninger på 4 grader Celsius eller mere ved århundredets afslutning.

Simuleringerne indikerer også stigninger i nedbør over ækvatorialatlanten og Guineas kyst, alligevel fremstår den sydlige Sahel tørre. På samme tid, Vestsahara oplever en moderat stigning i nedbør. Endelig, WAM -debut forekommer tidligere i den østlige del af regionen, men er forsinket over den vestlige del.

"Klimaprojektion er det første og det vigtigste skridt i retning af tilpasningspolitikker med det formål at undgå skadelige miljømæssige og socioøkonomiske konsekvenser, "siger Raj.