Jordens tropiker expanderar poleward och den expansionen drivs av mänskliga förändringar i havet, enligt ny forskning.

Tropikerna sveper runt jordens mitt som en varm, vått bälte. Denna del av världen får mest direkt solljus under hela året och kännetecknas av höga medeltemperaturer och kraftig nederbörd. Till skillnad från tropernas frodiga inredning, dock, regionens kanter är heta och uttorkade.

Forskare har under de senaste 15 åren märkt att dessa torra band expanderar mot polerna till områden som Medelhavet, södra Australien och södra Kalifornien. Intressant, dessa torra områden har expanderat mer på södra halvklotet än på norra halvklotet och forskare har kämpat för att precisera vad som driver trenden.

En ny studie i AGU:s, Journal of Geophysical Research:Atmospheres hävdar att misslyckandet med att enas om en exakt mekanism har varit, till viss del, eftersom de flesta forskare har letat på fel ställe. Den nya studien visade att tropisk expansion främst drivs av havsuppvärmning orsakad av klimatförändringar snarare än direkta förändringar i atmosfären. Ett större skifte sker på södra halvklotet eftersom det har mer havsyta, enligt den nya studien.

Tropisk expansion kan få djupgående ekonomiska och sociala konsekvenser:processen kan förändra stormvägar och orsaka allvarligare skogsbränder och torka på platser som Kalifornien och Australien som redan är stressade av vatten.

De nya fynden ger det tydligaste beviset ännu att tropisk expansion i själva verket främst drivs av klimatförändringar, enligt studieförfattarna. Medan naturliga långsiktiga klimatfluktuationer bidrar till de observerade trenderna, dessa variationer ensamma kan inte förklara i vilken utsträckning expansion redan har skett.

Detta betyder, författarna argumenterar, att klimatförändringarna redan kan ha bidragit väsentligt till tropisk expansion, särskilt på det havsdominerade södra halvklotet.

"Vi visar att den förstärkta subtropiska havsuppvärmningen är oberoende av de naturliga klimatsvängningarna, "sa Hu Yang, en klimatforskare vid Alfred Wegner Institute i Bremerhaven, Tyskland och huvudförfattare till den nya studien. "Detta är ett resultat av global uppvärmning."

Ett förvirrande fenomen

Ett papper från 2006 som publicerades i tidskriften Science tillkännagav en oroväckande upptäckt:i vissa delar av världen, tropikerna expanderade. Forskare har försökt ta reda på den skyldige ända sedan den tidningen publicerades. Forskare uppskattar från satellitobservationer att denna breddning sker med en hastighet av 0,25 till 0,5 grader latitud per decennium. Men utan att ange en grundorsak, de kan inte exakt modellera hur snabbt expansionen kommer att ske i framtiden eller vilka regioner det kommer att påverka.

Vissa forskare har föreslagit utsläpp av växthusgaser, ozonnedbrytning och aerosoler i atmosfären driver expansionen. Men klimatmodeller som använder dessa variabler för att förklara expansionen underskattar konsekvent skiftets hastighet och redogör inte för varför expansion sker i vissa regioner men inte andra. Detta har fått några forskare att teoretisera att tropisk expansion helt enkelt kan förklaras av naturliga svängningar i jordens klimat. Men den naturliga variationen passar inte riktigt de mönster forskare redan har observerat.

Hav mot atmosfär

Yang och kollegor började märka tropisk expansion 2015, vid analys av havsströmmar som leder varmt vatten mot polerna. Detta fick dem att tänka:tänk om tropisk expansion inte drivs av förändringar i atmosfären, men förändringar i havet?

Eftersom havet och atmosfären är mycket sammankopplade system, det är ofta svårt att avgöra vilken som driver den andra, Sa Yang. I den nya studien, Yang och hans kollegor analyserade vattentemperaturer i de stora havsgyrerna, stora cirkulära havsströmmar som bär varmt vatten mot polerna och kallt vatten mot ekvatorn. De använde satellitobservationer av havets yttemperatur mellan 1982, året började observationerna, och 2018, och jämförde dessa observationer med data om de expanderande tropikerna som sträcker sig tillbaka till 1979.

De fann överskottsvärme som byggdes upp i de subtropiska haven sedan den globala uppvärmningen började i mitten av 1800-talet har drivit tropiska kanter och havsgyrar mot polerna. När forskarna jämförde havsgyrernas rörelse med tropisk expansion, de hittade de två fenomenen matchade:tropisk expansion ägde rum på platser där havsgyrerna rörde sig poleward.

"Jag är verkligen imponerad av det här papperet, "sa Kristopher Karnauskas, docent vid Institutionen för atmosfäriska och oceaniska vetenskaper vid University of Colorado Boulder som inte var kopplad till den nya studien. "Det finns verkligen inte många papper där ute som verkligen undersöker havets roll i problemet med tropisk expansion."