Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Monsun-Modell weist auf Möglichkeit abrupter Veränderungen hin

20.10.2009
Ein sich selbst verstärkender Effekt erhält derzeit Monsunwinde aufrecht, könnte die Luftzirkulation über Land und Meer jedoch auch unterbrechen.

Die regelmäßigen Niederschläge des Monsuns könnten dann von einem aufs andere Jahr oder über Monate innerhalb einer Saison ausbleiben. Starke Luftverschmutzung könnte solch einen Abbruch herbeiführen, berichten Forscher vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) in der Online-Ausgabe des Magazins "Proceedings of the National Academy of Sciences". Die globale Erwärmung erhöhe das Risiko abrupter Übergänge des Monsuns zwischen niederschlagsreichen und trockenen Phasen.

"Von der namengebenden Regelmäßigkeit der Monsunniederschläge hängt die landwirtschaftliche Nahrungsmittelversorgung von rund zwei Milliarden Menschen in Asien und Afrika ab", sagt der leitende Autor Anders Levermann. Der Name "Monsun" wurde vom arabischen Wort "Mausim" für Jahreszeit abgeleitet. Bisweilen werden jedoch extrem regenarme Monate innerhalb der Monsunsaisons beobachtet, etwa in Indien im Jahr 2002, was zu wirtschaftlichen und humanitären Problemen in den betroffenen Regionen führt. Während der letzten 11.000 Jahre schwankte die Regenintensität in Monsungebieten auch über längere Perioden extrem.

Das Team um Levermann ging nun der Frage nach, wie solche Schwankungen oder Abbrüche der Monsunzirkulationen zustande kommen können. "Unsere Analyse zeigt auf Basis von Beobachtungen, dass Monsunsysteme zwei stabile Zustände haben könnten", sagt Levermann. Zwischen beiden Zuständen seien abrupte Übergänge möglich.

Die treibende Kraft der Monsunzirkulationen sind unterschiedliche Lufttemperaturen. Im Frühling wird die Luft über Land stärker erwärmt als über dem Meer. Die warme Luft steigt auf und zieht feuchte und kühlere Luft vom Meer nach. Die über Land einsetzenden Niederschläge haben zwei Effekte: Zum einen kühlen sie die Landoberfläche, zum anderen wird aber latente Wärme freigesetzt, wenn Wasserdampf zu Regentropfen kondensiert. Je mehr feuchte Luft zum Land transportiert wird und dort abregnet, umso mehr Wärme wird freigesetzt und umso mehr feuchte Luft vom Meer nachgesogen. Diese Selbstverstärkung, die so genannte Feuchte-Advektions-Rückkopplung, erhält die Temperaturdifferenz und die Zirkulation aufrecht. Der Mechanismus ist allerdings anfällig und könnte schon bei kleinen Störungen abrupte Veränderungen verursachen, berichten die Autoren.

Sie haben nun ein konzeptionelles Monsunmodell entwickelt, das die Rückkopplung abbildet. Die zugrunde liegenden Gleichungen zeigen, dass die Sonneneinstrahlung einen Schwellenwert übersteigen muss, um eine Monsunzirkulation in Gang zu setzen. Wird dieser Schwellenwert nicht erreicht, etwa aufgrund starker Luftverschmutzung, setzt keine Zirkulation ein. Oberhalb des kritischen Wertes sind zwei stabile Zustände möglich: einer mit und einer ohne Zirkulation.

Daraus ergeben sich zwei Möglichkeiten für abrupte Übergänge zwischen den stabilen Zuständen: Klimatische Veränderungen könnten das Zirkulationssystem über den Schwellenwert führen. Der Übergang würde von einer auf die andere Monsunsaison stattfinden und der neue Zustand so lange anhalten wie die Klimaänderung. Die zweite Möglichkeit für einen abrupten Übergang besteht zwischen den beiden stabilen Zuständen oberhalb des Schwellenwertes - in dem Bereich, in dem sich die Monsunsysteme heute befinden. Innerhalb einer Saison könnte eine Abschwächung der Monsunwinde und der Freisetzung latenter Wärme über Land dazu führen, dass die Temperaturdifferenz zwischen Land und Meer zu gering wird und die Zirkulation abbricht.

Die Forscher grenzten mithilfe des Modells und anhand von Beobachtungsdaten aus den letzten 60 Jahren Schwellenwerte von Monsunsystemen in Indien, China, Bangladesch, Westafrika, Nordamerika und Australien ein. "Künftig wollen wir genauere Aussagen über die Anfälligkeit der Monsunsysteme treffen können", sagt Jacob Schewe, ein Mitautor der Studie. Die vorläufigen Abschätzungen seien noch mit großen Unsicherheiten belegt. Während fortschreitende globale Erwärmung die Niederschlagsmenge erhöhen würde, könnte zunehmende Luftverschmutzung, etwa in Indien und China, die Stabilität der dortigen Monsunsysteme einschränken. "Der Wechsel zwischen regenreichen und extrem regenarmen Monaten könnte die Anpassungsfähigkeit der Menschen in den betroffenen Regionen überfordern", sagt Schewe. Die Forscher möchten daher in weiteren Studien untersuchen, wie groß das Risiko abrupter Übergänge in den verschiedenen Monsunregionen ist.

Der Artikel "Grundlegender Mechanismus für abrupte Monsun-Übergänge" wird in Druck in einer Sonderausgabe des Magazins "Proceedings of the National Academy of Sciences" erscheinen. Die Sonderausgabe wird redaktionell von PIK-Direktor Hans Joachim Schellnhuber betreut und behandelt acht potentielle Kippelemente im Erdsystem.

Artikel: Levermann A, Schewe J, Petoukhov V, Held H (2009) Basic mechanism for abrupt monsoon transitions. Proc Natl Acad Sci USA, 10.1073/PNAS.0901414106.

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Anders Levermann
Tel.: +49 331 288 25 60
E-Mail: Anders.Levermann@pik-potsdam.de
Jacob Schewe
Tel.: +49 331 288 24 21
E-Mail: Jacob.Schewe@pik-potsdam.de

Patrick Eickemeier | idw
Weitere Informationen:
http://www.pik-potsdam.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Ökologie Umwelt- Naturschutz:

nachricht Plastik – nicht nur Müll
26.04.2017 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.

nachricht Paradiese in Gefahr: Bayreuther Studierende forschen auf den Malediven zu Plastikmüll in den Meeren
13.04.2017 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Ökologie Umwelt- Naturschutz >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

200 Weltneuheiten beim Innovationstag Mittelstand in Berlin

26.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Wie digitale Technik die Patientenversorgung verändert

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Akute Myeloische Leukämie: Ulmer erforschen bisher unbekannten Mechanismus der Blutkrebsentstehung

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Naturkatastrophen kosten Winzer jährlich Milliarden

26.04.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Zusammenhang zwischen Immunsystem, Hirnstruktur und Gedächtnis entdeckt

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie