En ny undersøgelse af havets saltholdighed finder en væsentlig forstærkning af det globale vandkredsløb

Vand og dets bevægelser i eller mellem atmosfæren, land og hav definerer det globale vandkredsløb og er centralt for klimasystemet. Næsten alle vejr- og klimafænomener er på en eller anden måde knyttet til vandets kredsløb. Eksempler omfatter ekstrem nedbør under tordenvejr, orkaner og tropiske cykloner, oversvømmelse, tørke, og havniveaustigning.

Nu, vandets kredsløb ændrer sig på vigtige måder, efterhånden som klimaet ændrer sig. Teori og modeller tyder på, at mens Jorden opvarmes, det globale vandkredsløb forstærkes, dvs. mere vand fordampes fra havet, og følgelig nedbøren stiger, såvel. Alligevel har den observationelle bekræftelse af denne forudsigelse været vanskelig, siden tidligere ændringer i vandets cyklus blev dårligt observeret på grund af vanskeligheden ved at måle fordampning og nedbør på global skala og kompleksiteten af ​​deres rumlige og tidsmæssige variationer.

Den nye undersøgelse, offentliggjort i Tidsskrift for Klima , overvinder mange af de tidligere begrænsninger og udleder et nyt estimat af vandets cyklusændring baseret på saltholdighedsdata siden 1960. Ud fra dette, de leverede stærke nye beviser for, at det globale vandkredsløb er blevet væsentligt forstærket i de sidste 50 år, bekræfter teori og modeller. Undersøgelsen ledes af Lijing Cheng fra Institute of Atmospheric ved det kinesiske videnskabsakademi, som samarbejdede med en gruppe internationale videnskabsmænd fra National Center for Atmospheric Research, OS.; ETH Zürich; University of St. Thomas, OS.; Pennsylvania State University, OS.

"Ændring af havets saltholdighed kan bruges til at estimere vandets cyklusændring, fordi den afslører modifikationen af ​​globale ferskvandsudvekslinger på overfladen:Fordampning tager ferskvand fra havet ind i atmosfæren og øger havets saltholdighed; nedbør sætter mere ferskvand i havet og reducerer saltindholdet. Følgelig, Salinitetsændringer integrerer virkninger over brede områder og giver en fremragende indikator for vandcyklusændringer, " sagde Lijing Cheng.

"Imidlertid, da tidligere salinitetsdatasæt viser alvorlige skævheder eller mangler, vi havde brug for bedre saltholdighedsdata. Denne undersøgelse giver nye månedlige saltholdige felter for de øverste 2000 meter siden 1960, " sagde John Abraham. "For at udføre interpolation på tværs af datasparsomme intervaller og regioner, metoden anvender information om den rumlige og tidsmæssige samvariabilitet af saltholdighed hentet fra de historiske koblede klimamodelsimuleringer. Metoden er derefter strengt verificeret."

"Det nye produkt er klart mere pålideligt til at undersøge langsigtede ændringer i saltindholdet, da vi viser, at denne nye saltholdighedsrekonstruktion har meget bedre kontinuitet gennem ændringer i observationssystemet (fra højdemålere på satellitter og profilerende flydere (Argo) i havet, " sagde medforfatter Kevin Trenberth fra NCAR. "De nye data viser, at det eksisterende saltholdighedsmønster er blevet forstærket. Med andre ord, 'det friske bliver friskere, og det salte bliver mere salt i store dele af havet. Også, vi viser, for første gang, at den gennemsnitlige saltholdighedstendens i havet fra nul til 2000 meters dybde indikerer opfriskning i næsten hele Stillehavet, bred forsaltning i de lave og mellemliggende breddegrader Atlanterhavet, udtalt opfriskning i Nordatlanten, og kontraster mellem det nordlige og sydlige Indiske ocean."

Salinitetsændringen er rumligt kompliceret. Denne undersøgelse bruger et simpelt indeks til at syntetisere disse ændringer, kaldet saltholdighedskontrast-indekset (SC), som er defineret som forskellen mellem saltindholdet i gennemsnit over områder med høj saltholdighed og lav saltholdighed. "Denne metrisk giver et enkelt, men kraftfuldt middel til at syntetisere de observerede saltholdighedsmønsterændringer, sagde Nicolas Gruber, medforfatter til denne undersøgelse fra ETH. "Vi viser, at saltindholdet fra nul til 2000 meter er forstærket med 1,6% og overfladesaltindholdet er forstærket med 7,5%. Vi viser også, at denne stigning skyldes menneskelig indflydelse, og dette menneskeskabte signal har overskredet den naturlige baggrundsvariabilitet."

Et forbedret skøn over den globale vandcyklusændring er blevet udarbejdet baseret på de nye saltholdighedsdata, saltholdighedskontrastmålinger og modelsimuleringer. Det viser, at vandkredsløbet allerede er blevet forstærket med 2 til 4 % pr. grad Celsius siden 1960 (figur 1). "Vores havbaserede resultat er stort set i overensstemmelse med mange nyere atmosfærisk baserede estimater og styrker beviserne for, at det globale vandkredsløb er blevet intensiveret med den globale opvarmning, " sagde John Fasullo fra NCAR, OS.

Dette resultat har vigtige konsekvenser for fremtidens klima. I en verden opvarmet med +2°C (den øvre grænse for Paris-aftalens mål), vandkredsløbet vil forstærkes med 4~8%. Denne forstærkning vil være endnu stærkere, hvis aerosolpåvirkningerne er mindre i fremtiden end i dag (dvs. hvis luftforureningen kan kontrolleres). Følgelig, der vil være stærkere fordampning:De mere tørre områder vil blive endnu tørrere og yderligere øge chancerne for forværring af tørken.

Tørke påvirker husdyr og afgrøder og øger risikoen for nogle gange dødelige naturbrande i mange regioner, inklusive USA, Kina, Australien, Brasilien og andre lande, udgør en alvorlig risiko for fødevaresikkerheden og menneskers sundhed. Der vil også være stærkt øget risiko for kraftig og ekstrem regn. De mere intense regnbyger forårsager store problemer som ekstreme oversvømmelser rundt om i verden. Den nedbør, der er forbundet med tropiske cykloner og orkaner, vil fortsætte med at vokse og øge skaderne ikke kun på kystnære og små øsamfund, men også inde i landet (som i orkanen Isaias).

"Denne undersøgelse er et betydeligt fremskridt på området, " sagde Michael Mann fra Pennsylvania State University, USA:"For det første den nye, mere nøjagtige estimater af saltholdighedsændringer giver et bedre grundlag for sammenligning med klimamodelsimuleringer. For det andet Salinitet-kontrast-indekset giver et nøglemål for klimaændringernes indvirkning på det globale vand hydrologiske kredsløb og hjælper med at skelne signalet. Vi finder ud af, at det tager lidt mere end et årti at isolere klimaændringssignalet fra baggrundsstøj i denne særlige metrik, foreslår, at det bør bruges mere bredt af klimaforskningssamfundet."