Klimaänderungen in Afrika

Mittlerer Jahres-Niederschlag in mm während der Regenzeit 1971-2000

Nach Einschätzung des IPCC ist Afrika der durch den Klimawandel mit am meisten bedrohte Kontinent. 80% der afrikanischen Bevölkerung sind von der Landwirtschaft und landwirtschaftlichen Produktion abhängig, wa sie besonders abhängig von klimatischen Einflüssen macht. Der Beitrag des Agrarsektors am Bruttoinlandsprodukt liegt bei 40%. Die hohe Exponiertheit gegenüber den Folgen des Klimawandels hängt zudem mit den begrenzten Möglichkeien zur Anpassung an den Klimawandel, den geringen ökonomischen Kapazitäten und den vielfach ineffektiven Institutionen zusammen. So fallen in den letzten drei Jahrzehnten 27% der globalen Opfer von Wetterextremen auf Afrika. Die Verstädterung und das Bevölkerungswachstum haben die Verletztlichkeit des Kontinents weiter erhöht.

Grundlagen

Jahreszeitliche Verteilung der Niederschläge in Afrika 1983-2020 im August (links) und im Dezember (rechts).

Der gesamte Kontinent wird durch tropisches und subtropisches Klima beherrscht. Dabei sind weniger die Temperaturen als die Niederschläge von entscheidender Bedeutung für die Lebensbedingungen. Über weite Teile Afrikas bringen die mit dem Sonnenstand wandernden tropischen Regengürtel, die durch die vom Land-Meer-Gegensatz abhängigen Monsune abgewandelt werden, den Niederschlag. Kleine Veränderungen in ihrer Position können regional zu deutlichen Schwankungen des Niederschlags führen. Die tropischen Monsunsysteme sind von unterschiedlichen Faktoren abhängig. Wichtig ist der Land-Meer-Gegensatz der Temperatur, der den Monsun verstärken (bei hohen Temperaturdifferenzen) oder abschwächen (bei niedrigen Temperaturdifferenzen) kann. Außerdem spielen Fernwirkungen, z.B. durch das ENSO-System oder die Nordatlantische Oszillation eine Rolle. Während Schwankungen der Land-Meer-Beziehungen als Ursachen für langfristige, über Dekaden dauernde Klimaänderungen gesehen werden, werden kürzere klimatische Änderungen vor allem auf das ENSO-Phänomen im Pazifik zurückgeführt. So erhöhen El-Niño-Ereignisse die Niederschläge in Ostafrika und verringern sie im südlichen Afrika, wo es einen starken Einfluss von ENSO auf Dürren gibt. Längerfristige Schwankungen werden stark von den Meeresoberflächentemperaturen des Atlantischen und des Indischen Ozeans beeinflusst. So begünstigt ein positiver Indian Ocean Dipole, eine dem ENSO-Phänomen vergleichbare Schwankung der Ozean-Atmosphäre-Dynamik im Indischen Ozean, eine Zunahme der Niederschläge im östlichen tropischen Afrika, während die negative Phase das Gegenteil bewirkt. Der Atlantik beeinflusst dagegen Nordafrika, hier besonders durch die Nordatlantische Oszillation, und den Westafrikanischen Monsun.

Afrika erhält Niederschläge über zwei wichtige Monsun-Systeme, den westafrikanischen und den ostafrikanischen Monsun. Der höchste Niederschlag fällt zwischen Juni und September mit mehr als 250 mm/Monat beiderseits des Äquators von West nach Ost durch den Westafrikanischen Monsun. Der Ostafrikanische Monsun führt zu hohen Niederschlägen südlich des Äquators in der langen Regenzeit März-Mai und in der kurzen Regenzeit November-Dezember. Länder nördlich von 15°N erhalten weniger als 35 mm pro Monat und in vielen Monaten gar keinen Niederschlag. In Ländern südlich von 15 °S gibt es trockene Verhältnisse von Juni bis August. Die höchsten Jahresniederschläge fallen in der Nähe des Äquators mit ca. 2000 mm/Jahr. Grob gesehen erhält das südliche Afrika mehr Niederschläge als das nördliche Afrika.

