Gibt es denn keine Abkürzung, um zwischen Modellen zwischen “guter” und eher “nicht so guter” Repräsentation der wichtigsten Wolkenprozesse zu unterscheiden? Gibt es so etwas wie erste Ordnungsprozesse, die im globalen Mittel bei aller regionaler Variabilität eben dominieren müssen?
Tatsächlich gibt es dazu einige Ansätze.
1) Die Sättigung eines Luftpakets hängt von der Temperatur ab (Clausius-Clapeyron Gleichung). 1K Erwärmung, so sagt die CC Gleichung, führt zu einem Anstieg der Feuchte von ~7% . Dieser Feuchteanstieg entspricht ungefähr der in praktisch allen Modellen berechneten Konstanz der globalen relative Feuchte. Satellitenbeobachtungen bestätigen ebenfalls ein solches Sättigungsverhalten. Interannual Ozeantemperatur-Schwankungen führen genau zu Feuchteschwankungen in der Grössenordnung von 7%/K. Diese Faustregel hilft einem übrigens nicht weiter um den Wasserdampffeedback abzuschätzen, denn wir sprechen hier hauptsächlich von der unteren Troposphäre. Der zusätzliche Treibhauseffekt des Wassserdampfs aber spielt sich überwiegend in der oberen Troposphäre. Das nur nebenbei.
2) Dieser Anstieg der hauptsächlich bodennahen Feuchte hat nun aber nichts mit der Intensität des hydrologischen Zyklus, also dem globalen Niederschlag (P) oder Verdampfung (E). Man kann nun in einer an sich sehr einfachen Rechnung zeigen, dass jeder zusätzliche Energieeintrag in die freie Troposphäre durch zusätzliche Kondensation und dann Niederschlagsbildung kompensiert werden muss. Diese Kompensation erfolgt durch eine erhöhte Abstrahlung, die wiederum nur durch den zusätzlichen Wasserdampf erfolgen kann. Diese maximal mögliche Strahlungskühlung begrenzt den Anstieg des Niederschlags bei ca. 2%/K. Das kleiner werdende Verhältniss zwischen P (dem Rückfluss der Feuchte) und M (der sich nach CC akumulierenden Feuchte) wird also durch Strahlungskühlung kontrolliert und führt somit zu einer Verlangsamung des globalen Wasserzyklus und also einer längeren Aufenthaltszeit des Wasserdampfs in der Atmosphäre.
PS. Es sei erwähnt, dass diese Verlangsamung des Wasserzyklus und moderate Anstieg des Niederschlags nicht unbedingt das ist, was man bisher im sich erwärmenden 20ten Jahrhundert als Änderung des globalen P beobachtet hat. Die meisten Experten vermuten, dass dies wohl mit dem Effekt der Aerosole auf Wolkenbildung und Niederschlag zu tun haben könnte.
Was folgt daraus für Wolkenbildung und insbesondere der tropisch/subtropischen Zirkulation? Und kann man aus diesen Überlegungen vielleicht doch noch etwas über die Klimasensitivität lernen? Was machen die Modelle? Wird so eine theoretisch vermutete Dämpfung des tropischen Wasserzyklus simuliert? Dazu mehr im zweiten Teil dieses Wolkenfeedback-Beitrag.
Literatur:
1) Stephens and Ellis: Controls of Global Mean precipitation Increases … Journal of Climate 2006
3) Stephens and Bony: What are Climate models missing?
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