Vatten och dess rörelser inom eller mellan atmosfären, land och hav definierar den globala vattencykeln och är central för klimatsystemet. Nästan alla väder- och klimatfenomen är på något sätt knutna till vattencykeln. Exempel är extrem nederbörd under åskväder, orkaner och tropiska cykloner, översvämning, torka, och havsnivåhöjning.

Nu, vattencykeln förändras på viktiga sätt när klimatet förändras. Teori och modeller tyder på att när jorden värms upp, den globala vattencykeln förstärks, d.v.s. mer vatten förångas från havet, och följaktligen, nederbörden ökar, också. Ändå har observationsbekräftelsen av denna förutsägelse varit svår, eftersom tidigare förändringar av vattencykeln observerades dåligt på grund av svårigheten att mäta avdunstning och nederbörd i global skala och komplexiteten i deras rumsliga och tidsmässiga variation.

Den nya studien, publicerad i Journal of Climate , övervinner många av de tidigare begränsningarna och härleder en ny uppskattning av vattencykelförändringen baserad på salthaltsdata sedan 1960. Från detta, de gav starka nya bevis för att den globala vattencykeln har förstärkts väsentligt under de senaste 50 åren, bekräftar teori och modeller. Studien leds av Lijing Cheng från Institute of Atmospheric vid Chinese Academy of Sciences, som samarbetade med en grupp internationella forskare från National Center for Atmospheric Research, USA; ETH Zürich; University of St. Thomas, USA; Pennsylvania State University, USA

"Förändring av havs salthalt kan användas för att uppskatta förändringar i vattencykeln eftersom det avslöjar modifieringen av globala sötvattenutbyten på ytan:Avdunstning tar sötvatten från havet in i atmosfären och ökar havets salthalt; nederbörd sätter mer sötvatten i havet och minskar salthalten. Följaktligen, salthaltsförändringar integrerar effekter över breda områden och ger en utmärkt indikator för förändringar i vattencykeln, "sa Lijing Cheng.

"Dock, eftersom tidigare salthaltsdatauppsättningar visar allvarliga fördomar eller brister, vi behövde bättre salthaltsdata. Denna studie ger nya månatliga gallrade salthaltfält för de övre 2000 meterna sedan 1960, "John Abraham sa." För att utföra interpolering över data glesa intervall och regioner, metoden använder information om salthaltens spatio-temporala samvariabilitet hämtad från de historiska kopplade klimatsmodellsimuleringarna. Metoden verifieras sedan noggrant. "

"Den nya produkten är klart mer tillförlitlig för att undersöka långsiktiga salthaltsförändringar, när vi visar att denna nya salthaltrekonstruktion har mycket bättre kontinuitet genom förändringar i observationssystemet (från höjdmätare på satelliter och profilering av flottörer (Argo) i havet, "sa medförfattaren Kevin Trenberth från NCAR." De nya uppgifterna visar att det befintliga salthaltmönstret har förstärkts. Med andra ord, 'det färska blir fräschare, och det salta blir saltare i stora delar av havet. Också, vi visar, för första gången, att den genomsnittliga salthaltstrenden för havets noll-till-2000-meters djup indikerar fräschning i nästan hela Stilla havet, bred saltning på låg- och medelbredderna Atlanten, uttalad fräschning i Nordatlanten, och kontraster mellan norra och södra Indiska oceanen. "

Salthaltsförändringen är rumsligt komplicerad. Denna studie använder ett enkelt index för att syntetisera dessa förändringar, namngav salthaltskontrast (SC) index, som definieras som skillnaden mellan salthalten i genomsnitt över områden med hög salthalt och låg salthalt. "Detta mått ger ett enkelt men kraftfullt sätt att syntetisera de observerade förändringarna i salthalten, "sade Nicolas Gruber, en medförfattare till denna studie från ETH. "Vi visar att noll-till-2000-meters saltinnehåll har förstärkts med 1,6% och yt-salthalten har förstärkts med 7,5%. Vi visar också att denna ökning beror på mänskligt inflytande, och denna antropogena signal har överskridit den naturliga bakgrundsvariabiliteten. "

En förbättrad uppskattning av den globala vattencykelförändringen har sammanställts baserat på den nya salthalten, salthaltskontrastmått och modellsimuleringar. Det visar att vattencykeln redan har förstärkts med 2 till 4 % per grad Celsius sedan 1960 (figur 1). "Vårt havsbaserade resultat överensstämmer i stort med många nya atmosfärbaserade uppskattningar och stärker bevisen på att den globala vattencykeln har intensifierats med global uppvärmning, "sa John Fasullo från NCAR, USA

Detta resultat har viktiga konsekvenser för det framtida klimatet. I en värld som värms upp med +2 ° C (den övre gränsen för Parisavtalets mål), vattencykeln kommer att förstärkas med 4 ~ 8%. Denna förstärkning kommer att bli ännu starkare om aerosolpåverkan är mindre i framtiden än idag (dvs. om luftföroreningarna kan kontrolleras). Följaktligen, det kommer att bli starkare avdunstning:De torrare regionerna kommer att bli ännu torrare och ytterligare öka oddsen för att förvärra torka.

Torka påverkar boskap och grödor och ökar risken för ibland dödlig löpeld i många regioner, inklusive USA, Kina, Australien, Brasilien och andra länder, utgör allvarliga risker för livsmedelssäkerhet och människors hälsa. Det kommer också att vara kraftigt ökad risk för kraftiga och extrema regn. De mer intensiva regnskurarna orsakar stora problem som extrema översvämningar runt om i världen. Regnen i samband med tropiska cykloner och orkaner kommer att fortsätta att växa och öka skadorna inte bara för kust- och små ösamhällen, men också inåt landet (som i orkanen Isaias).

"Denna studie är ett betydande framsteg inom området, "sa Michael Mann från Pennsylvania State University, USA:"Först, Den nya, mer exakta uppskattningar av salthaltsförändringar ger en bättre grund för jämförelse med simuleringar av klimatmodeller. För det andra, salthaltskontrastindex ger ett viktigt mått på klimatförändringarnas påverkan på den globala vattenhydrologiska cykeln och hjälper till att skilja signalen. Vi upptäcker att det tar lite mer än ett decennium att isolera klimatförändringssignalen från bakgrundsbrus i just detta mått, föreslår att det borde användas mer av klimatforskningsgemenskapen. "