Som svar på framtida förbränning av fossila bränslen, klimatdatormodeller simulerar en uttalad uppvärmning i de tropiska haven. Denna uppvärmning kan påverka El Niño-fenomenet och förändra väder- och regnmönster över hela världen. Trots att de är robust simulerade i datormodeller av klimatsystemet, ursprunget till denna accelererade tropiska uppvärmning har förblivit ett mysterium. En ny studie publicerad denna vecka i tidskriften Naturens klimatförändringar drar slutsatsen att klimatförändringarna utanför tropikerna är den främsta boven.

Jordens framtida uppvärmning kommer inte att vara identisk överallt. Atmosfäriska och oceaniska cirkulationsförändringar, samt molnprocesser, kommer att avgöra vilka regioner som kommer att värmas snabbare och vilka som kommer att uppleva en fördröjd uppvärmning i förhållande till det globala medelvärdet. Med fokus på de tropiska områdena, ett team av forskare från IBS Center for Climate Physics (ICCP) vid Pusan ​​National University i Sydkorea, tillsammans med sina internationella samarbetspartners, har nu utvecklat en ny metod som skiljer bidragen från lokala och avlägsna fysiska processer som orsakar uppvärmning i en viss region.

Teamet fann att den förväntade framtida uppvärmningen i tropikerna (15oS-15oN) till största delen härrör från uppvärmning som sker i subtropiska regioner (16oN-32oN och 16oS-32oS). "För att förstå detta överraskande fenomen, man måste förstå hur olika områden interagerar med varandra klimatmässigt, säger Dr Malte Stuecker från ICCP och huvudförfattare till studien.

I de subtropiska regionerna sjunker luften i den övre atmosfären, skapar högt tryck vid ytan (se bild). På en höjd av ca 10-15 km, denna sjunkande rörelse suger in tropisk luft. Den resulterande storskaliga atmosfäriska cirkulationen kallas Hadley-cellen och dess ytgren, känd som passadvindscirkulation, transporterar relativt torr subtropisk luft tillbaka till tropikerna. På grund av effekterna av jordens rotation, passadvindar orsakar också uppsvällning av kalla vatten under ytan i det tropiska Stilla havet och Atlanten.

"Som svar på ökade utsläpp av växthusgaser, framtida subtropisk uppvärmning kommer att sakta ner den atmosfäriska Hadley -cellen, ", tillägger Stuecker. Detta kommer att leda till en försvagning av ytpassadvindarna, mindre uppströmning av kallt havsvatten, och en resulterande uppvärmning av havsytan. Dessutom, en svagare Hadley-cell innebär också att mindre fuktig luft stiger, och molntäckningen är minskad i de flesta av tropikerna, öka mängden solljus som når ytan. "Detta kan ytterligare förvärra framtida uppvärmning i tropikerna, säger Axel Timmermann, Direktör för ICCP och medförfattare till studien.

För att komma fram till dessa slutsatser, författarna använde en datormodell av det globala klimatsystemet och körde den för dagens och framtidens CO ₂ betingelser. Genom att införa den extra energi som är relaterad till CO ₂ förändra, antingen i tropikerna eller subtroperna, teamet fann sedan att subtropisk uppvärmning orsakad av människan orsakar cirka 40 % mer framtida tropisk havstemperaturförändring än om samma mängd extra energi skulle komma in i jordens atmosfär direkt i tropikerna.

Studien presenterar ett nytt paradigm för att förstå mönstren för framtida global uppvärmning och de regionala skillnaderna som uppstår. "En uppvärmning i ett område kan påverka graden av uppvärmning på en annan plats. Vi börjar inse hur starkt olika områden hänger ihop i klimatsystemet." säger medförfattaren prof. Fei-Fei Jin från University of Hawaii, U.S.A.

Den nya Naturens klimatförändringar studien pekar också på möjligheten att en framtida minskning av luftföroreningar i asiatiska länder kan leda till regional uppvärmning i subtroperna, vilket i sin tur kan utlösa en värmande kaskad som till och med kan påverka tropikerna. Dock, mer forskning behöver bedrivas för att kvantifiera inverkan av luftkvalitetskontroll på klimatet.