(John Finney Photography/Moment/Getty Images) In der fernen Vergangenheit hat die Erde möglicherweise gewaltige Regenstürme mit einer Breite von Hunderten von Kilometern erlebt, die in nur wenigen Stunden mehr als einen Fuß (über 30 Zentimeter) Regen abgeworfen haben.
Forscher haben mehrere Epochen extremer Hitze auf unserem Planeten modelliert – Zeiten, in denen die Oberflächentemperatur etwa 320 Kelvin (47 Grad Celsius) betragen hätte – und gehen davon aus, dass auf Zyklen der Trockenheit rasch Regenfluten folgten.
Dieser Zyklus ist ein „neuer und völlig unerwarteter atmosphärischer Zustand“ so das Team hinter der neuen Studie . Es kann nicht nur unser Verständnis der Vergangenheit und Zukunft der Erde verbessern, sondern auch unsere Beobachtungen von Exoplaneten außerhalb unseres Sonnensystems beeinflussen.
„Wenn man heute einen großen Teil der tiefen Tropen betrachtet, regnet es immer irgendwo.“ sagt der Klimaforscher Jacob Seeley von der Harvard University in Massachusetts.
„Aber wir haben herausgefunden, dass es in extrem warmen Klimazonen in einem großen Teil des Ozeans mehrere Tage ohne Regen geben kann.“ Dann brach plötzlich ein gewaltiger Regensturm aus, der fast das gesamte Gebiet erfasste und gewaltige Mengen Regen niederprasselte. Dann war es ein paar Tage lang ruhig und wiederholte sich.“
Die Forscher erstellten eine Reihe von Simulationen, in denen die Temperatur in einigen Fällen um bis zu 54 Grad Celsius anstieg, also heißer als derzeit auf der Erde. Beides erhöht den atmosphärischen CO 2 (bis zum 64-fachen des aktuellen Niveaus) und Erhöhungen der Sonnenhelligkeit wurden getestet.
Temperatursprünge dieser Größenordnung erzeugen eine sogenannte „Hemmschicht“ – eine Schicht nahe der Erdoberfläche, die durch erhitzten atmosphärischen Wasserdampf entsteht und verhindert, dass konvektive Wolken aufsteigen und Regenwolken bilden. Diese Schicht hält dann die Verdunstung nahe der Oberfläche zurück.
Gleichzeitig kommt es durch den Wärmeverlust in den Weltraum zur Wolkenbildung in der oberen Atmosphäre. Der Regen aus diesen Wolken verdunstet aufgrund der übermäßigen Hitze, bevor er die Oberfläche erreicht, sodass sich das Wasser im System weiter ansammelt. Diese Verdunstung zerstört schließlich die Hemmschicht und löst eine Überschwemmung aus, die mehrere Stunden andauern kann.
„Es ist, als würde man eine riesige Batterie aufladen“ sagt Seeley . „Es gibt eine Menge Abkühlung hoch in der Atmosphäre und eine Menge Verdunstung und Erwärmung nahe der Oberfläche, getrennt durch diese Barriere.“
„Wenn etwas diese Barriere durchbrechen kann und die Oberflächenwärme und -feuchtigkeit in die kühle obere Atmosphäre eindringen lässt, wird es einen gewaltigen Regensturm verursachen.“
In einer Simulation beobachteten die Forscher über einen Zeitraum von sechs Stunden mehr Niederschläge als andere tropische Wirbelstürme Rückgang in den USA über mehrere Tage. Das ist viel Wasser. Nach der Freigabe lädt sich die „atmosphärische Batterie“ wieder auf und der Zyklus wiederholt sich.
Die in dieser Studie nachgewiesene Treibhauskonvektion ähnelt in mancher Hinsicht dem, was bereits in den Great Plains der USA beobachtet wird, berichten die Forscher, jedoch in einem viel dramatischeren Ausmaß.
So schlimm die Klimakrise auch ist, niemand prognostiziert derzeit derart große Temperatursprünge für die Erde. Die Forschung ist jedoch wichtig, um zu verstehen, wozu das Erdklima in der Lage ist, und um die Zukunft unseres Planeten über Millionen von Jahren abzubilden – während die Sonne immer heller wird.
„Diese Studie hat eine reichhaltige neue Physik in einem Klima offenbart, das sich aus planetarischer Sicht nur geringfügig vom Klima der heutigen Erde unterscheidet.“ sagt der Umweltwissenschaftler Robin Wordsworth , von der Harvard University.
„Es wirft große neue Fragen zur Klimaentwicklung der Erde und anderer Planeten auf, mit denen wir uns noch viele Jahre lang beschäftigen werden.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Natur .