Drastischer Temperaturabfall auf einem erdähnlichen Terra-Planeten

Das folgende Video zeigt die Entwicklung der Oberflächentemperatur und der Niederschläge eines Planeten, der nur aus Land besteht, während des Übergangs von seinem heißen und trockenen zu seinem kalten und nassen Zustand. Die Simulationen wurden mit ICON-ESM durchgeführt, wobei die atmosphärische Zusammensetzung und die Orbitbedingungen wie für die heutige Erde eingestellt wurden. Eine Ausnahme stellt die Neigung der Erdachse gegen die Erdbahnebene (Obliquität) von Null dar.

Die terrestrische Hydrologie dieses Planeten wird durch die Annahme eines weltweit konstanten Grundwasserspiegels geprägt. Dadurch ist der atmosphärische Zugang zu Oberflächenwasser im Gegensatz zu einem Aquaplaneten, der nur aus Wasser besteht, eingeschränkt. Dieser eingeschränkte Zugang zu Wasser führt zu Bistabilität in diesem System, also zwei stabilen Gleichgewichtszuständen: Bei hoher Oberflächenalbedo gibt es nur den nassen und kalten Zustand, der dem heutigen Klima ähnelt, wo das in den Tropen verdunstete Wasser auch in den Tropen weitgehend als Niederschlag fällt.

Bei niedriger Oberflächenalbedo existiert ein zweiter Zustand, der heiße und trockene Zustand, der 20 Kelvin wärmer ist. Hier sind die Tropen völlig trocken, da das gesamte dort verdampfende Wasser in die Extratropen geführt wird. In der Simulation wird das Modell im heißen und trockenen Zustand mit einem Wert für Oberflächenalbedo gestartet, der es instabil macht. Beim Übergang in den kalten und nassen Zustand sinkt zunächst die mittlere globale Temperatur nur geringfügig. Nach dem Auftreten von Niederschlag am Äquator beschleunigt sich der Temperaturabfall, bis schließlich die äquatorialen und extratropischen Niederschlagsbänder zusammenlaufen.