Südasiatischer Monsun

Straßenszene in Chennai nach einem Monsunregen

Die Bedeutung des Indischen Monsuns

Der Indische Monsun, der häufig auch als Südasiatischer Monsun bezeichnet wird, ist Teil des globalen Monsunsystems. Das Wetter Monsunsystem bestimmt das Klima großer Teile der in den Tropen und Subtropen liegenden Kontinente. Die Monsungebiete der Erde sind durch jahreszeitlich wechselnde Winde und hohe saisonale Niederschläge gekennzeichnet, die mit Trockenzeiten abwechseln. In ihnen leben 62% der Weltbevölkerung, und die Bevölkerungsdichte ist in der Regel sehr hoch, vor allem in Süd- und Ostasien mit den beiden bevölkerungsreichsten Ländern der Erde Indien und China. Die Landwirtschaft in den Monsunregionen sowie die Lebens- und Ernährungsbedingungen sind in hohem Maße von den sommerlichen Monsun-Niederschlägen abhängig.

Der Südasiatische Sommermonsun

Indien und seine Nachbarländer, die zusammen den südasiatischen Subkontinent bilden, sind durch ein tropisches bis subtropisches Klima gekennzeichnet und stehen weitgehend unter dem Einfluss des indischen bzw. südasiatischen Monsuns. Der Monsun ist der Hauptregenbringer der Region und die Grundlage einer leistungsfähigen Landwirtschaft. Indien erhält 80% seiner Niederschläge während der Monsunzeit im Sommer von Juni bis September. Der Indische Sommermonsun ist entscheidend für die Getreideproduktion für nahezu ein Viertel der Weltbevölkerung. Etwa die Hälfte der indischen Anbaufläche ist vom Regenfeldbau abhängig, 28% befinden sich unter Bewässerung mit Grundwasser, 20% werden durch Oberflächenwasser bewässert. Bei der Abhängigkeit der Landwirtschaft von der Grundwassernutzung steht Indien an der Spitze der Welt.

Die südwestlichen Monsunwinde treffen auf die Westghats an der Westküste Indiens und führen zu orografisch bedingten starken Regenfällen, die die Flüsse in weiten Teilen der südlichen Halbinsel mit Wasser versorgen. In der Ganges-Ebene im Norden befindet sich Indiens intensivste Landwirtschaft, die sowohl vom Regenfeldbau als auch von Bewässerungssystemen abhängig ist. Sie erhält ihren Niederschlag über Monsuntiefs, die vom Golf von Bengalen über die nördliche Ostküste ziehen. Der westliche Himalaya bekommt dagegen die meisten Niederschläge durch westliche Störungen im Winter.

Mechanismen des Indischen Monsuns

Sommermonsun über Indien: schematische Darstellung der Zirkulation des indischen Sommermonsuns

Die südasiatische Landmasse erwärmt sich im Frühling und Sommer stärker als die umgebenden Wasserkörper, wodurch es zu einem deutlichen Temperaturunterschied zwischen Land und Ozean kommt. Diese Erwärmung bewirkt die Entwicklung von Tiefdruckgebieten über Nordindien. Hinzu kommt, dass die Erwärmung des Himalayas und des Hochlands von Tibet eine grundlegende Temperaturdifferenz zwischen der Erdoberfläche und der Troposphäre hervorruft, die für die Intensivierung des Monsuns entscheidend ist. Die Folge sind günstige thermodynamische Bedingungen, die aufsteigende Luftmassen nördlich des Äquators begünstigen.

Der Beginn des Monsuns ist mit einem dramatischen Anstieg der täglichen Niederschläge und einem abrupten Übergang von der trockenen zur feuchten Jahreszeit verbunden. Der Regen des Sommermonsuns setzt um den 1. Juni in Südindien ein und breitet sich innerhalb eines Monats über den ganzen Subkontinent aus (Abb.). Anfang September beginnt sich der Monsun vom extremen Nordwesten her wieder zurückzuziehen. Typisch für den Ablauf der Monsunzeit sind Schwankungen zwischen Unterbrechungen der Niederschläge und besonders starken Regenfällen. Ein Großteil der Niederschläge sind mit Tiefdrucksystemen verbunden, die vom nördlichen Golf von Bengalen in west-nordwestlicher Richtung ziehen und manchmal mit extratropischen Tiefs interagieren, wobei extrem starke Niederschläge entstehen können.

