Dürren im Sahel

Abb. 1: Niederschläge im Juni-Oktober in der Sahelzone 1920-2010. Gezeigt ist die Abweichung vom Mittel der Jahre 1950-2010 in mm pro Monat.

Der afrikanische Kontinent war in der Vergangenheit besonders oft von Dürren betroffen. Er ist weitgehend abhängig von der jahreszeitlichen Verschiebung des tropischen Regengürtels beiderseits der Innertropischen Konvergenzzone (ITC), die wiederum stark durch die Temperatur- und Druckverhältnisse über den benachbarten Ozeanen bestimmt wird. Besonders gut untersucht sind die Ursachen der Sahel-Dürre.

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Ursachen

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 Projektionen 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. Dabei spielen sowohl die Temperaturgegensätze zwischen Meeres- und Landtemperaturen wie die zwischen den Meeresoberflächentemperaturen auf der Nord- und auf der Südhalbkugel eine Rolle.

Abb. 2: Monsunwinde (Pfeile) im Nord-Sommer über Afrika

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 zwischen Land und Meer kann zum einen verringert werden durch eine Erhöhung der Ozeantemperaturen, zum anderen durch eine Abkühlung über dem Land. Als Hauptgrund für die Dürre im Sahel in den 1970er und 1980er Jahren wurde tatsächlich eine starke Erwärmung des Indischen Ozeans zwischen Ostafrika und Indonesien ausgemacht. Dadurch verringerte sich der Gegensatz zwischen dem warmen Land und dem kühlen Ozean und den davon abhängigen Luftdruckverhältnissen, und die Regen bringenden feuchten Luftmassen vom Indischen Ozean drangen weniger weit ins Landesinnere vor. Die starke Erwärmung des Indischen Ozeans wird hauptsächlich auf die Zunahme von Treibhausgasen in der Atmosphäre, also auf die anthropogene Erwärmung, zurückgeführt. Es können aber auch natürliche Schwankungen eine Rolle spielen, z.B. im Zusammenhang mit El Niño, der ungewöhnlichen Erwärmung im tropischen Pazifik.

Ein weiterer Faktor ist die unterschiedliche Erwärmung der Ozeantemperaturen im Atlantik nördlich und südlich des Äquators. Die Hauptindustriegebiete der Erde liegen nördlich des Äquators in Nordamerika und Eurasien. Hier werden die meisten fossilen Energieträger verbrannt, wobei nicht nur Kohlendioxid, sondern auch kleinste feste oder flüssige Partikel entstehen, die man Aerosole nennt. Aerosole reflektieren in der Mehrzahl Sonnenstrahlen und wirken daher abkühlend auf die unteren Luftschichten. 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.

In jüngster Zeit haben sich die Sahel-Niederschläge jedoch wieder erholt (Abb. 1). Als Grund wird eine stärkere Erwärmung des tropischen Nordatlantik im Vergleich zum globalen tropischen Ozean gesehen. Die Folge waren zwar nicht häufigere Regenfälle im Sahel. Die Niederschlagsereignisse waren jedoch intensiver. Tatsächlich erhöhte sich die Anzahl der Regentage gegenüber den früheren trockenen Jahren nicht. Die Niederschläge pro Tag waren jedoch ergiebiger.

Abb. 3: Änderung der Jahresniederschläge in mm in Westafrika nach dem Szenario A1B: Zukunft (2021 bis 2050) minus jüngste Vergangenheit (1961 bis 1990)

Projektionen

Abb. 4: Beobachteter und entsprechend den Szenarien des Weltklimarats IPCC (B1, A1B und A2) prognostizierter Niederschlag 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. Die Aerosolbelastung wird nach heutigen Projektionen in den nächsten drei bis vier Jahrzehnten ebenfalls noch zunehmen, sich dann aber deutlich abschwächen, weshalb der Aerosol-Effekt über dem Atlantik von der Mitte des 21. Jahrhunderts an kaum noch eine Rolle spielen wird.

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.

Insgesamt ist die Forschung weit davon entfernt, eindeutige Antworten über die zukünftigen Veränderungen der Sahelzone zu geben. So heißt es in dem IPCC-Bericht von 2007: "Es ist äußerst unklar, wie der kombinierte Effekt von Klimawandel, Änderungen in der Landnutzung und Erhöhung der CO₂-Konzentration den Sahel in der Zukunft beeinflussen wird." Auch die Projektionen für den neuen Bericht des Weltklimarates von 2013 haben die Unsicherheiten nicht verkleinert.

Einzelnachweise

Klimadaten zum Thema

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Schülerarbeiten zum Thema

Schülerarbeiten zum Thema des Artikels aus dem Schulprojekt Klimawandel:

• Einfluss des Klimawandels auf die Wasserversorgung in Afrika und ihre Auswirkungen auf die Gesundheit (Gymnasium Osterbek, Hamburg),
  
• Welche Folgen wird der Klimawandel für die Landwirtschaft und damit die Nahrungsmittelversorgung der Sahelzone haben? (Gymnasium Osterbek, Hamburg)
• Sahara: Wird die Sahara durch den Klimawandel wieder grüner? (Gymnasium Allee, Hamburg)

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Kontakt: Dieter Kasang