Erhöhter Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht beeinflusst Menschen, Tiere und Pflanzen
Seit den 1950er-Jahren herrschte weitgehend Einigkeit darüber, dass der globale Temperaturanstieg tagsüber und nachts nicht gleichmäßig verläuft und dass nachts eine stärkere Erwärmung beobachtet wird. Die aktuelle Studie zeigt jedoch eine Verschiebung der Dynamik: Seit den 1990er Jahren kommt es zu einer stärkeren Tageserwärmung. Diese Verschiebung bedeutet, dass der Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht größer wird, was möglicherweise Auswirkungen auf alles Leben auf der Erde hat.
Der Anstieg der globalen durchschnittlichen Oberflächentemperatur ist eines der Schlüsselmerkmale des vom Menschen verursachten Klimawandels. Allerdings ist der Temperaturanstieg tagsüber und nachts nicht gleichmäßig, und die Nachttemperaturen sind in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts schneller gestiegen als die Tagestemperaturen. Dieses Erwärmungsmuster mit Schwankungen zwischen Tag und Nacht wird als „asymmetrische Erwärmung“ bezeichnet und könnte sowohl auf menschliche Aktivitäten als auch auf natürlich vorkommende Phänomene zurückzuführen sein.
In einer neuen, in Nature Communications veröffentlichten Studie untersuchte ein internationales Forscherteam das Phänomen der asymmetrischen Erwärmung erneut und stellte fest, dass sich das Muster umgekehrt hat. Zwischen 1961 und 2020 hat sich die globale Erwärmung am Tag beschleunigt, während die Erwärmungsrate der Nachttemperatur relativ konstant bleibt. Dieser umgekehrte Trend der asymmetrischen Erwärmung hat zu einem zunehmenden Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht geführt.
„Unser Ziel war es zunächst, das zuvor beobachtete Phänomen zu bestätigen, dass die Erwärmung in der Nacht die Erwärmung am Tag übersteigt. Zu unserer Überraschung hatte nicht nur der asymmetrische Erwärmungstrend aufgehört, sondern unsere Analysen, die auf modernsten beobachtungsbasierten Datensätzen basieren, deuten auch auf eine vollständige Umkehr dieses ursprünglichen Erwärmungsmusters in den letzten drei Jahrzehnten hin“, sagt Ziqian Zhong , Postdoktorand bei Chalmers.
Globale Aufhellung als mögliche Ursache
„Eine wahrscheinliche Erklärung für diese Veränderung ist ein Phänomen namens „Global Brightening“, das seit Ende der 1980er Jahre beobachtet wird. Dies ist eine Folge der geringeren Wolkendecke, die dazu führt, dass mehr Sonnenlicht die Erdoberfläche erreicht, was zu höheren Tagestemperaturen und damit zu einem größeren Unterschied zwischen Tag- und Nachttemperaturen in den letzten Jahrzehnten führt“, sagt Ziqian Zhong.
Derzeit besteht erhebliche Unsicherheit über die Gründe für die Veränderungen der Wolkendecke. Die „globale Aufhellung“ kann auf ein komplexes Zusammenspiel zwischen wolkenfreier und bewölkter Atmosphäre sowie auf die Wirkung kleiner Partikel in der Atmosphäre, sogenannter Aerosole, zurückgeführt werden. Diese Aerosole können aus natürlichen Prozessen wie Gischt und Waldbränden stammen, aber auch aus menschlichen Aktivitäten wie der Verbrennung fossiler Brennstoffe und können tiefgreifende Auswirkungen auf viele Aspekte der Umwelt haben.
Neben den Auswirkungen der globalen Aufhellung vermuten die Forscher einen weiteren Grund für die umgekehrte asymmetrische Erwärmung. Die Zunahme regionaler Dürreereignisse und Hitzewellen deutet auf eine mögliche Abschwächung der Kühlwirkung durch Verdunstung an der Erdoberfläche hin, was typischerweise zu einem schnelleren Anstieg der Tagestemperaturen führen würde.
