Wie Wasserdampf die Windsysteme in der Atmosphäre beeinflusst

5. Juli 2023

IPCC- Klimamodelle geben die Änderungen des Gehalts von Wasserdampf in der untersten Atmosphärenschicht, der Troposphäre, recht gut wieder. Das gilt jedoch nicht für den Bereich der kalten Tropopause am Übergang von Troposphäre zu Stratosphäre in einer Höhe von 10 bis 15 Kilometern. Jülicher Forschern ist es nun in Zusammenarbeit mit einem internationalen Team von Wissenschaftler:innen gelungen, durch Kopplung eines Klimamodells mit einem detaillierten Transportmodell den Wasserdampfgehalt in der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre in signifikant verbesserter Übereinstimmung mit Satelliten-Messungen zu simulieren. Die Ergebnisse der Studie sind jetzt im renommierten Fachmagazin Nature Communications erschienen.

Wasserdampf ist das wichtigste natürliche Treibhausgas in der Erdatmosphäre, wobei der Anstieg von Wasserdampf in einem zukünftigen Klima über einen positiven Rückkopplungseffekt, das sogenannte Wasserdampffeedback, den Effekt der anthropogenen Treibhausgase ungefähr verdoppelt. Darüber hinaus beeinflusst der atmosphärische Wasserdampf die Zirkulation, das heißt die Windsysteme der Atmosphäre.

Durch die von den Wissenschaftler:innen simulierten Änderungen der Wasserdampfkonzentration in dieser empfindlichen Atmosphärenregion ergeben sich erhebliche Änderungen der modellierten atmosphärischen Zirkulation bis in den Bereich der bodennahen Atmosphäre. Diese dynamischen Rückkopplungen auf die Windsysteme bewirken eine Verschiebung der Subtropenjets und troposphärischen Jets aufgrund erhöhter Wasserdampfkonzentrationen in der unteren Stratosphäre. Die verbesserte Simulation des stratosphärischen Wasserdampfs kann über diese Effekte auf die atmosphärische Zirkulation also auch eine Verbesserung der Simulation von Wetter-Regimes bewirken.

Originalveröffentlichung:
Charlesworth, E., Plöger, F., Birner, T. et al. Stratospheric water vapor affecting atmospheric circulation. Nat Commun 14, 3925 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-39559-2

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