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Entferntere Tropen II: Ost- und Südafrika und das atlantische Südamerika

von Dieter Kasng

Der Einfluss der ENSO-Schgwankungen reicht über die Randregionen des Pazifik weit hinaus und betrifft auch Afrika und das atlantische Südamerika.

 

Der Einfluss von ENSO auf die Niederschläge in Afrika ist besonders ausgeprägt im äquatorialen Ostafrika, mit einer Niederschlagserhöhung bei El-Niño-Ereignissen, und in Südostafrika, wo es in El-Niño-Jahren weniger regnet. Es scheint, dass ENSO auch einen geringen Einfluss auf Westafrika hat, wobei die Zusammenhänge hier aber noch wenig verstanden sind. Die ENSO-Auswirkungen auf Ostafrika variieren je nach Jahreszeit und Region sowie von Fall zu Fall. So fällt in dem saisonalen Niederschlagsgürtel des tropischen Afrika in einem El-Niño-Jahr in der feuchten Jahreszeit (Mai-September) nördlich des Äquators weniger, in der feuchten Jahreszeit südlich des Äquators (Oktober-Februar) mehr Regen. Zwei Faktoren bestimmen den Einfluss von ENSO auf die ostafrikanischen Niederschläge, die Verschiebung der Walker-Zirkulation und die veränderten Druckverhältnisse über dem Indischen Ozean. Bei einem Warmereignis (El Niño) wird durch die veränderte Walker-Zirkulation mehr Feuchtigkeit in den westlichen Indischen Ozean transportiert und die Konvektion über dem westlichen Indischen Ozean vor der ostafrikanischen Küste verstärkt. Zugleich fällt hier aber auch der Luftdruck aufgrund der höheren Meeresoberflächentemperaturen. Während die Konvektion den Niederschlag begünstigt, kann der verminderte Luftdruckgegensatz zwischen Ozean und Kontinent monsunale Winde und damit den Transport von Feuchtigkeit ins Land hinein schwächen.

Während des El Niños von 1997/98 hat das östliche äquatoriale Afrika eine wahre Sintflut erlebt, mit Niederschlägen, die von Oktober bis Dezember mancherorts das Fünffache des Durchschnitts betrugen. Die Folge waren verheerende Überschwemmungen, die viele Infrastrukturanlagen zerstörten und zahlreichen Menschen das Leben kosteten. Außerdem wurde ein deutlicher Anstieg von vektorbedingten Krankheiten festgestellt.1 Die Höhe der Niederschläge lag weit über dem bei El-Niño-Ereignissen zu erwartenden Mengen und gehörte ebenso zu den Überraschungen des El Niños von 1997/98 wie die ausgebliebene Trockenheit in Australien und Indien und die wider Erwarten extreme Dürre in Indonesien. Auffällig waren in diesem Zusammenhang auch ungewöhnlich hohe Temperaturen im westlichen und ungewöhnlich niedrige Temperaturen im östlichen Indischen Ozean. Ein solches Muster entspricht zwar prinzipiell typischen El-Niño-Auswirkungen, allerdings nicht in dieser Intensität. Möglicherweise haben andere Faktoren eine Rolle gespielt. Auch für die Niederschlagsvariabilität in Ostafrika ist in jüngster Zeit von vielen Forschern der IOD verantwortlich gemacht worden.2 Die Abb. 1 (rechts) zeigt, dass zwischen 1967 und 1997 ENSO-Warmereignisse nur in drei Fällen mit positiven Niederschlagsanomalien zusammenfielen, in fünf Fällen aber nicht, und dass dagegen aber alle positiven IOD-Ereignisse mit höheren Niederschlägen verbunden waren. Aus solchen statistischen Auswertungen und aus Modellrechnungen wird geschlossen, dass der IOD einen stärkeren Einfluss auf die ostafrikanischen Regenfälle als ENSO hat.

