Hvorfor Middelhavet er et hotspot for klimaændringer

Selvom globale klimamodeller varierer på mange måder, de er enige om dette:Middelhavsregionen vil blive betydeligt tørrere i de kommende årtier, potentielt set 40 procent mindre nedbør i vinterens regntid.

En analyse foretaget af forskere ved MIT har nu fundet de underliggende mekanismer, der forklarer de unormale virkninger i denne region, især i Mellemøsten og i det nordvestlige Afrika. Analysen kunne hjælpe med at forfine modellerne og tilføje sikkerhed til deres fremskrivninger, som har væsentlige konsekvenser for forvaltningen af ​​vandressourcer og landbrug i regionen.

Studiet, offentliggjort i sidste uge i Tidsskrift for Klima , blev udført af MIT kandidatstuderende Alexandre Tuel og professor i civil- og miljøteknik Elfatih Eltahir.

De forskellige globale cirkulationsmodeller for Jordens skiftende klima er enige om, at temperaturerne stort set overalt vil stige, og de fleste steder vil nedbør også, dels fordi varmere luft kan transportere mere vanddamp. Imidlertid, "Der er en stor undtagelse, og det er middelhavsområdet, Eltahir siger, som viser det største fald i forventet nedbør af enhver landmasse på Jorden.

"Med alle deres forskelligheder, modellerne ser alle ud til at være enige om, at dette kommer til at ske, " han siger, selvom de er forskellige med hensyn til størrelsen af ​​faldet, spænder fra 10 procent til 60 procent. Men ingen havde tidligere været i stand til at forklare hvorfor.

Tuel og Eltahir fandt ud af, at denne forventede udtørring af Middelhavsområdet er et resultat af sammenløbet af to forskellige effekter af et opvarmende klima:en ændring i dynamikken i den øvre atmosfæres cirkulation og en reduktion i temperaturforskellen mellem land og hav. Ingen af ​​faktorerne i sig selv ville være tilstrækkelige til at tage højde for den unormale reduktion i nedbør, men i kombination kan de to fænomener fuldt ud forklare den unikke tørretrend, der ses i modellerne.

Den første effekt er et storstilet fænomen, relateret til kraftige højhøjdevinde kaldet midlatitude jetstream, som driver en stærk, stabilt vest-til-øst vejrmønster i hele Europa, Asien, og Nordamerika. Tuel siger, at modellerne viser, at "en af ​​de robuste ting, der sker med klimaændringer, er, at når du øger den globale temperatur, du vil øge styrken af ​​disse midlatitude jetfly."

Men på den nordlige halvkugle, disse vinde løber ind i forhindringer, med bjergkæder inklusive Rockies, Alperne, og Himalaya, og disse giver kollektivt en slags bølgemønster til denne stabile cirkulation, resulterer i skiftende zoner med højere og lavere lufttryk. Højt tryk er forbundet med klart, tør luft, og lavtryk med vådere luft og stormsystemer. Men efterhånden som luften bliver varmere, dette bølgemønster bliver ændret.

"Det skete lige, at geografien af, hvor Middelhavet er, og hvor er bjergene, påvirker mønsteret af luftstrøm højt i atmosfæren på en måde, der skaber et højtryksområde over Middelhavet, ", forklarer Tuel. Det højtryksområde skaber en tør zone med lidt nedbør.

Imidlertid, denne effekt alene kan ikke forklare den forventede udtørring af Middelhavet. Det kræver tilføjelse af en anden mekanisme, reduktion af temperaturforskellen mellem land og hav. Den forskel, som hjælper med at drive vind, vil også blive stærkt reduceret af klimaændringer, fordi landet varmes op meget hurtigere end havene.

"Det, der virkelig er anderledes ved Middelhavet sammenlignet med andre regioner, er geografien, " siger Tuel. "Dybest set, du har et stort hav omgivet af kontinenter, som ikke rigtig forekommer andre steder i verden." Mens modeller viser, at de omkringliggende landmasser opvarmes med 3 til 4 grader Celsius i løbet af det kommende århundrede, selve havet bliver kun opvarmet med omkring 2 grader eller deromkring. "I bund og grund, forskellen mellem vandet og jorden bliver mindre med tiden, " han siger.

At, på tur, forstærker trykforskellen, tilføjer til højtryksområdet, der driver et cirkulationsmønster med uret af vinde omkring Middelhavsområdet. Og på grund af de særlige forhold ved lokal topografi, fremskrivninger viser, at de to områder, der er hårdest ramt af tørringstendensen, vil være det nordvestlige Afrika, inklusive Marokko, og den østlige Middelhavsregion, herunder Tyrkiet og Levanten.

Den tendens er ikke kun en fremskrivning, men er allerede blevet tydeligt i de seneste klimatendenser i Mellemøsten og det vestlige Nordafrika, siger forskerne. "Dette er områder, hvor vi allerede registrerer fald i nedbør, " siger Eltahir. Det er muligt, at disse nedbørsfald i en allerede udtørret region endda kan have bidraget til den politiske uro i regionen, han siger.

"Vi dokumenterer fra den observerede registrering af nedbør, at denne østlige del allerede har oplevet et betydeligt fald i nedbør, " siger Eltahir. Det faktum, at de underliggende fysiske processer nu er forstået, vil være med til at sikre, at disse fremskrivninger bør tages alvorligt af planlæggere i regionen, han siger. Det vil give meget større selvtillid, han siger, ved at sætte dem i stand til at "forstå de nøjagtige mekanismer, hvorved denne ændring vil ske."

Eltahir har arbejdet med offentlige myndigheder i Marokko for at hjælpe dem med at omsætte denne information til konkret planlægning. "Vi forsøger at tage disse fremskrivninger og se, hvad indvirkningen ville være på tilgængeligheden af ​​vand, " siger han. "Det vil potentielt have stor indflydelse på, hvordan Marokko planlægger sine vandressourcer, og også hvordan de kunne udvikle teknologier, der kunne hjælpe dem med at lindre disse påvirkninger gennem bedre forvaltning af vand i feltskalaen, eller måske gennem præcisionslandbrug ved hjælp af højere teknologi."

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT-forskning, innovation og undervisning.