Abb. : Beginn des Indischen Sommermonsuns

Abb. : Regionale Verteilung der Monsun-Niederschläge 1979-2005 in mm/Tag

Ein wichtiger Faktor für die räumlichen Niederschlagsmuster (Abb.) sind die orographischen Besonderheiten der Westghats und des Himalayas. Die Westghats stellen eine Barriere für die südwestlichen Monsunwinde dar, wodurch auf der Luvseite sehr viel Niederschlag fällt und es im Regenschatten über der südlichen indischen Halbinsel weitgehend trocken bleibt. Der Himalaya stellt eine ähnliche Barriere gegenüber den Monsunzugbahnen vom Golf von Bengalen dar und lenkt sie nach Westen ab. Er schirmt im Winter zugleich den indischen Subkontinent von kalter und trockener Luft aus dem Norden ab. Im Winter erhält der Nordwesten Indiens jedoch Niederschlag von Tiefdruckgebieten aus der Mittelmeerregion.

Jährliche Schwankungen der Monsunniederschläge und ihre Ursachen

Eine wichtige Ursache für jährliche Schwankungen der Monsunniederschläge sind Fernwirkungen des pazifischen ENSO-Phänomens. Dabei steht die warme Phase, El Niño, mit reduzierten Niederschlägen über Südasien in Verbindung. Im Gegensatz dazu bewirken die kühleren ostpazifischen Meeresoberflächentemperaturen von La Niña höhere Niederschläge über Südasien. In jüngerer Zeit ist die Beziehung zwischen ENSO und dem Indischen Sommermonsun jedoch umstritten. Einige Studien behaupten eine Aufweichung der Fernwirkung von ENSO auf die Monsunniederschläge über Indien. Andere sehen eine stabile Beziehung oder sogar eine Verstärkung zwischen ENSO und dem Indischen Monsun. Die Wirkung von ENSO wird auch durch die regionalen Schwankungen der Meeresoberflächentemperaturen durch den Indian Ocean Dipole (IOD) beeinflusst. Dabei handelt es sich um Schwankungen der Meeresoberflächentemperatur zwischen dem östlichen und westlichen tropischen Indischen Ozean. Während einer positiven IOD-Phase zeigt der westliche Indische Ozean eine deutliche Erwärmung, wodurch infolge höherer Verdunstung die Monsunwinde mehr Feuchtigkeit Richtung Indien transportieren und damit mehr Niederschläge bewirken. In einer wärmeren Welt überwiegt dieser Effekt nach jüngsten Modellprojektionen gegenüber der Abnahme der Niederschläge durch El Niño und schwächt den negativen Einfluss von ENSO auf den Indischen Sommermonsun ab.

Ein weiterer Einflussfaktor ist die schwankende Schneebedeckung über Eurasien. Eine ausgedehnte Schneedecke im Winter und Frühjahr über dem eurasischen Kontinent hat geringe Monsunregen im folgenden Sommer zur Folge, auf eine geringe Schneebedeckung folgen reichliche Niederschläge durch den Indischen Monsun. Längerfristige Schwankungen über Jahrzehnte werden vor allem durch die Atlantische Multidekaden Oszillation (AMO) und die Pazifische Dekaden Oszillation (PDO) beeinflusst.

Langfristige Änderungen der Monsunniederschläge

Historische Änderungen des Indischen Monsuns und ihre Ursachen

Der Weltklimarat IPCC nennt die folgenden Einflussfaktoren für langfristige Änderungen des Indischen Sommermonsuns:

• Die erhöhte Konzentration von CO₂ und anderen Treibhausgasen verstärkt den meridionalen Temperaturgradienten, da das Land sich stärker erwärmt als der Ozean, und treibt damit die Monsunzirkulation an. Die Erwärmung des Ozeans erhöht außerdem die Verdunstung und macht die Monsunwinde feuchter.
• Die Emissionen von Sulfat-Aerosolen können die Monsunströmung abschwächen, da sie die Erwärmung über dem Land und damit auch den Temperaturunterschied zwischen Land und Ozean verringern. Die Wirkung von Ruß ist unsicher.
• Indiens ‚Grüne Revolution‘ hat starke Landnutzungsänderungen zur Folge gehabt und zu einer massiven Ausdehnung von Agrarflächen auf Kosten von Wäldern und Buschland geführt. Auch das hat zur Abkühlung über dem Land beigetragen, da die Albedo sich erhöht hat.
• Natürliche Schwankungen gehen vor allem von der Pazifischen Dekaden Oszillation und der Atlantischen Multidekaden Oszillation aus.

Seit Mitte des 20. Jahrhunderts wurde über Indien eine deutliche Abnahme der Monsunniederschläge beobachtet, begleitet von einer Abschwächung der großräumigen Monsunzirkulation. Die Abnahme der Niederschläge wurde bestätigt durch einen abnehmenden Trend in der Häufigkeit von Monsun-Tiefs, die sich über dem Golf von Bengalen bildeten, eine Zunahme in der Häufigkeit und Dauer von Monsun-Unterbrechungen bzw. Dürreperioden, eine deutliche Abnahmen der Bodenfeuchte und Zunahme in der Intensität von Dürren seit 1950.