Änderung der Sommertage in Afrika 1980 bis 2018 in Tage pro Jahrzehnt

Klimaänderungen

Afrika

Afrika hat sich stärker als das globale Mittel (über Land und Ozean) erwärmt. 2020 waren die Temperaturen 0,45 °C bis 0,86 °C höher als im Vergleichszeitraum 1981-2010. Die Temperaturzunahme entspricht der globalen Beobachtung, dass sich Landgebiete schneller erwärmen als die Temperaturen über dem Ozean, wobei sich die tropischen Landgebiete langsamer erwärmt haben als die mittleren und hohen Breiten. Auch regional lagen 2020 in Afrika die Temperaturen nahezu überall über den Werten von 1981-2010. Besonders deutlich waren die Temperaturerhöhungen im Nordwesten des Kontinents, in den westlichen äquatorialen Gebieten und in Teilen des Horns von Afrika, etwas geringer in Südafrika und der Sahelregion.

Untersuchungen zu den Niederschlagsänderungen von 1983 bis 2020 zeigen allgemein einen Trend zu höheren Niederschlägen. Nach Klimazonen zeigen die vom tropische Regenwald eingenommenen Regionen die höchste Zunahme mit 8,2 mm/Jahr. Nach Staaten verzeichnet den höchsten Trend mit 12 mm/Jahr Ruanda, ähnlich hohe Zunahmen gab es in der Zentralafrikanischen Republik (11 mm), Uganda (11 mm) und Burundi (10 mm). Allgemein liegen die Staaten mit hohen Zunahmen unter dem Einfluss des Westafrikanischen und Ostafrikanischen Monsuns. In Südafrika nahmen die Niederschläge dagegen leicht um -0,4 mm/Jahr ab, ähnlich in Mosambik und Malawi, während die Maghreb-Staaten nur sehr geringe Zunahmen von ca. 1 mm pro Jahr aufwiesen. Im Hinblick auf die großen Flusssysteme gab es mit über 8 mm/Jahr die höchsten Steigerungen der Niederschläge am unteren Niger und am Kongo, in den Flussbecken der südafrikanischen Flüsse dagegen so gut wie keine Veränderungen. Großräumig gesehen kann eine Zunahme der Niederschläge in den nördlichen, westlichen und zentralen Regionen des Kontinents festgestellt werden, während in den südlichen kein positiver Trend zu verzeichnen ist und in den östlichen Regionen das Bild gemischt ist.

Nordafrika

Änderung der mittleren Jahresniederschläge 1850-2015 als Standardabweichung

Die Temperaturen in Nordafrika sind sowohl im Jahresmittel wie saisonal doppelt so stark wie global gestiegen. Besonders deutlich war der Anstieg seit den 1970er Jahren mit 0,2-0,4 °C pro Jahrzehnt, und das vor allem im Sommer. Auch die Anzahl der heißen Tage und der tropischen Nächte haben sich deutlich erhöht. Ähnlich haben besonders seit 1980 auch die Dauer von Hitzewellen sowie deren Stärke und Ausdehnung in etlichen Staaten Nordafrikas zugenommen.

Die Niederschläge zeigen wie nahezu in ganz Afrika starke Dekadenschwankungen. Der Westen und Osten Norfrikas sind teilweise durch gegensätzliche Entwicklungen gekennzeichnet. In Algerien und Tunesien herrschten im 19. Jahrhundert relativ feuchte Bedingungen, während das 20. Jahrhundert relativ trocken war. Besonders Marokko war seit den 1980er Jahren durch extrem trocken. Eine extreme Dürre, wie sie die Region seit dem 15. Jahrhundert nicht erlebt hat, herrschte in Algerien und Tunesien 1999-2002, was vielerorts zum Absterben von Cedernwäldern geführt hat Die mittleren Niederschläge pro Jahr haben über große Teile Nordafrikas zwischen 1971 und 2000 abgenommen, in manchen Staaten wie Algerien, Tunesien und Marokko danach aber wieder zugenommen. Im östlichen Nordafrika kam es zu mehr aufeinanderfolgenden trockenen Tagen, während im westlichen Teil Starkniederschläge und Überschwemmungen mehr geworden sind.

