Rückkopplung zwischen Land und Atmosphäre der Nordhalbkugel durch vorgeschriebene Pflanzenphenologie im CESM

Zusammenfassung Die Pflanzenphenologie beeinflusst sowohl den terrestrischen Kohlenstoffkreislauf als auch die Wechselwirkungen zwischen Land und Atmosphäre und kann daher möglicherweise großräumige Zirkulationen in der Atmosphäre modifizieren. Es bestehen jedoch erhebliche Unterschiede zwischen den Modellen und zwischen Modellsimulationen und Beobachtungen der Pflanzenphenologie, was zu großen Unsicherheiten in zukünftigen Klimaprognosen führt. Hier haben wir die Pflanzenphenologie in der Nordhalbkugel im Community Earth System Model modifiziert und Simulationen durchgeführt, um zu charakterisieren, wie Unterschiede in der Pflanzenphenologie die Land-Atmosphäre-Kopplung beeinflussen. Die Pflanzenphenologie verändert die Bodenoberfläche und die Wechselwirkungen zwischen Land und Atmosphäre, indem sie direkt die absorbierte Sonnenstrahlung und die Evapotranspiration moduliert und indirekt das Feedback von Wolken und das Schnee-Albedo-Feedback verändert. Über der Nordhalbkugel treten die größten Effekte von März bis Juni auf, wenn die saisonale laubabwerfende Phenologie von satellitengestützten Werten auf Modellsimulationen modifiziert wird, was zu einem Anstieg der Oberflächentemperatur um >3K führt, der sich bis auf 500hPa (~5km Höhe) ausbreitet. Veränderungen der durch Phenologie induzierten Baumpflanzen-Evapotranspiration und Oberflächentemperatur hängen von der Bodenfeuchte während der Wachstumsperiode ab. Die Oberflächentemperatur sinkt signifikant aufgrund des zunehmenden latenten Wärmeflusses und der Wolkenreflexion, wo Bodenfeuchte reichlich vorhanden ist, während die Kontrolle der Bodenfeuchte über die Evapotranspiration zunimmt und die Oberflächentemperatur in trockeneren Regionen weitgehend unverändert bleibt oder sogar ansteigt. Die Charakterisierung des Einflusses der Phenologie auf biogeophysikalische Prozesse ist entscheidend, da erhebliche Auswirkungen sowohl an der Bodenoberfläche als auch in den darüber liegenden atmosphärischen Schichten vorhanden sind.