Die Ozeane tragen entscheidend dazu bei, das Klima der Erde zu regulieren. Doch wie wirkt sich die Erwärmung der Weltmeere durch den Klimawandel auf Niederschläge und Stürme aus? Eine Studie zeigt nun, dass eine Erwärmung der oberen Wasserschichten im Indopazifik den ostasiatischen Monsun verstärkt. Weil das Meer mehr Wärme und Wasserdampf an die Atmosphäre abgibt, wird diese feuchter und kann häufigere und stärkere Regenfälle auslösen. Das hat Einfluss auf das regionale und globale Hydroklima.

Das Indopazifische Wärmebecken (IPWP), das den westlichen Teil des Pazifiks und den östlichen Indischen Ozean umfasst, ist die am weitesten ausgedehnte Ansammlung warmen Wassers auf der Erde. Mit Oberflächentemperaturen, die ganzjährig oberhalb von 28 Grad Celsius liegen, gibt das IPWP große Mengen an Wasserdampf und Wärme an die Atmosphäre ab, und sorgt so unter anderem dafür, dass tropische Stürme mit starken Niederschlägen entstehen. Auch der asiatische Monsun und seine oft starken Regenfälle werden von dieser Wärmezone beeinflusst.

Blick in die Vergangenheit

„Das Indopazifische Wärmebecken wirkt wie eine Dampf- und Wärmemaschine für das globale Klima“, erklärt ein Team um Zhimin Jian von der Tongji Universität in Shanghai. „Der Wärmegehalt seiner oberen Wasserschichten spielt eine besonders wichtige Rolle für den Energiefluss und die hydrologischen Zyklen der Erdoberfläche.“ Umso wichtiger ist es daher, die Veränderungen des IPWP und seine möglichen Auswirkungen zu verstehen. Messdaten zeigen, dass sich diese indopazifische Wärmezone durch den menschengemachten Klimawandel und die damit einhergehende Erwärmung der Ozeane in den letzten Jahrzehnten rapide ausgedehnt hat. Zeitgleich nahmen die Häufigkeit und Intensität tropischer Stürme zu.

„Die modernen Beobachtungen können allerdings nur zeitlich begrenzte Reaktionen verzeichnen“, erklären die Wissenschaftler. „Für ein tieferes Verständnis ist es daher von entscheidender Bedeutung, einen Blick in die Vergangenheit zu werfen und die Beziehungen zwischen den Schwankungen der Wassertemperatur im äquatorialen Pazifik und dem tropischen Hydroklima anhand von Paläoklimaaufzeichnungen zu ermitteln.“ Um dies zu erreichen, rekonstruierten Jian und sein Team für die letzten 360.000 Jahre die Temperatur der oberen Wasserschichten des Indopazifischen Wärmebeckens bis zu einer Tiefe von 200 Metern. Dabei halfen ihnen die Überreste kalkhaltiger Meeresorganismen, die je nach Wassertemperatur unterschiedlich viel Calcium und Magnesium einlagern. Die daraus gewonnenen Informationen kombinierten die Forscher mit Klimamodellen und verglichen sie mit Daten zur Stärke des ostasiatischen Monsuns im gleichen Zeitraum.

Ozeanwärme beeinflusst Monsun

Das Ergebnis: Ebenso wie die kurzfristigen Beobachtungen von heute nahelegen, führte auch in den vergangenen 360.000 Jahren ein erhöhter Wärmegehalt des Indopazifischen Wärmebeckens zu stärkerem Monsunregen in Ostasien. „Unsere Studie legt nahe, dass Änderungen in der thermischen Struktur des westlichen Pazifiks die Abgabe von Feuchtigkeit, latenter Wärme, und Niederschlag über Ostasien kontrollieren“, fasst Co-Autor Mahyar Mohtadi vom MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen zusammen. „Der Temperaturgradient zwischen verschiedenen Breitengraden steuert nicht nur die Energieaufnahme vom tropischen Pazifik, sondern auch, wie Winde die Feuchtigkeit aus dem Ozean an Land tragen.“

Die Daten zeigen, dass die damalige Erwärmung des Ozeans und damit auch die Stärke des Monsuns vor allem vom Einfallswinkel der Sonnenstrahlung bestimmt wurde. So schwankten sowohl die Wassertemperaturen als auch die Monsunstärke in Einklang mit Verschiebungen in der Erdumlaufbahn, die etwa alle 23.000 Jahre auftreten und die Verteilung der einfallenden Sonnenstrahlung in jedem Breitengrad verändern.

Wichtig für globale Klimaregulation

„In unseren Simulationen, die das Rotationsverhalten der Erde berücksichtigen, geht ein Anstieg der Temperaturen der oberen Wasserschichten des IPWP mit einer Freisetzung latenter Wärme und einem Anstieg der Niederschlagsrate einher“, berichten die Autoren. „Das bedeutet, dass mehr ozeanische Wärme auf die monsunalen Kontinente übertragen und für den weiteren polwärts gerichteten atmosphärischen Wärmetransport freigegeben wird.“ Die Wassertemperaturen im Indopazifischen Wärmebecken und der ostasiatische Monsun sind somit auch entscheidend an der Regulation des globalen Hydroklimas beteiligt. Die Erkenntnisse können aus Sicht der Autoren dazu beitragen, zukünftige Klimaveränderungen präziser zu prognostizieren.

Quelle: Zhimin Jian (Tongji Universität, Shanghai, China) et al., Nature, doi: 10.1038/s41586-022-05302-y

© wissenschaft.de – Elena Bernard