Die Forscher fanden heraus, dass der Großteil des Landes, 81 Prozent der Gesamtfläche, von 1961 bis 1990 eine größere nächtliche Erwärmung erlebte. Im darauffolgenden Zeitraum von 1991 bis 2020 kam es jedoch zu einer Verschiebung, wobei 70 Prozent der beobachteten Landflächen betroffen waren Stattdessen kommt es tagsüber zu einer stärkeren Erwärmung.
Beeinflusst alles Leben auf der Erde
Der größere Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht könnte möglicherweise Auswirkungen auf Ernteerträge, Pflanzenwachstum, Tierwohl und die menschliche Gesundheit haben.
Beispielsweise gilt ein erhöhter Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht als einer der Umweltstressoren, der zu einer erhöhten Herzfrequenz und einem erhöhten Blutdruck führen und damit die Herzbelastung sowie die Mortalität und Morbidität von Herz-Kreislauf- und Atemwegserkrankungen erhöhen kann.
„Dies zeigt die Notwendigkeit, Strategien in verschiedenen Bereichen, die von Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht betroffen sind, wie Landwirtschaft, öffentliche Gesundheit und Forstwirtschaft, anzupassen, um den Herausforderungen dieses Klimawandels zu begegnen“, sagt Ziqian Zhong.
Bestimmte Baumarten in feuchten Gebieten können aufgrund des größeren Temperaturunterschieds zwischen Tag und Nacht ihre Fähigkeit zur Kohlenstoffbindung verbessern. Der erhöhte Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht könnte sich jedoch für Bäume in trockenen Regionen als nachteilig erweisen, da höhere Tagestemperaturen die Verdunstung verstärken können, was zu einem Mangel an Bodenwasser und ungünstigen Bedingungen für das Baumwachstum führt.
„In der kommenden Forschung werden wir die Auswirkungen dieses umgekehrten Trends der asymmetrischen Erwärmung auf das Baumwachstum und den Kohlenstoffkreislauf weiter untersuchen“, sagt Ziqian Zhong.
Veröffentlichung in Nature:
"Reversed asymmetric warming of sub-diurnal temperature over land during recent decades"
Der Anstieg der globalen durchschnittlichen Oberflächentemperatur ist eines der Schlüsselmerkmale des vom Menschen verursachten Klimawandels. Allerdings ist der Temperaturanstieg tagsüber und nachts nicht gleichmäßig, und die Nachttemperaturen sind in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts schneller gestiegen als die Tagestemperaturen. Dieses Erwärmungsmuster mit Schwankungen zwischen Tag und Nacht wird als „asymmetrische Erwärmung“ bezeichnet und könnte sowohl auf menschliche Aktivitäten als auch auf natürlich vorkommende Phänomene zurückzuführen sein.
In einer neuen, in Nature Communications veröffentlichten Studie untersuchte ein internationales Forscherteam das Phänomen der asymmetrischen Erwärmung erneut und stellte fest, dass sich das Muster umgekehrt hat. Zwischen 1961 und 2020 hat sich die globale Erwärmung am Tag beschleunigt, während die Erwärmungsrate der Nachttemperatur relativ konstant bleibt. Dieser umgekehrte Trend der asymmetrischen Erwärmung hat zu einem zunehmenden Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht geführt.
„Unser Ziel war es zunächst, das zuvor beobachtete Phänomen zu bestätigen, dass die Erwärmung in der Nacht die Erwärmung am Tag übersteigt. Zu unserer Überraschung hatte nicht nur der asymmetrische Erwärmungstrend aufgehört, sondern unsere Analysen, die auf modernsten beobachtungsbasierten Datensätzen basieren, deuten auch auf eine vollständige Umkehr dieses ursprünglichen Erwärmungsmusters in den letzten drei Jahrzehnten hin“, sagt Ziqian Zhong , Postdoktorand bei Chalmers.
