Jorden bär många tecken på mänsklig påverkan, från uppvärmning som överstiger förindustriella temperaturer till ett stigande hav. Lägg till i den listan, nu, det mänskliga inflytandet över tidpunkten för jordens vattencykel, avslöjas av en ny studie som leds av forskare vid U.S. Department of Energy's Pacific Northwest National Laboratory.

Forskningen, publicerades i veckan i tidningen Naturens klimatförändringar , skalar tillbaka lager av klimatologiskt brus för att avslöja en tydlig signal:från 1979 till 2019, ökningar av växthusgaser och minskningar av mänskligt genererade aerosoler utlöste en ungefärlig fyra dagars försening av säsongens nederbörd över tropiskt land och Sahel. Fördröjningen kan innebära försenad växtodling, förvärrade värmeböljor, och förvärrade skogsbränder, bland andra konsekvenser.

"Den globala uppvärmningen vi har sett har redan tillskrivits mänskliga aktiviteter med hög tillförsikt, "sa den atmosfäriska forskaren Ruby Leung, som var medförfattare till studien. "Men, historiskt sett, vi har inte varit särskilt framgångsrika med att identifiera fotavtrycket för mänsklig aktivitet i den hydrologiska cykeln. Denna studie visar att, ja, den senare början av monsunregn, parat med framtida uppvärmning som projiceras av klimatmodeller, har redan dykt upp."

Mer fukt

Ironiskt, Regnfördröjningen orsakas av en alltmer fuktig atmosfär. När växthusgaserna värmer jordens yta, mer vattenånga tar sig in i atmosfären. Denna extra fukt ökar mängden energi som behövs för att värma atmosfären när våren övergår till sommaren, som kan ändra tidpunkten för regnperioder.

"När det finns mer vattenånga i atmosfären, det blir mer havslikt, "sa jordforskaren och första författaren Fengfei Song." Och vi vet att havet tar längre tid att värma upp än atmosfären. Mer fukt betyder att det kommer att ta längre tid för atmosfären att absorbera energi och producera nederbörd."

Människogenererade aerosoler, som partiklar som produceras från förbränning av fossila bränslen, tenderar att reflektera solljus. Dessa kyler atmosfären och underskrider den uppvärmningstrend som orsakas av växthusgaser.

Men, eftersom aerosolkoncentrationerna fortsätter att minska från ansträngningar för att förbättra luftkvaliteten, en del av den kylande effekten går förlorad, som eskalerar både uppvärmningen och fördröjningen av monsunregn under de senaste decennierna, enligt studien.

Om aerosolkoncentrationerna fortsätter att minska och växthusgaskoncentrationerna fortsätter att stiga, förseningen kommer att förlängas i framtiden, sa Leung. Studiens författare projekterar att, i slutet av århundradet, regnperioden kan försenas ytterligare med mer än fem dagar över norra tropiskt land och mer än åtta dagar över Sahel.

"För monsunregioner, som Indien, med en jordbruksekonomi, sa Leung, "en försenad början av sommarens nederbörd kan förstöra växtodlingen och äventyra stora befolkningars försörjning, såvida inte bönder känner igen och anpassar sig till de långsiktiga förändringarna mitt i det mycket varierande datumet för monsunstart."

Vad är den hydrologiska cykeln?

Det mesta av jordens vatten ligger i havet. Solljus värmer havet, och en del av det vattnet stiger upp från ytan som ånga. Den vattenånga, tillsammans med vatten från växter och vatten som avdunstat från jord, kan kondensera och producera moln och nederbörd när den stöter på stigande luft.

Stigande luftströmmar är starkast i tropikerna, där solinstrålningen är starkast. Titta på vår planet från rymden och du skulle se produkten av dessa starka, fuktrika luftströmmar:Jordens signaturregnband, kraftigt med stormar och skurar, omringar planeten omkring dess mitt.

När årstiderna skiftar och solen migrerar mellan halvklot, regnbandet rör sig. När bandet når land, det markerar början av monsunsäsongen, leverera riklig vattenförsörjning för både tropiska skogar och de stora populationerna som lever i och nära dem.

I en värld som gjorts varmare av mänsklig aktivitet, en mer fukthaltig atmosfär lagrar mer energi, försenar rörelsen av regnbandet och uppkomsten av monsunregn.

En signal bland brus

Forskare projekterade först regnfördröjningen genom klimatmodellering för ungefär ett decennium sedan. Att kunna peka på förseningen i observationsregistret, dock, visat sig utmanande. Man mäter inte bara global nederbörd; svårigheten, sa Leung, är dubbelt.

Först, Det är ett mödosamt arbete att lösa upp mänskligt orsakat inflytande från variationerna från dag till dag eller år till år i jordens klimat. Tänk på att försöka lokalisera en enda rösts signaturljudvåg i en inspelning fylld med bakgrundsprat.

"Temperatur och nederbörd är inte desamma varje år, "sa Leung." Det finns en enorm variation. "

Den andra utmaningen härrör från datainsamling. Där det historiska rekordet för global temperatur är långvarigt, datarik, och direkt mätt, rekordet av global nederbörd är relativt kort och sadlat av osäkerhet.

Satelliter mäter global nederbörd indirekt genom att detektera energi som reflekteras av moln och regndroppar, vilket ger en viss osäkerhet. Utbredd användning av satelliter började i slutet av 1970-talet, lämnar ett rekord på bara flera decennier.

Att avslöja fördröjningssignalen begravd i bruset från klimatvariation kom när globala nederbördsdata blev alltmer tillgängliga och klimatmodellerna blev mer robusta. Genom att använda åtta observationsdatauppsättningar parade med 243 simuleringar gjorda genom flera modeller, studiens författare kunde äntligen visa att nederbörden verkligen hade försenat våren på norra halvklotet.

En stor del av säsongsskiftet kom som ett resultat av den ekonomiska utvecklingen efter andra världskriget som medförde ökade utsläpp av växthusgaser och, senare, en minskning av aerosolutsläpp från och med 1980 -talet, enligt studien. Mänsklig aktivitet var inte den enda drivkraften bakom förseningen, dock. Decadal havsytans temperaturvariation, bland andra faktorer, kan också ha bidragit till säsongskiftet.