Extremereignisse

Afrika ist weitgehend abhängig von der saisonalen Migration des tropischen Regengürtels beiderseits der Innertropischen Konvergenzzone (ITC). Die jahreszeitliche Verschiebung der ITC wiederum hängt stark von den Temperatur- und Druckverhältnissen über den benachbarten Ozeanen ab. Besonders gut untersucht sind die Ursachen der Sahel-Dürre. Hatte man ursprünglich angenommen, dass die anthropogenen Veränderungen der Landnutzung der Auslöser der Dürre in den 1970er Jahren waren, so haben Modell-Untersuchungen der jüngsten Zeit gezeigt, dass die primäre Ursache in den klimatischen Randbedingungen lag. Die Vegetationsdecke spielte nur in Rückkopplungen mit dem Klima eine wichtigere Rolle.

Über die Mechanismen im Einzelnen bestehen noch Unklarheiten, weshalb die Prognosen im Hinblick auf eine globalen Erwärmung im 21. Jahrhundert z.T. unterschiedlich ausfallen. Entscheidend scheinen die Meeresoberflächentemperaturen der umgebenden Ozeanbecken zu sein, einschließlich einer Fernwirkung des Pazifik.¹ Dabei spielen sowohl die Temperaturgegensätze zwischen Meeres- und Landtemperaturen wie die zwischen den Meeresoberflächentemperaturen auf der Nord- und auf der Südhalbkugel eine Rolle.

Abb. 1: Beobachtete Niederschläge im Juli-September (blaue Kurve) und mit Meeresoberflächentemperaturen angetriebene Modellsimulationen der Niederschläge im Sahel (rote Kurve). Die weitgehende Übereinstimmung zeigt die starke Bedeutung der Ozeane für die Sahel-Niederschläge. Die Indexdarstellung ist auf das Mittel der Jahre 1950-2000 bezogen.²

Die Sahel-Zone bekommt ihren Niederschlag nahezu ausschließlich im Sommer, wenn die Innertropische Konvergenzzone und der ursprüngliche SO-Passat als Sommermonsun weit über den Äquator nach Norden vordringen und die über den Ozeanen aufgenommene Feuchtigkeit im Landesinneren als Niederschlag fällt. Entscheidend für den Sahel-Niederschlag ist der Temperaturgegensatz zwischen Kontinent und Ozean. Ist dieser Gegensatz relativ gering, ist auch der Luftdruckgegensatz gering und der Sommermonsun schwach. Bei einem stärkeren Temperaturgegensatz dringt der wasserdampfgesättigte Monsun weit ins Landesinnere vor und bringt der Sahelzone größere Regenmengen.

Der Temperatur- und Luftdruckgegensatz kann zum einen verringert werden durch eine Erhöhung der Ozeantemperaturen. So wurde eine starke Erwärmung des tropischen Indischen Ozeans zwischen Ostafrika und Indonesien als der Hauptgrund für die Sahel-Dürre der 1970er und 1980er Jahre ausgemacht.³ Ein weiterer Faktor ist die unterschiedliche Erwärmung der Ozeantemperaturen nördlich und südlich des Äquators.⁴ Aufgrund der höheren Aerosol-Belastung der Atmosphäre der Nordhalbkugel erwärmt sich der nördliche Atlantik weniger stark als der Atlantik um den Äquator und südlich davon. Die Folge ist eine Verlagerung des aufsteigenden Astes der Hadley-Zirkulation und damit der ITC nach Süden mit stärkeren Niederschlägen über der westafrikanischen Küstenregion und Trockenheit im Sahel.

Die starke Erwärmung des Indischen Ozeans wird im wesentlichen auf die Zunahme von Treibhausgasen in der Atmosphäre zurückgeführt. Ausgehend von diesen Zusammenhängen wird auch in Zukunft eher mit einer trockenen Sahelzone gerechnet.⁵ Die Aerosolbelastung wird nach heutigen Prognosen in den nächsten drei bis vier Jahrzehnten ebenfalls noch zunehmen, sich dann aber deutlich abschwächen,⁶ weshalb der Aerosol-Effekt über dem Atlantik von der Mitte des 21. Jahrhunderts an kaum noch eine Rolle spielen wird.