Veränderung der Monsunniederschläge

Änderung der indischen Monsun-Niederschläge (Juni-Sept.)

Beobachtete Veränderungen

In den letzten 50 Jahren sind die Niederschläge in Indien zurückgegangen. Während der Monsunzeit von Juni bis September fielen in Indien 1961-2006 7,3 mm pro Jahrzehnt weniger Niederschlag. Von Bedeutung ist dabei der Unterschied zwischen starken und schwachen Regenfällen. Während die Zahl der schwachen Regenfälle über ganz Indien gemittelt zurückgegangen ist, haben die starken Regenfälle zugenommen. Auch länger anhaltende Regenfälle haben abgenommen, während kurz andauernde Regenphasen und auch Trockenperioden zugenommen haben. Da kurze und heftige Regenfälle weniger durch den Monsun als durch lokale Konvektion und Gewitter verursacht werden, kann aufgrund der beobachteten Trends eine Schwächung des Monsunsystems vermutet werden. Was könnten dafür die Gründe sein?

Nach Modellstudien sollte die globale Erwärmung durch eine höhere Konzentration von Treibhausgasen dazu führen, dass sich das Meeresoberflächenwasser im Indischen Ozean erwärmt. Als Folge sollte mehr Wasser über dem Indischen Ozean verdunsten, das dann von den Monsunwinden als Wasserdampf vom Ozean über den indischen Subkontinent transportiert werden sollte. Somit sollte man durch den Klimawandel mehr Niederschläge über Indien erwarten. Tatsächlich haben sich die Meeresoberflächentemperaturen des Indischen Ozeans in Äquatornähe in den letzten 50 Jahren um 0,6 bis 0,8 °C erhöht. Nördlich davon, im Arabischen Meer und im Golf von Bengalen, wo die Temperaturen im Sommer höher sind, gab es jedoch fast keine Erwärmung des Meerwassers. Als Folge ist der Temperaturunterschied zwischen den äquatorialen Gebieten und nördlichen Indischen Ozean von ursprünglich 1 °C auf nahezu Null geschrumpft. Das aber beeinflusst den Monsun negativ. Denn neben dem grundsätzlichen Temperaturunterschied zwischen Kontinent und Ozean spielt als Antrieb für die Monsunwinde auch die Wärmedifferenz über dem Ozean eine wichtige Rolle.

Ursachen

Als Grund für die Abnahme der Wärmedifferenz über dem Ozean wird die zunehmende Aerosolbelastung über dem Arabischen Meer und dem Golf von Bengalen durch anthropogene Emissionen angenommen. Die Aerosole verringern hier die Sonneneinstrahlung und damit die Erwärmung der Meeresoberfläche. Der fehlende Temperaturgegensatzes zwischen dem äquatorialen und dem nördlichen Indischen Ozean führt so zu einer Abschwächung der Luftdruckdifferenz und damit zu einer Schwächung der Monsunwinde. Für Indien bedeutet das weniger Monsunniederschlag.

Nun hat sich der Monsunniederschlag allerdings nicht während der gesamten Monsunregenzeit verringert. In der ersten Hälfte der Monsunzeit von Mai bis Juni nahmen die Niederschläge 1961-2006 in ganz Indien sogar zu. In der zweiten Monsunhälfte Juli-September dagegen ist der Trend mit 9,6 mm/Jahrzehnt allerdings negativ. Als Ursache für diesen Unterschied werden wiederum Aerosole diskutiert, dieses Mal die zunehmende Aerosolkonzentration über der Indus-Ganges-Ebene mit Ruß- und Staubaerosolen. Während Aerosole im allgemeinen eine Abkühlung der Land- und Meeresoberfläche bewirken, da sie Sonnenstrahlen reflektieren, absorbieren Ruß- und auch Staubaerosole Sonnenstrahlen in der unteren Troposphäre bis 3 km Höhe. Vor Beginn der Monsunzeit erwärmt daher eine hohe Staub- und Rußbelastung die mittlere und untere Atmosphäre über Nordindien. Das führt einerseits zu lokalen Konvektionsniederschlägen und andererseits auch zu stärkeren Monsunwinden und -niederschlägen. Die fortgesetzt hohe Aerosolkonzentration und die starke Wolkenbildung der ersten Monsunhälfte bewirken dann zunehmend eine Abkühlung der Landoberfläche und schwächen dadurch den Monsun. Außerdem setzt sich ab Juli auch die Abschwächung des Monsuns durch die Änderung der oben besprochenen Meeresoberflächentemperaturen durch.

Abnehmende Niederschläge in der Monsunzeit sind also gegenwärtig weniger eine Folge der globalen Erwärmung, durch die eher das Gegenteil zu erwarten wäre, als eine Folge der Luftverschmutzung durch Verbrennung fossiler Energieträger in Industrie und Verkehr.

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Kontakt: Dieter Kasang