Walker-Zirkulation

Aus Klimawandel
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Abb. 1: Schematische Darstellung der Walker-Zirkulation während neutraler ENSO-Bedingungen im Dezember-Februar

1 Die Zirkulation

Die Walkerzirkulation ist eine parallel zum Äquator verlaufende tropische Zirkulation der Atmosphäre, die aus mehreren Zellen besteht.[1] Die Zellen werden aus einem aufsteigenden und absteigenden Ast zwischen der unteren und der oberen Troposphäre sowie Ost-West- bzw. West-Ost-Strömungen dazwischen gebildet. Ursache ist der durch die Passatwinde hervorgerufene Gegensatz zwischen kaltem und warmem Wasser auf den Ost- bzw. Westseiten der tropischen Ozeane, der besonders im Pazifik ausgebildet ist. Die beiderseits des Äquators als Teil der Hadley-Zirkulation ständig wehenden Nordost- und Südost-Passate treiben das Oberflächenwasser von Osten nach Westen. Auf der Ostseite des Pazifik dringt als Ersatz kaltes Auftriebswasser an die Oberfläche und bildet eine Kaltwasserzone vor der Westküste Südamerikas. Das nach Westen driftende Oberflächenwasser wird auf seinem Weg durch die tropische Atmosphäre und starke Sonneneinstrahlung ständig erwärmt und bildet auf der Westseite des Ozeans einen Warmwasserpool.

Abb. 2: Schematische Darstellung der Walker-Zirkulation (Dezember-Februar) während El-Niño-Bedingungen über einer Karte mit wärmeren (Ocker) und kälteren (Blau-Grün) Meeresoberflächentemperaturen als üblich
Abb. 3: Schematische Darstellung der Walker-Zirkulation (Dezember-Februar) während La-Niña-Bedingungen über einer Karte mit wärmeren (Ocker) und kälteren (Blau-Grün) Meeresoberflächentemperaturen als üblich

Über dem Warmwasserpool, der vom westlichen Pazifik bis zum östlichen Indischen Ozean reicht, erwärmt sich die Luft und steigt auf. Dadurch bildet sich am Boden ein Tiefdruckgebiet, in das von Osten und Westen Luft nachströmt. Die Luft über dem Warmwasserpool besitzt durch Verdunstung einen hohen Wasserdampfgehalt. Beim Aufsteigen kühlt sie sich ab, der Wasserdampf kondensiert und es kommt zu starken Niederschlägen. In der Höhe bildet sich ein Hochdruckgebiet aus, aus dem die Luft nach Osten und Westen strömt. Da sich das Ganze in Äquatornähe abspielt, hat die Corioliskraft keinen Einfluss auf die Strömungsrichtung. In der Höhe wird die Luft auf ihrem Weg Richtung Ostpazifik kälter und schwerer und sinkt über dem östlichen Pazifik ab. Die absinkenden Luftmassen im Osten des tropischen Pazifik erwärmen sich und können zunehmend mehr Wasserdampf aufnehmen, ohne dass es zu Kondensation und Niederschlag kommt. Dem niederschlagsreichen Westen stehen daher im Osten des Pazifischen Ozeans und über den angrenzenden Landgebieten sehr trockene Verhältnisse mit einem relativ hohen Luftdruck gegenüber. Aus diesem Hochdruckgebiet strömt die Luft in Bodennähe Richtung Westen und der Kreis schließt sich. In dieser reinen Form ist die Walkerzirkulation nur über dem Pazifik ausgebildet. Über den anderen Ozeanen stellen der Einfluss der Kontinente und Monsunsysteme Störfaktoren dar.

2 Der Einfluss von ENSO

Die Walkerzirkulation wird stark durch die El-Niño-Southern-Oscillation (ENSO) beeinflusst. Bei einem El-Niño-Ereignis erwärmt sich das Oberflächenwasser im östlichen tropischen Pazifik und das im Westen kühlt sich ab. Die Folge ist eine Umkehrung der Walker-Zirkulation. Der aufsteigende Ast positioniert sich über dem mittleren und östlichen Pazifik, was starke Niederschläge in dem sonst trockenen Gebiet zur Folge hat, während über dem westlichen Pazifik absinkende Luft vorherrscht und Trockenheit bewirkt. Auch über Ostafrika herrschen aufsteigende Luftmassen mit starken Regenfällen vor, während über dem östlichen Südamerika die Walkerzirkulation nach unten weist und weniger Niederschläge als üblich fallen. Bei einem La-Niña-Ereignis, bei dem die Meeresoberflächentemperaturen im östlichen Pazifik kälter als normal sind, wird der Normalzustand der Walker-Zirkulation verstärkt. Der Warmwasserpool im westlichen Pazifik ist wärmer als sonst, was die Konvektion der Luftmassen darüber verstärkt. Über Indonesien und den östlichen Südamerika fallen stärkere Niederschläge als üblich. Die Auswirkungen der Walker-Zirkulation zeigen sich vor allem im Nord-Winter (Dezember-Februar).

Über Fernwirkungen (Teleconnections) haben ENSO und die Walker-Zirkulation auch einen Einfluss auf die Wetterverhältnisse in Ostafrika. So sind für Dürren im östlichen Äthiopien, Kenia, Somalia und nördlichen Tansania im Oktober bis Dezember zu einem erheblichen Teil La-Niña-Verhältnisse verantwortlich. Der Einfluss von ENSO wird dabei vermittelt über den tropischen Indischen Ozean, dessen Westteil bei einem La-Niña-Ereignis geringere Temperaturen aufweist, sowie über die parallel zum Äquator verlaufende Walker-Zirkulation, die bei La-Niña-Bedingungen über Ostafrika absinkende Luftmassen bewirkt. Kühlere Oberflächentemperaturen des Ozeans vor der ostafrikanischen Küste sind mit geringeren Niederschlägen in Ostafrika in den Gebieten mit ausgeprägten zweimal jährlichen Regenzeiten im Frühling und Herbst verbunden, da über ihnen die Luft eher absinkt und Konvektion unterdrückt wird. Die absteigende Luft der Walker-Zirkulation erwärmt sich, wodurch die relative Luftfeuchtigkeit abnimmt. 70 % der Kurzregenzeiten im Oktober-Dezember mit geringen oder fehlenden Niederschlägen der letzten Jahrzehnte fallen mit La-Niña-Ereignissen zusammen.[2]

3 Einzelnachweise

  1. das Folgende nach: Liberto, Tom di (2014): The Walker Circulation: ENSO’s atmospheric buddy, NOAAS Climate.gov
  2. Lyon, B. (2014): Seasonal drought in the Greater Horn of Africa and its recent increase during the March-May long rains. Journal of Climate 27, 7953-7975


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