För mer än ett sekel sedan, Den brittiske meteorologen Henry Blanford noterade ett samband mellan vårens snötäcke på den tibetanska platån och bergskedjan Himalaya och intensiteten av sommarmonsunsäsongen i Indien. Hundratals studier har stött detta förhållande sedan Blanford först publicerade sin hypotes 1884, upptäckt att mindre snötäcke ofta korrelerar med en blötare monsun. Men hittills, forskare har kämpat för att förklara varför detta samband mellan snötäcke och monsunintensitet existerar.

Ny forskning ledd av William Lau, en forskare vid University of Marylands Earth System Science Interdisciplinary Center (ESSIC), ger en rimlig mekanism för att förklara Blanfords observationer. Förvånande, förklaringen handlar om damm som transporteras från Mellanösterns öknar, mer än tusen mil bort.

Med hjälp av en kraftfull NASA-utvecklad atmosfärisk modell, Lau fann att stora mängder mörka aerosoler – luftburna partiklar som damm och sot som absorberar solljus – lägger sig på toppen av den tibetanska platåns snöpackning på våren innan monsunerna börjar. Dessa mörka aerosoler gör att snön absorberar mer solljus och smälter snabbare. Modellfynden tyder på att bland dessa mörka aerosoler, vindblåst damm från Mellanöstern har den mest kraftfulla snöförmörkande effekten.

Under år med kraftig dammavlagring på våren, slutresultatet är minskat snötäcke över den tibetanska platån, vilket leder till varmare temperaturer på marken och i luften ovanför den. Detta sätter i sin tur igång en serie sammanlänkade feedbackslingor som intensifierar Indiens sommarmonsun. En artikel som beskriver forskningen, medförfattare av Kyu-Myung Kim från NASA:s Goddard Space Flight Center, publicerades online den 12 november, 2018 i tidningen Atmosfär .

"Blanford visste att snötäcket på den tibetanska platån inte var det enda fenomenet som påverkade monsunen, men han visste att det var viktigt, "Sa Lau. "Förhållandet mellan snötäcke och monsunen är tillräckligt användbart för att Indiens meteorologiska avdelning fortfarande använder det för att utveckla sin årliga sommarmonsunprognos. Genom att lägga till kunskap om den fysiska mekanismen som är ansvarig för detta förhållande, vår studie kan hjälpa till att utveckla mer exakta monsunprognoser."

Lau och Kim använde Goddard Earth Observing System Model, Version 5 (GEOS-5) för att simulera 100 års vårens snötäcke och dess inverkan på den årliga sommarmonsuncykeln. För att testa effekten av damm som blåst in från Mellanöstern, forskarna körde samma simuleringar igen, med ett extra mjukvarupaket som innehåller de snöförmörkande effekterna av damm, sot och andra mörka aerosoler avsatta på toppen av den tibetanska platån.

Genom att lägga till mörk aerosolavsättning till modellen ökade mängden solljus som absorberades av snön avsevärt, accelererar smälthastigheten. Detta beror på att när snön smälter, det börjar exponera den mörkare marken under, som absorberar ännu mer solljus och intensifierar smälthastigheten.

Förutom att mörkna snön tidigt på säsongen, dammet förstärkte också den atmosfäriska uppvärmningen av den tibetanska platån, leder till förändringar i vindmönster som intensifierar monsunstoppen. I synnerhet, denna serie av återkopplingar stärkte också samma vindar som transporterar damm från Mellanösterns öknar, ger mer damm och förbättrar återkopplingsslingan ytterligare.

Enligt Lau, många forskare hävdar att kraftiga monsunregn borde tvätta bort alla luftburna dammpartiklar från luften, eliminera dammets atmosfäriska värmeeffekter och stänga av återkopplingsslingan. Men Lau och Kims resultat tyder på att förstärkta vindar transporterar tillräckligt mycket damm för att överväldiga denna utspolningseffekt, leder till en nettoansamling av damm på den tibetanska platån.

Tidpunkten för dammets ankomst var också viktig. Lau och Kim fann den starkaste effekten i cykler när en stor mängd damm lade sig på snöpackningen i april, maj och juni.

"Varje år var olika i modellresultaten. När damm kom tidigt på säsongen, den ställde upp de initiala förutsättningarna som behövs för att förändra monsundynamiken, " sa Lau. "Men om några år, Sensäsongens snöstormar på höga höjder täckte dammet och stängde av återkopplingsslingan. Det är mycket tydligt att det finns ett samband mellan snö som mörknar av aerosoler – särskilt ökendamm från Mellanöstern – och den indiska monsunsäsongen."

Lau och Kim erkänner behovet av att gå bortom modellering och undersöka sambanden mellan mörka aerosoler, uppvärmning och monsuncykeln med andra metoder och nya observationer. Men de är övertygade om att deras resultat – som använde verklig data för att skapa GEOS-5-modellen – skulle kunna hjälpa till att informera om monsunförutsägelser nu.

"Detta kan vara extremt viktigt för jordbruket. Jordbrukare måste planera runt monsunsäsongen för att bestämma när de ska plantera och när de ska skörda, ", sa Lau. "För att förstå hur mänsklig påverkan som klimatförändringar och markanvändning påverkar monsunen, vi måste förstå grunderna – inklusive effekterna av ljusabsorberande aerosoler för att mörkna snön på den tibetanska platån och för att modulera den asiatiska sommarmonsunen. Sådana effekter är så viktiga att i slutändan, vi kanske måste skriva om läroplanen för 'Monsun 101'."

Forskningsdokumentet, "Inverkan av snöförmörkelse genom avsättning av ljusabsorberande aerosoler på snötäcke i Himalaya-Tibetan-Plateauen och påverkan på den asiatiska sommarmonsunen:En möjlig mekanism för Blanford-hypotesen, "William Lau, och Kyu-Myong Kim, publicerades i tidskriften Atmosfär den 12 november, 2018.