Auswirkungen von ENSO auf Ostafrika
Auswirkungen von ENSO auf Ostafrika

(Eigene Darstellung nach Blck 2003)


Abb. 1:
Links: Die Messstationen zeigen in El-Niño-Jahren in Ostafrika höheren und in Südafrika niedrigeneren Niederschlag als normal;3 rechts: Niederschlagsanomalien in Ostafrika in Bezug zu El-Niño-Jahren und IOD-Ereignissen4

Auch in Südafrika, so zeigen statistische Untersuchungen, folgen die Niederschlagsschwankungen ENSO-artigen Mustern.5 Erklärungen dafür ziehen die Erwärmung des westlichen tropischen Indischen Ozeans während eines El Niño heran. Damit wird der Druckgradient zwischen afrikanischem Kontinent und dem Ozean verringert, wodurch der Einstrom von feuchter Luft vom Ozean Richtung Land geschwächt wird. Damit im Zusammenhang stehen eine Verlagerung des aufsteigenden Astes der lokalen Walker-Zirkulation von der Küste weg und eine Schwächung der tropischen Konvergenzzone im Süd-Winter, die auch weniger weit nach Süden vordringt. Es gibt dann mehr Konvektion und Niederschlag über dem Ozean und weniger über dem Land. Bei La-Niña-Ereignissen kehren sich die Verhältnisse um: Es strömt vermehrt feuchte Luft von dem kühleren Ozean ins Land ein, die tropische Konvergenzzone mit ihren Konvektionsniederschlägen schiebt sich weit nach Süden und die lokale Walker-Zirkulation nach Westen, so dass ihr aufsteigender Ast über Südostafrika und dem westlichen indischen Ozean liegt. Die Folge sind stärkere Niederschläge über Südostafrika. Der Einfluss von ENSO auf die Niederschlagsvariabilität in Südafrika liegt jedoch nur bei etwa 20%, mit einem regionalen Schwerpunkt im südlichen Sambia, in Simbabwe und Teilen von Südafrika. Allerdings hatten auch hier der El Niño von 1997/98 und die anschließende La Niña nicht den erwarteten Effekt. Es gab in dem einen Fall keine große Dürre, sondern normale und z.T. sogar darüber liegende Regenfälle, und in dem anderen keine bemerkenswerte Zunahme der Niederschläge. Dabei war der El Niño durchaus von einer ungewöhnlichen Erwärmung des tropischen Indischen Ozeans begleitet. Möglicherweise hat sich hier eine Dekaden-Schwankung in den Niederschlägen durchgesetzt, die den El-Niño-Effekt überdeckt hat.6 Einflüsse des IOD und des südlichen Atlantik sind ebenfalls denkbar.

Neben Indien, Ost- und Südafrika ist das östlich der Anden liegende tropische Südamerika die dritte entferntere Tropenregion, bei der ENSO-Einflüsse sich mit anderen Einflussfaktoren mischen. Während das pazifische Südamerika direkt in die ENSO-Zirkulation einbezogen ist, wirkt diese sich für das Südamerika östlich der Anden eher vermittelt aus. Dabei spielen vor allem zwei Vorgänge eine Rolle: 1. die Verschiebung der Walker-Zirkulation nach Osten und 2. die durch die höhere SST im Ostpazifik initiierte Erwärmung der mittleren und oberen Troposphäre, die sich nach Osten weit über die Anden hinaus ausbreitet.7 Der absteigende Ast der Walker-Zirkulation, der in "normalen" Jahren über dem Ostpazifik liegt, verschiebt sich bei einem El Niño bis über den brasilianischen Nordosten und westlichen Atlantik und sorgt hier für absinkende trockene Luftmassen. Durch die Verschiebung der Walker-Zirkulation werden die subtropischen Hochdruckzellen beiderseits der ITC verstärkt. Die absinkenden Luftmassen erzeugen über dem nordöstlichen Südamerika starke und trockene Ostwinde, die vor den Anden einerseits nach Norden und andererseits als sogenannter Low Level Jet (LLJ) nach Süden abgelenkt werden. Der Low Level Jet drängt die Südatlantische Konvergenzzone (SACZ), die neben der Innertropischen Konvergenz über dem Amazonasgebiet zweite wichtige Niederschlagszone in Südamerika, weiter nach Süden und verschiebt damit entsprechend die Niederschlagsgebiete in die La-Plata-Region. Die troposphärische Erwärmung durch die ostpazifischen Anomalien verstärkt hier wie auf der Nordhalbkugel die planetariche Frontalzone und damit den Jetstream, durch den Tiefdruckwirbel angeregt werden, die die Niederschlagsneigung weiter verstärken.

