The origin of the Walker Circulation
Indem sie die herkömmliche Ansicht infrage stellt, dass ozeanisches Upwelling die Walker-Zirkulation antreibt, zeigt diese Studie auf, dass die amerikanische Landmasse und deren Orographie die grundlegenden Treiber sind, welche den absinkenden Zweig der Zirkulation verankern und den Ostpazifik abkühlen, verstärkt durch atmosphärische Rückkopplungen.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung des untenstehenden Papers. Sie wurde nicht von den Autoren verfasst oder gebilligt. Für technische Genauigkeit konsultieren Sie das Originalpaper. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Die große atmosphärische Wippe
Stellen Sie sich die Erdatmosphäre als ein riesiges, unsichtbares Förderband vor, das ständig Wärme um den Planeten herum bewegt. Einer der berühmtesten Teile dieses Bandes ist eine gewaltige Luftschleife, die sich über den Pazifik erstreckt, in der Nähe der warmen Gewässer bei Indonesien aufsteigt und über den kühleren Gewässern vor der Küste Südamerikas absinkt. Diese Schleife wird als Walker-Zirkulation bezeichnet. Sie ist wie ein riesiger atmosphärischer Motor, der die Wetterlagen für die Hälfte des Globus antreibt und alles beeinflusst, von täglichen Regenschauern bis hin zu den massiven Klimaschwankungen, die als El Niño bekannt sind.
Jahrzehntelang glaubten Wissenschaftler, genau zu wissen, wie dieser Motor startet. Die Standardgeschichte lautete, dass der Ozean selbst der Chef sei. Sie dachten, dass kaltes Wasser, das aus der Tiefsee aufsteigt (ein Prozess namens Upwelling oder Auftrieb), entlang der südamerikanischen Küste aufsteigt, einen Temperaturunterschied zwischen dem kühlen Osten und dem warmen Westen erzeugt. Dieser Temperaturunterschied sollte der Funke sein, der das Feuer entfacht, indem er die Luft im Osten nach unten zieht und sie im Westen nach oben drückt. Aber was, wenn der Ozean nicht der Einzige ist, der die Schlüssel hält? Was, wenn das Land selbst – die Kontinente und die Berge – eine viel größere Rolle beim Bau dieser riesigen Luftmaschine spielt, als wir jemals geahnt haben?
Der Ozean-Mythos und die Realität des Landes
In einer neuen Studie beschlossen die Forscher Moritz Günther und Sarah Kang vom Max-Planck-Institut für Meteorologie, diese alte Geschichte mithilfe eines superstarken Computermodells zu testen. Betrachten Sie ihr Modell als einen digitalen Sandkasten, in dem sie Knöpfe drücken und Teile der Erde austauschen können, um zu sehen, was mit dem Wetter passiert. Sie wollten herausfinden: Wird die Walker-Zirkulation durch den kalten Auftrieb des Ozeans angetrieben oder tatsächlich durch das Land?
Zuerst testeten sie die „Ozean-Chef“-Theorie. In ihrer Simulation nahmen sie das übliche Muster, bei dem der Ozean Wärme ungleichmäßig absorbiert (den Osten stärker abkühlt als den Westen), und glätteten es aus, sodass die Wärmeaufnahme des Ozeans über den gesamten Pazifik hinweg gleichmäßig war. Wenn die alte Theorie richtig wäre, hätte dies die Walker-Zirkulation stoppen müssen, was dazu geführt hätte, dass der Motor stottert und zum Stillstand kommt. Doch überraschenderweise geriet der Motor kaum ins Straucheln. Selbst ohne diese spezielle Ozeankühlung wurde die Zirkulation nur um 10 % schwächer. Es stellt sich heraus, dass der Auftrieb des Ozeans nicht der Hauptgrund für die Existenz der Walker-Zirkulation ist.
Dann versuchten die Forscher etwas viel Drastischeres. Sie löschten die Amerikas – Nord- und Südamerika – digital aus und verwandelten den gesamten Kontinent in einen flachen Ozean. Sie probierten auch eine Version aus, bei der sie das Land behielten, aber alle Berge abflachten, als würde man ein zerknittertes Stück Papier glattstreichen. Das Ergebnis war eine Katastrophe für die Walker-Zirkulation. Als die Amerikas entfernt wurden, kam die Zirkulation fast vollständig zum Erliegen, die Stärke sank um etwa 80 %. Als sie lediglich die Berge abflachten, schwächte sich die Zirkulation um etwa zwei Drittel ab.
Der Gebirgsanker und der Wolkenverstärker
Wenn also nicht der Ozean der Chef ist, wer dann? Die Studie legt nahe, dass die Amerikas, und insbesondere ihre Berge, die geheimen Architekten dieser atmosphärischen Schleife sind.
So funktioniert es laut der Simulation: Das Land und die Berge der Amerikas wirken wie ein riesiger Anker für die Wettersysteme. Die Präsenz des Kontinents hilft dabei, Hochdruckgebiete (subtropische Hochs) über dem Pazifik festzuhalten. Diese Hochdrucksysteme wirken wie ein Ventilator, der kühle Luft aus dem Süden in Richtung Äquator drückt. Diese kühle Luft kühlt den östlichen Pazifik ab und erzeugt so das kalte Wasserkontingent, das benötigt wird, damit die Luft absinkt.
Aber die Geschichte endet hier nicht. Sob falls das Land diesen Kühlprozess in Gang setzt, hat die Atmosphäre eine Möglichkeit, ihn noch weiter zu verstärken. Während die Luft absinkt und austrocknet, verändert sie die Wolken und den Wasserdampf auf eine Weise, die wie eine Rückkopplungsschleife wirkt. Die Studie fand heraus, dass diese „radiativen Rückkopplungen“ – im Gru
wesentlichen die Art und Weise, wie Wolken und Wasserdampf Wärme einfangen oder reflektieren – den Kühleffekt verstärken. Tatsächlich wäre die landgetriebene Zirkulation ohne diese Reaktionen von Wolken und Wasserdampf nur halb so stark. Es ist, als ob das Land das Feuer entfacht, aber die Wolken und der Wasserdampf Benzin hineinschütten, um die Walker-Zirkulation am Brennen zu halten.
Warum dies alles verändert
Diese Forschung deutet darauf hin, dass wir die Lehrbücher umschreiben müssen. Die Walker-Zirkulation ist nicht nur ein Tanz zwischen Luft und Meer; sie ist eine Dreier-Partnerschaft zwischen der Atmosphäre, dem Ozean und dem Land. Die Amerikas sind nicht bloß passive Zuschauer; sie sind das Fundament, das den absinkenden Zweig der Zirkulation säat.
Die Autoren merken an, dass ihre Ergebnisse zwar auf Computersimulationen basieren, sie aber eine frische Perspektive darauf bieten, warum die Walker-Zirkulation so stark und stabil ist. Es deutet auch darauf hin, dass, falls sich das Land oder die Berge in Zukunft signifikant verändern sollten, oder falls sich die Art und Weise verschiebt, wie Land und Ozean unterschiedlich aufwärmen, die gesamte Struktur dieses globalen Wettermotors reorganisiert werden könnte. Wenn Sie das nächste Mal etwas über El Niño oder globale Wetterlagen hören, denken Sie daran: Die Berge der Amerikas könnten die stillen Giganten sein, die das gesamte System zusammenhalten.
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