Analyse der Bodenfeuchtigkeitsgedächtnis aus Beobachtungen in Europa

Es ist bekannt, dass die Bodenfeuchtigkeit im Vergleich zu anderen Größen im Klimasystem ausgeprägte Persistenzeigenschaften zeigt. Da die Bodenfeuchtigkeit in hohem Maße die Wechselwirkungen zwischen Land und Atmosphäre steuert, kann ihre Persistenz das Potenzial zur Verbesserung saisonaler Klimavorhersagen bieten. Bisher haben viele Modellierungsstudien die Natur des Bodenfeuchtigkeitsgedächtnisses untersucht, mit konsistenten, aber modellabhängigen Ergebnissen. Diese Studie untersucht das Bodenfeuchtigkeitsgedächtnis in langfristigen Beobachtungsdatensätzen basierend auf Daten von fünf Stationen in Europa. Wir untersuchen räumliche und saisonale Variationen im Bodenfeuchtigkeitsgedächtnis und identifizieren deren Hauptklimafaktoren. Zudem testen wir ein bestehendes Rahmenwerk und führen eine Erweiterung davon ein, um das Bodenfeuchtigkeitsgedächtnis zu approximieren und die Beiträge seiner treibenden Prozesse zu bewerten. An den analysierten fünf Standorten identifizieren wir die Variabilität der anfänglichen Bodenfeuchtigkeit, geteilt durch die der kumulierten Förderung über den betrachteten Zeitraum, als einen Haupttreiber des Bodenfeuchtigkeitsgedächtnisses, das den Einfluss des Niederschlagsregimes sowie von Boden- und Vegetationseigenschaften widerspiegelt. Ein weiterer wichtiger Treiber ist die Korrelation der anfänglichen Bodenfeuchtigkeit mit der nachfolgenden Förderung, die das Gedächtnis der Förderung erfasst, während es in den Boden propagiert und auch die Wechselwirkungen zwischen Land und Atmosphäre. Dabei stellt sich heraus, dass die Rolle des Niederschlags für die Förderung dominant ist. Im Gegensatz zu Ergebnissen früherer Modellierungsstudien haben die Sensitivitäten von Abfluss und Evapotranspiration zur Bodenfeuchtigkeit nur einen geringfügigen Einfluss auf die Persistenz der Bodenfeuchtigkeit an den analysierten Standorten. An den zentralen europäischen Standorten zeigen die saisonalen Zyklen des Bodenfeuchtigkeitsgedächtnisses ein Maximum im Spätsommer und ein Minimum im Frühling. Ein umgekehrter saisonaler Zyklus wird an der analysierten Station in Italien gefunden. Hohe Bodenfeuchtigkeitsgedächtnis bewährt sich in einigen Jahreszeiten an den meisten Standorten bis zu 40 Tage. Extrem trockene oder nasse Zustände des Bodens neigen dazu, das Bodenfeuchtigkeitsgedächtnis zu erhöhen, was auf ein verbessertes Vorhersagepotenzial während extremer Ereignisse an den meisten in dieser Studie betrachteten Standorten hindeutet.