Westafrika und die Sahel-Dürre

Oberflächenwinde (Pfeile) und Luftdruck (in mb) über Westafrika während des Sommermonsuns.

• Hauptartikel: Klimaänderungen in Westafrika

Die Temperaturen unterscheiden sich in Westafrika im Laufe des Jahres nur geringfügig. Der Jahresgang wird primär durch den Niederschlag bestimmt, der ausgeprägte Regen- und Trockenzeiten verursacht. Westafrika liegt im Bereich verschiedener Strömungssysteme, die den Jahresgang der Niederschläge bestimmen. Traditionell wurden die sommerlichen Niederschläge im Sahel durch die Wanderung der Innertropischen Konvergenzzone (ITCZ) nach Norden und die thermische Instabilität der Atmosphäre während des höchsten Sonnenstands erklärt. Der Niederschlag in Westafrika hat jedoch nach neuerer Forschung weniger direkt mit dem Sonnenstand zu tun als mit dem Westafrikanischen Monsun, der im Sommer feuchte Luftmassen vom Atlantik bis in die Sahelzone transportiert. Der Westafrikanische Monsun wird durch den Temperaturgegensatz zwischen Land (vor allem der Sahara) und Ozean (dem äquatorialen Ost-Atlantik) angetrieben. Über dem tropischen Ost-Atlantik ist die Luft durch das relativ kalte Wasser im Golf von Guinea verhältnismäßig kühl. Über der westlichen Sahara entsteht ein sommerliches Hitzetief, das feuchte Luftmassen aus dem Süden ansaugt (Abb. rechts). Diese bilden sich über dem Atlantik vor der Südküste Westafrikas durch Verdunstung, die die Luft mit Wasserdampf sättigt. Über der Sahelzone steigen die feuchten Luftmassen dann auf und es kommt zum Niederschlag. Ist der Temperaturgegensatz zwischen Land und Ozean relativ gering, ist auch der Luftdruckgegensatz gering und der Monsun nur schwach ausgeprägt. Es regnet dann weniger über dem Kontinent. Bei einem stärkeren Temperaturgegensatz dringt der wasserdampfgesättigte Monsun weit ins Landesinnere vor und bringt größere Regenmengen mit sich.

Ostafrika

• Hauptartikel Klimaänderungen in Ostafrika

Auch Ostafrika hat unter der Sahel-Dürre der 1970er und 1980er Jahre gelitten, wurde aber auch später von Dürren heimgesucht und auch häufig von Überschwemmungen. So ereigneten sich nach einer starken Dürre im Jahre 2005 über weite Teile der Region gewaltige Überschwemmungen mit teilweise zahlreichen Toten in Somalia, Äthiopien, Kenia und Tansania im darauf folgenden Jahr 2006. Auch 2011 kam es zu einer Dürre, die weite Teile Kenias, Somalias und Äthipiens betraf und eine große Hungersnot auslöste, gefolgt wenige Monate später von heftigen Regenfällen in Kenia und Uganda. Verantwortlich für die häufigen Extremereignisse sind die besonderen klimatischen Bedingungen Ostafrikas.

Wie in den übrigen Regionen des tropischen Afrika wird der Niederschlag auch in Ostafrika von der Wanderung der Innertropischen Konvergenzzone (ITC) mit dem Sonnenstand geprägt. Im äquatorialen Ostafrika gibt es daher zwei Regenzeiten im Jahr, die sog. lange Regenzeit im März bis April, wenn die ITC langsam nordwärts wandert, und die sog. kurze Regenzeit im Oktober und November bei der Wanderung der ITC nach Süden. Dazwischen liegen im Nordsommer und -winter zwei Trockenzeiten.