Globale Aufhellung als mögliche Ursache
„Eine wahrscheinliche Erklärung für diese Veränderung ist ein Phänomen namens „Global Brightening“, das seit Ende der 1980er Jahre beobachtet wird. Dies ist eine Folge der geringeren Wolkendecke, die dazu führt, dass mehr Sonnenlicht die Erdoberfläche erreicht, was zu höheren Tagestemperaturen und damit zu einem größeren Unterschied zwischen Tag- und Nachttemperaturen in den letzten Jahrzehnten führt“, sagt Ziqian Zhong.
Derzeit besteht erhebliche Unsicherheit über die Gründe für die Veränderungen der Wolkendecke. Die „globale Aufhellung“ kann auf ein komplexes Zusammenspiel zwischen wolkenfreier und bewölkter Atmosphäre sowie auf die Wirkung kleiner Partikel in der Atmosphäre, sogenannter Aerosole, zurückgeführt werden. Diese Aerosole können aus natürlichen Prozessen wie Gischt und Waldbränden stammen, aber auch aus menschlichen Aktivitäten wie der Verbrennung fossiler Brennstoffe und können tiefgreifende Auswirkungen auf viele Aspekte der Umwelt haben.
Neben den Auswirkungen der globalen Aufhellung vermuten die Forscher einen weiteren Grund für die umgekehrte asymmetrische Erwärmung. Die Zunahme regionaler Dürreereignisse und Hitzewellen deutet auf eine mögliche Abschwächung der Kühlwirkung durch Verdunstung an der Erdoberfläche hin, was typischerweise zu einem schnelleren Anstieg der Tagestemperaturen führen würde.
Die Forscher fanden heraus, dass der Großteil des Landes, 81 Prozent der Gesamtfläche, von 1961 bis 1990 eine größere nächtliche Erwärmung erlebte. Im darauffolgenden Zeitraum von 1991 bis 2020 kam es jedoch zu einer Verschiebung, wobei 70 Prozent der beobachteten Landflächen betroffen waren Stattdessen kommt es tagsüber zu einer stärkeren Erwärmung.
Beeinflusst alles Leben auf der Erde
Der größere Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht könnte möglicherweise Auswirkungen auf Ernteerträge, Pflanzenwachstum, Tierwohl und die menschliche Gesundheit haben.
Beispielsweise gilt ein erhöhter Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht als einer der Umweltstressoren, der zu einer erhöhten Herzfrequenz und einem erhöhten Blutdruck führen und damit die Herzbelastung sowie die Mortalität und Morbidität von Herz-Kreislauf- und Atemwegserkrankungen erhöhen kann.
„Dies zeigt die Notwendigkeit, Strategien in verschiedenen Bereichen, die von Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht betroffen sind, wie Landwirtschaft, öffentliche Gesundheit und Forstwirtschaft, anzupassen, um den Herausforderungen dieses Klimawandels zu begegnen“, sagt Ziqian Zhong.
Bestimmte Baumarten in feuchten Gebieten können aufgrund des größeren Temperaturunterschieds zwischen Tag und Nacht ihre Fähigkeit zur Kohlenstoffbindung verbessern. Der erhöhte Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht könnte sich jedoch für Bäume in trockenen Regionen als nachteilig erweisen, da höhere Tagestemperaturen die Verdunstung verstärken können, was zu einem Mangel an Bodenwasser und ungünstigen Bedingungen für das Baumwachstum führt.
„In der kommenden Forschung werden wir die Auswirkungen dieses umgekehrten Trends der asymmetrischen Erwärmung auf das Baumwachstum und den Kohlenstoffkreislauf weiter untersuchen“, sagt Ziqian Zhong.
Veröffentlichung in Nature:
"Reversed asymmetric warming of sub-diurnal temperature over land during recent decades"
