Versterking van de Walker-circulatie door de tegenstrijdige effecten van wereldwijde opwarming en zeewatertemperatuur

Versnelling van de Walker-circulatie en de gevolgen voor het klimaat

De Walker-circulatie, een atmosferisch circulatiepatroon in de tropen, is de afgelopen jaren versneld, wat klimaatwetenschappers heeft verrast die het tegenovergestelde hadden verwacht. Onderzoekers van het Max Planck Instituut voor Meteorologie en de Universiteit van Tokio hebben ontdekt waarom dit gebeurt, door de concurrerende effecten van de opwarming van de aarde en het patroon van de zeewatertemperatuur te onthullen.

Verschillende reacties van het klimaatsysteem op de opwarming van de aarde zijn behoorlijk verrassend. In tegenstelling tot de verwachtingen van wetenschappers, is de Pacific Walker-circulatie, een grootschalige circulatie in de tropische atmosfeer, de afgelopen decennia versterkt. Waarom dit zo is en hoe de Walker-circulatie zich in de toekomst zou kunnen ontwikkelen, zijn urgente vragen. Deze circulatie beïnvloedt namelijk weerspatronen ver buiten de tropen. Dit is te zien tijdens La Niña- en El Niño-condities, fenomenen die bekend staan om het veroorzaken van extreem weer in verschillende delen van de wereld, waarbij de eerste wordt geassocieerd met een versterking en de laatste met een verzwakking van de Walker-circulatie.

De Walker-circulatie vormt zich boven de tropische Stille Oceaan, waar de Westelijke Stille Oceaan typisch warm is met een lage zeespiegeldruk, en de Oostelijke Stille Oceaan koeler is met hoge druk. Warme, vochtige lucht stijgt op boven de Westelijke Stille Oceaan, terwijl koelere, droge lucht daalt boven de Oostelijke Stille Oceaan. De nabij-oppervlakte equatoriale handelswinden, die van oost naar west waaien, voltooien de circulatielus.

Een nieuwe studie over de cirkulationsmodellen

Een nieuwe studie onder leiding van Sarah Kang, directeur van het Max Planck Instituut voor Meteorologie, biedt een verklaring voor het onverwachte recente gedrag van de Walker-circulatie. Het onderzoek is gepubliceerd in Geophysical Research Letters. Het team, dat ook Masahiro Watanabe van de Universiteit van Tokio en MPI-M-onderzoeker Veronika Gayler omvatte, vergeleek specifieke simulaties van het algemene circulatiemodel ECHAM6.3 over de afgelopen 35 jaar, waarbij verschillende opwarmingsamplitudes en zeewatertemperatuurpatronen werden aangenomen.

De onderzoekers onderzochten zowel de Walker-circulatie, gedefinieerd als het verschil in zeespiegeldruk tussen de Westelijke en Oostelijke Stille Oceaan, als de convectieve massastroom, een directe maat voor de sterkte van de convectie. Het is te verwachten dat de convectieve massastroom afneemt met toenemende temperaturen, omdat de atmosfeer stabieler wordt door de versterkte opwarming in de hogere tropopauze onder globale opwarming. Deze redenering komt overeen met de waarnemingen.

Verwachte verzwakking op de lange termijn

Een verzwakking van de convectieve massastroom wordt vaak gebruikt om te beargumenteren dat de Walker-circulatie ook zal vertragen. Maar de waarnemingen vertelden een ander verhaal. Kang en haar collega’s ontdekten waarom: de Walker-circulatie is niet zo nauw verbonden met de convectieve massastroom als eerder werd aangenomen. Hoewel het verzwakt door de opwarming van de aarde, kunnen verschillende factoren deze tendens tegenwerken—met name het zeewatertemperatuurpatroon, zoals de studie aantoonde.

“Ondanks de opwarming van de aarde kan de Walker-circulatie versterken als het verschil in zeewatertemperatuur tussen de Westelijke en Oostelijke Stille Oceaan groot genoeg is,” zegt Kang. “Dit verklaart niet alleen de recente versterking van de Walker-circulatie, die samenvalt met het afkoelen in de Oostelijke Stille Oceaan, maar suggereert ook dat deze nog enige tijd kan blijven versterken, zolang de toenemende zonale SST-gradiënt aanhoudt.”

Klimaatwetenschappers kunnen echter op de lange termijn gelijk krijgen: naarmate de opwarming van de aarde voortduurt, wordt verwacht dat de SST-gradiënt zal afnemen, en het effect van het SST-patroon zal vervolgens het effect van de globale opwarming versterken, wat leidt tot een verzwakking van de Walker-circulatie. Daarom, terwijl de Walker-circulatie op korte termijn kan versterken, is het waarschijnlijk dat deze op de lange termijn zal vertragen.

De studie benadrukt de noodzaak van een beter begrip van het mechanisme achter het opwarmingspatroon in de tropische Stille Oceaan.