Damit im Zusammenhang hat die Monsunzirkulation einen bedeutenden Einfluss, die wiederum nicht nur vom Stand der Sonne, sondern auch von den Verhältnissen über dem angrenzenden Indischen Ozeans bestimmt wird. Schwankungen der Meeresoberflächentemperatur im westlichen Indischen Ozean beeinflussen auch die Niederschläge über Ostafrika. So verstärken sich die Regenfälle in der kurzen Regenzeit im Oktober und November, wenn die Meeresoberflächentemperaturen im westlichen Indischen Ozean besonders hoch sind. Der Hauptgrund liegt in der höheren Verdunstung über dem Ozean, durch die der Wasserdampfgehalt der Atmosphäre stark erhöht wird und sich bei östlichen Winden über dem Land ausregnen kann. Daneben spielen auch Fernwirkungen von ENSO-Ereignissen eine Rolle, die die Verhältnisse des Indischen Ozeans beeinflussen.

Die Folge einer Erwärmung des Oberflächenwassers im westlichen Indischen Ozean ist ein geringerer Luftdruck über dem Ozean und den angrenzenden Landgebieten Ostafrikas. Das führt zu stärkeren östlichen Winden, die vom Meer her wasserdampfgesättigte Luft einströmen lassen und Niederschläge bringen. Höhere Temperaturen im westlichen Indischen Ozean resultieren nach Beobachtungen und Modelluntersuchungen entsprechend in höheren Regenfällen. Das Ergebnis ist bisher eine Zunahme der Niederschläge im nördlichen (Äthiopien, Somalia, Kenia, Nord-Uganda) und eine Abnahme im südlichen Bereich (Tanzania, südöstlicher Kongo, SW-Uganda) Ostafrikas, da die Regenzeit im Norden früher, im Süden später einsetzt.

Südafrika

• Hauptartikel: Klimaänderungen im Südlichen Afrika

Klimaschwankungen im Südlichen Afrika werden stark durch die angrenzenden Ozeane, vor allem den Indischen Ozean, beeinflusst, aber auch durch ENSO-Ereignisse. Allgemein führen El-Niño-Ereignisse zu unterdurchschnittlichen Niederschlägen über große Teile des Südlichen Afrika. Die Niederschläge fallen hauptsächlich im Süd-Sommer in der Regenzeit von November bis April, wenn die Sonne am höchsten steht. Eine Ausnahme ist der extreme Südwesten Südafrikas, der seine Niederschläge durch Tiefdruckzellen im Süd-Winter erhält. Die zeitliche Entwicklung zeigt keinen ausgeprägten Trend für das Südliche Afrika insgesamt. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts fielen relativ geringe Niederschläge, die aber zwischen 1920er und 1970er Jahren wieder höher ausfielen. Seit den 1980er Jahren nahm die Häufigkeit von trockenen Jahren zu. Auffällig ist auch, dass in den letzten Jahren die Extreme von trockenen wie von feuchten Jahreszeiten zunahmen.

Im Südlichen Afrika sind die Verhältnisse am besten in der Republik Südafrika untersucht. Südafrika gehört mit durchschnittlich 450 mm Niederschlag im Jahr (globaler Durchschnitt: 860 mm) und einer sehr hohen Verdunstung zu den semiariden Gebieten in der Welt. Die Niederschläge sind regional mit bis zu 1000 mm im Osten und weniger als 100 mm im Westen allerdings sehr unterschiedlich verteilt, wobei jedoch nur 10 % des Landes mehr als 750 mm pro Jahr erhalten. Aufgrund der relativ hohen Temperaturen verdunstet das meiste Wasser. Nur 8,5 % der Niederschläge bzw. 42 mm/Jahr (Afrika insgesamt: 139 mm/Jahr, Welt: 330 mm/Jahr) fließen ab. Insofern hat der Temperaturanstieg um über 0,5 °C zwischen 1960 und 2003 die Wasserproblematik verschärft.

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Kontakt: Dieter Kasang