Abb. 2: Beobachteter und entsprechend den IPCC-Szenarien B1, A1B und A2 prognostizierter Niederschlag im Sahel⁷

Andererseits ist zu berücksichtigen, dass sich nach allen Modellberechnungen die Kontinente stärker als die Ozeane erwärmen. Das würde den Temperaturgegensatz zwischen Land und Meer und damit den Monsun verstärken und der Sahelzone höhere Niederschläge bringen. Insbesondere die Temperaturen und der Luftdruck über der Sahara wurden als steuernde Mechanismen des Sahel-Niederschlags erkannt. Höhere Sahara-Temperaturen senken hiernach den Bodenluftdruck über der Sahara und verstärken den afrikanischen Monsun, der für stärkere Regenfälle im Sahel sorgt. Ausgehend von diesen Zusammenhängen hat eine Modellrechnung eine Zunahme der Sahel-Niederschläge um 25-50% bis 2080 simuliert.⁸

Auch die Niederschläge im südlichen Afrika werden stark durch Meeresoberflächentemperaturen, insbesondere durch die des Indischen Ozeans, kontrolliert. Zusätzlich spielen aber auch El Niño und La Niña eine Rolle. So könnte sich der Indische Ozean zukünftig sowohl durch eine Erhöhung der Treibhausgaskonzentration der Atmosphäre wie durch eine Verstärkung von El-Niño-Ereignissen weiter erwärmen. Die Folgen wären eine Abschwächung des Druckgradienten zwischen Ozean und Land und damit geringere Niederschläge über Südafrika. Eine weitere Folge von intensiveren El-Niño-Ereignissen könnte eine Erwärmung der höheren Troposphäre sein, wodurch sich die Konvektion abschwächen und damit konvektive Niederschläge geringer ausfallen würden. Auch für die nördlichen und südlichen Randzonen Afrikas werden größere Trockenperioden prognostiziert, da sie von den Winterniederschlägen der Tiefdruckbahnen der mittleren Breiten abhängig sind, die sich durch die globale Erwärmung wahrscheinlich polwärts verlagern werden.

Anmerkungen:
1. Giannini, A., R. Saravanan, and P. Chang (2003): Oceanic forcing of Sahel rainfall on inter-annual to inter-decadal time scales, Science 302, 1027-1030; Lu, J., and T.L. Delworth (2005): Oceanic forcing of the late 20th century Sahel drought, Geophysical Research Letters., 32, L22706, doi:10.1029/2005GL023316
2. Verändert nach Held, I.M., T. L. Delworth, J. Lu, K. Findell, and T.R. Knutson (2005): Simulation of Sahel drought in the 20th and 21st centuries, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) 102, 17891-17896
3. Giannini, A., R. Saravanan, and P. Chang (2003): Oceanic forcing of Sahel rainfall on inter-annual to inter-decadal time scales, Science 302, 1027-1030
4. Lu, J., and T.L. Delworth (2005): Oceanic forcing of the late 20th century Sahel drought, Geophysical Research Letters., 32, L22706, doi:10.1029/2005GL023316
5. Lu, J., and T.L. Delworth (2005): Oceanic forcing of the late 20th century Sahel drought, Geophysical Research Letters., 32, L22706, doi:10.1029/2005GL023316; Held, I.M., T. L. Delworth, J. Lu, K. Findell, and T.R. Knutson (2005): Simulation of Sahel drought in the 20th and 21st centuries, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) 102, 17891-17896
6. Vgl. Szenarien und Prognosen
7. Verändert nach Held, I.M., T. L. Delworth, J. Lu, K. Findell, and T.R. Knutson (2005): Simulation of Sahel drought in the 20th and 21st centuries, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) 102, 17891-17896
8. Haarsma, R.J., F.M. Selten, S.L. Weber, and M. Kliphuis (2005): Sahel rainfall variability and response to greenhouse warming, Geophysical Research Letters, 32, L17702, doi:10.1029/2005GL023232

Autor: Dieter Kasang