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Hydrologie: Klimamodelle unterschätzen Veränderung im Wasserhaushalt

Pazifik mit tropischem Regenband am Äquator

Durch die zunehmende Erwärmung der Atmosphäre wird auch der globale Wasserzyklus intensiver – in feuchten Regionen fallen mehr Niederschläge, während es in trockenen Gebieten noch weniger regnet. Doch wie groß der Effekt ist, darüber existieren zwei sehr unterschiedliche Vorhersagen: Thermodynamisch betrachtet sollte mit jedem Grad zusätzlicher Erwärmung die Wassermenge in der Atmosphäre um etwa sieben Prozent zunehmen, globale Klimamodelle dagegen zeigen nur einen Anstieg um ungefähr die Hälfte.

Ein Forscherteam um den australischen Klimatologen Paul Durack hat nun den Salzgehalt des Meerwassers genutzt, um die systematischen Änderungen in Verdunstung und Niederschlägen in den letzten 50 Jahren zu bestimmen. Es kommt zu dem Schluss, dass die Wassermenge in der Atmosphäre mit jedem Grad zusätzlicher Erwärmung um etwa acht Prozent ansteigt – doppelt so viel wie von Klimamodellen vorhergesagt.

Wie sich der Wasserhaushalt der Atmosphäre tatsächlich verändert, ist sehr schwer zu bestimmen, denn etwa vier Fünftel aller weltweiten Niederschläge regnen über den Ozeanen ab und sind also kaum direkt zu messen. Die Forscher konzentrierten sich deswegen auf den Salzgehalt im Oberflächenwasser großer Ozeanregionen, der sehr stark von Verdunstung und Niederschlägen abhängt. Gleichzeitig ist das Oberflächenwasser gut durchmischt, so dass kleinräumige und kurzfristige Schwankungen langfristige regionale Trends nicht verdecken. Außerdem reichen ozeanografische Messreihen viele Jahrzehnte zurück.

Aus den Salinitäten von Meeresproben zwischen 1950 und 2000 bestimmten die Forscher, wie sich der Salzgehalt in den verschiedenen Meeresregionen im Lauf der Zeit entwickelte. Das bereits bekannte Muster – salzreiche Meeresregionen werden durch mehr Verdunstung salziger, frischere Meeresregionen bekommen mehr Regen – rechneten sie in eine Zahl um, die sie PA (Pattern Amplification, Musterverstärkung) nannten. Mit Klimamodellen wiederum versuchten sie dann zu ermitteln, wie diese Musterverstärkung in der Salzigkeit des Meeres mit den Veränderungen von Verdunstung und Niederschlag zusammenhängt. Dabei erkannten sie, dass unabhängig von den Feinheiten des Modells eine Beziehung zwischen beiden Größen besteht: Die Musterverstärkung im Salzgehalt verändert sich systematisch doppelt so stark wie die Intensität von Niederschlag und Verdunstung.

Gleichzeitig unterschätzen die von Durack und Kollegen verwendeten Modelle die Veränderungen im Salzgehalt deutlich: Salzreiche Meeresgebiete werden in der Realität etwa doppelt so schnell salziger, wie die Modelle nahelegen. Daraus und aus dem von ihnen entdeckten Zusammenhang schließen die Forscher, dass auch Verdunstung und Niederschläge von höheren Temperaturen doppelt so stark beeinflusst werden wie im Modell.

Die Wassermenge in der Atmosphäre nimmt demnach pro Grad zusätzlicher Erwärmung um acht Prozent zu. Entsprechend, erklären die Forscher, werden in einer sich weiter erwärmenden Welt Niederschläge und Verdunstung global womöglich um ein Viertel zunehmen und die Unterschiede zwischen trockenen und feuchten Regionen weitaus stärker werden, mit erheblichen Folgen für Infrastruktur und Landwirtschaft.

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