Die zunehmende atmosphärische Feuchtigkeit könnte kritische Wettermuster über Afrika verändern und es erschweren, Vorläufer vieler atlantischer Hurrikane zu bilden, so eine neue Studie, die diesen Monat veröffentlicht wurde.

Das Forschungsteam, geleitet von Wissenschaftlern der US-amerikanischen National Science Foundation (NSF) und des National Center for Atmospheric Research (NCAR), verwendete ein innovatives Modell, das Hochauflösungs-Simulationen der Hurrikanbildung ermöglicht. Dies ermöglichte es den Forschern, die Auswirkungen der erhöhten regionalen Feuchtigkeit über Afrika zu untersuchen, die die Quelle von Wettersystemen ist, die später Hurrikane über dem Atlantik erzeugen.

Frühere Forschungen deuteten darauf hin, dass wärmere Ozeane und eine feuchtere Atmosphäre intensivere Hurrikane mit mehr Niederschlag verursachen könnten. Wie jedoch die atmosphärische Feuchtigkeit, die in einem wärmeren Klima voraussichtlich zunehmen wird, die Hurrikanbildung selbst beeinflussen könnte, wurde bisher nicht im Detail untersucht.

Die Forscher stellten fest, dass eine feuchtere Umgebung schwächere und langsamere afrikanische Ostwellen oder Störungen erzeugt, die die primären Vorläufer oder "Samen" für Hurrikane im Atlantik sind. Die Zugabe von Feuchtigkeit verschob den Ort der Stürme innerhalb der Welle, was das Wachstum der Welle erschwerte. Die erhöhte Feuchtigkeit verlangsamte auch die Bewegung der Welle, was zu einer schwächeren und verzögerten Bildung von Hurrikansamen führte, wenn diese die östlichen atlantischen Gewässer erreichten.

“Signifikante Arbeiten in den letzten zwei Jahrzehnten haben die Rolle der tiefen feuchten Konvektion bei der Erklärung der Entwicklung afrikanischer Ostwellen hervorgehoben,” sagte die NSF NCAR-Wissenschaftlerin und Hauptautorin Kelly Núñez Ocasio. “Aber die genaue Rolle der Feuchtigkeit erwies sich als etwas schwer fassbar. Mit der Entwicklung neuer Modellierungsfähigkeiten konnte ich mich auf die Rolle der Feuchtigkeit bei der Zyklogenese aus Hurrikansamen konzentrieren.”

Die Studie wurde von der NSF NCAR finanziert und im Journal of Advances in Modeling Earth Systems veröffentlicht. Núñez Ocasio führte die Forschung im Rahmen des NSF NCAR Advanced Study Program durch, das Absolventen und Postdoktoranden ermöglicht, sich auf neue Wissenschaftsbereiche zu konzentrieren.

Neue Modellierungsmethoden
Die Geburt von Hurrikanen und anderen tropischen Wirbelstürmen, bekannt als Zyklogenese, ist ein komplexer Prozess, bei dem gleichzeitig wetterbedingte Ereignisse kleiner und großer Skalen stattfinden. Diese Komplexität erschwert das Studium und die Modellierung der Entstehung tropischer Wirbelstürme. Die meisten Klimamodelle bieten nur ein grobes Bild davon, was bei lokalisierten Wetterbedingungen passiert, was es schwierig macht, die Rolle einzelner Zutaten wie Feuchtigkeit zu verstehen, die sich vermischen, um die Zyklogenese zu erzeugen.

Um dieses Problem zu lösen, wandte sich das Forschungsteam dem Model for Prediction Across Scales (MPAS) zu. MPAS hat die Fähigkeit, Wetter lokal und global zu modellieren. Diese Fähigkeit ermöglichte es Núñez Ocasio und ihren Kollegen, die globale Feuchtigkeit zu erhöhen und zu simulieren und dann das Bild zu verkleinern, um zu sehen, wie diese Feuchtigkeit die lokalisierten Wetterereignisse beeinflusst, die zur Entstehung tropischer Wirbelstürme führen.

Die Forscher begannen das Experiment, indem sie MPAS verwendeten, um eine feuchtigkeitsgetriebene afrikanische Ostwelle zu reproduzieren, die 2006 zum Hurrikan Helene wurde. Das Team nutzte diese Grundlage, um Feuchtigkeit hinzuzufügen oder zu entfernen und zu untersuchen, was bei diesen Veränderungen passierte.

“Als ich die Feuchtigkeit erhöhte, sahen wir mehr Konvektion und Stürme, wie erwartet; jedoch fanden wir heraus, dass die Wellen Schwierigkeiten hatten, sich mit der intensiveren und tieferen Konvektion zu paaren,” sagte Núñez Ocasio. “Mit erhöhter Feuchtigkeit verlagerte sich die Energiequelle für tropische Zyklonsamen weiter nach Norden und weg, wodurch die kinetische Energie, die der afrikanischen Ostwelle zur Verfügung stand, reduziert wurde, was zu schwachen, energiearmen tropischen Zyklonsamen führte.”

Das Studium der Evolution tropischer Wirbelstürme nach dieser Anfangsphase lag außerhalb des Rahmens dieser Studie. Es ist weitere Forschung erforderlich, um herauszufinden, ob diese schwächeren Samen zu schwächeren tropischen Wirbelstürmen und Hurrikanen führen oder ob sie einfach mehr Zeit brauchen, um sich zu bilden.

Die Bedingungen, die zur Bildung tropischer Wirbelstürme führen, sind komplex, aber die Forscher hoffen, dass diese neuen Modellierungsmethoden zu besseren Vorhersagen führen werden. Zum Beispiel beginnt Núñez Ocasio, Simulationen durchzuführen, bei denen sie andere atmosphärische Variablen ändert, die für die Erzeugung tropischer Wirbelstürme entscheidend sind.

“Zusätzlich zur Feuchtigkeit ändere ich auch andere Variablen im Modell, um ein zukünftiges Klimaszenario realistischer zu reproduzieren, in Zusammenarbeit mit Erin Dougherty, Wissenschaftlerin des NSF NCAR-Projekts,” sagte sie. “Bis jetzt sehe ich Ähnlichkeiten mit den Ergebnissen dieser Studie, selbst wenn ich diese anderen bedeutenden Teile ändere.”

Quelle: University Corporation for Atmospheric Research