In dieser Konstellation fallen über dem Nordosten Südamerikas und dem äquatorialen Atlantik weniger Niederschläge. Besonders betroffen sind das nordöstliche Amazonasbecken und der brasilianische Nordosten. Der Beginn der Regensaison verzögert sich und das Ende erfolgt früher, so dass sich El-Niño-Ereignisse nahezu ganzjährig auswirken. Der ohnehin trockene Nordosten Brasiliens leidet unter starken Dürren, so besonders während des El Niños von 1997/98. Dagegen erhöhen sich die Niederschläge über Südbrasilien, Uruguay und dem nordöstlichen Argentinien. Die Ereignisse im tropischen Pazifik wirken sich auf die Niederschlagsverhältnisse im atlantischen Südamerika jedoch immer nur vermittelt aus, wobei neben lokalen Gegebenheiten wie dem Andenrelief und dem bolivianischen Hochdruckgebiet über dem Altiplano nicht zuletzt die Meeresoberflächentemperatur im Atlantik, die allerdings von ENSO nicht unbeeinflusst ist, eine wichtige Rolle spielt.8

Auswirkungen von El Niño auf die Zirkulation über Südamerika
Auswirkungen von El Niño auf die Zirkulation über Südamerika

(Eigene Darstellung nach Lau 2003)


Abb. 2:
Schematische Darstellung der durch El Niño beeinflussten Zirkulation über Südamerika: 1. Die höhere SST bewirkt eine Verschiebung der Walkerzirkulation mit absteigender Luftbewegung und unterdrückten Niederschlägen über Nordost-Brasilien. Der verstärkte Low Level Jet (LLJ) verstärkt die Südatlantische Konvergenzzone (SACZ).9

Anmerkungen:
1. Vgl. Ropelewski, C. (1999): The Great El Niño of 1997 and 1998: Impacts on Precipitation and Temperature, CONSEQUENCES 5 no 2, 17-25 (http://www.gcrio.org/CONSEQUENCES/vol5no2/article_2.html)
2. Webster, P.J., A.M. Moore, J.P. Loschnigg, R.R. Leben (1999): Coupled ocean-atmosphere dynamics in the Indian Ocean during 1997-98, Nature 401, 356-360; Saji, N.H., B.N. Goswami, P.N. Vinayachandran, and T. Yamagata (1999): A dipole mode in the tropical Indian Ocean, Nature 401, 360-363; Behera, S.K., J. Luo, S. Masson, T. Yamagata, P. Delecluse, S. Gualdi, and A. Navarra (2003): Impact of the Indian Ocean Dipole on the East African Short Rains: A CGCM Study, CLIVAR Exchanges 8 (2/3), 43-45
3. nach USAID Famine Early Warning System (http://www.fews.org/fb971027/ea971027.html#ENSO)
4. Black, E. (2003): The impact of Indian and Pacific Ocean processes on the East African short rains, CLIVAR Exchanges 8 (2/3), 40-42
5. Reason, C.J.C., and M. Rouault (2002): ENSO-like decadel variability and Sotuh African rainfall, Geophysical Research Letters, 29, 16/1-16/4
6. Mason, J.S. (2001): El Niño, climate change, and Southern African climate, Environmetrics 12, 327-345
7. vgl. Lau, K.-M., and J. Zhou (2003): Anomalies of the South American summer monsoon associated with the 1997-99 El Niño-southern oscillation, International Journal of Climatology 23, 529-539
8. Latif, M., and A. Grötzner (2000): The equatorial Atlantic oscillation and its response to ENSO, Climate Dynamics 16, 213-218
9. nach Lau, K.-M., and J. Zhou (2003): Anomalies of the South American summer monsoon associated with the 1997-99 El Niño-southern oscillation, International Journal of Climatology 23, 529-539