Det tropiska regnbältet, även känd som Intertropical Convergence Zone (ITCZ), befinner sig i ett tillstånd av konstant migration. Den ändrar kontinuerligt position som svar på årstiderna och följer solens zenit, med en liten fördröjning. Detta bestämmer i sin tur de våta och torra perioderna i troperna och subtroperna under året. Det tropiska regnbältet styr därför effektivt klimatet i de flesta tropiska och subtropiska regionerna, som monsunsäsongen i Sydostasien och Centralamerika.

Ett internationellt team av forskare under ledning av Franziska Lechleitner från det geologiska institutet vid ETH Zürich har för första gången bevisat att migrationen av det tropiska regnbältet är ganska känsligt för även små förändringar i globala temperaturer. Teamets resultat har publicerats i tidskriften Vetenskapliga rapporter , där de presenterar den mest omfattande rekonstruktionen av nederbördsmönster inom den intertropiska konvergenszonen under de senaste 2000 åren.

Lägre temperaturer över hela världen

Förr, forskare har bara studerat migrationen av det tropiska regnbältet under mycket långa tidsperioder, såsom glaciala och interglaciala cykler under tiotusentals år, med motsvarande stora temperaturskillnader på flera grader. "Än så länge, dock, forskare har inte undersökt de senaste två årtusendena i global skala, när temperaturförändringar har varit mycket mindre uttalade, " förklarar klimatgeologen.

ETH-forskaren och hennes kollegor har nu lyckats visa hur det tropiska vädersystemet skiftade en bra bit söderut mellan 1450 och 1850, en period som kallas den lilla istiden. "Denna migration är kopplad till de lägre globala temperaturerna under denna tid, " förklarar Lechleitner.

De senaste klimatrekonstruktionerna visar att medeltemperaturerna under denna period var cirka 0,4 grader Celsius lägre än före och efter Lilla istiden. Migrationen av det tropiska regnbältet orsakade också betydande förändringar i det tropiska och subtropiska klimatet under denna tid, påverkar områdena med torka och kraftiga regn.

Länk till Europas vädersystem

Forskarna fann också att klimatet i det tropiska regnbältet och mellanbreddgraderna är sammankopplade genom den nordatlantiska oscillationen (NAO). Detta fenomen dikterar vädret i västra och centrala Europa, och är resultatet av fluktuationer i skillnaden i atmosfärstryck vid havsnivån mellan den isländska botten och Azorerna högt över Nordatlanten. NAO är ett numeriskt index:om det är positivt, både den isländska lågan och Azorernas höga är mycket starka, som i allmänhet orsakar blött väder och starka västliga vindar i centrala Europa, eller i extrema fall vinterstormar och orkaner, som den våldsamma Lothar-stormen 1999.

Dock, NAO-indexet är negativt när både den isländska låga och Azorernas hög är endast svag. Västvindarna avtar och växlar i sidled. Detta skapar fuktiga väderförhållanden i Medelhavsområdet. Centraleuropa, å andra sidan, är mer benägen att kalla luftmassor sveper in från nordost, vilket kan orsaka isiga vintrar och torra vårar.

Stalagmiter som användbara barometrar för nederbörd

"Vår studie visar tydligt att när det tropiska regnbältet var placerat sydligare än normalt under den lilla istiden, NAO-indexet tenderade att vara negativt, så att centraleuropa utsattes för kyla, säger Lechleitner. Men när det tropiska regnbältet är placerat mer norrut, NAO-indexet är positivt.

För deras exakt daterade, högupplöst analys av tropiskt regn under de senaste två årtusendena, forskarna jämförde publicerade klimatrekonstruktioner framtagna med hjälp av stalagmit, iskärna, havssediment och trädringar. När det gäller stalagmiter, andra forskare undersökte aspekter som syre-isotopförhållandet, som fungerar som en barometer för nederbördsvolym i tropikerna.

Inga extrema förändringar behövs

"Vår forskning visar att de globala temperaturförändringarna inte behöver vara särskilt extrema för att ändra positionen för det tropiska regnbältet, ", säger Lechleitner. Det är alltså fullt möjligt att klimatförändringar som skapats av människor och den temperaturökning som redan har inträffat, även om det är relativt litet, är potentiellt tillräckligt för att utlösa en migration av det tropiska regnbältet.

Om bara de globala temperaturerna skulle stiga, detta vädersystem skulle förmodligen skifta mot norr, eftersom det norra halvklotet är varmare än det södra halvklotet, på grund av olika faktorer.

"Exakt vart regnbältet vandrar till, dock, beror också på partiklar i atmosfären, " förklarar Lechleitner. I en tidigare studie, forskargruppen kunde visa att det tropiska regnbältet har vandrat söderut sedan industrialiseringens början, eftersom aerosoler från industriella förbränningsprocesser och avfallsgaser har orsakat en avkylning av norra halvklotet. Som ett resultat, zonerna med de högsta årliga medeltemperaturerna har också flyttat söderut.

"De strängare reglerna som syftar till att minska luftburna partiklar och svavel skulle kunna uppmuntra det tropiska regnbältet att migrera i nordlig riktning igen, " säger forskaren. Detta kan möjligen göra Sahel-regionen mindre torr, NAO-indexet blev positivt och resulterade i kraftiga regn och stormigare väder i Centraleuropa.

I tropikerna och subtroperna, även små förändringar i regnbältets läge kan utlösa mer frekventa torkar eller kraftiga regn. Det kan också bli en förskjutning eller en förkortning av regn- och torrperioderna. Detta kan få ödesdigra konsekvenser för den lokala befolkningen som är beroende av jordbruk, som sett under den långa period av torka som påverkade Sahel-regionen från 1970 till 1990, till exempel. "Vi kan nu spåra denna torka tillbaka till den sydliga migrationen av det tropiska regnbältet under denna period, " avslutar forskaren.