Klimaänderungen im Südlichen Afrika

Aus Klimawandel
Abb. 1: Wichtige Klimafaktoren für das Südliche Afrika. WRZ: Winterniederschläge, SRZ: Sommerniederschläge, YRZ: Niederschläge während des ganzen Jahres, AL: Angola-Hitzetief, BH: Botswana-Hoch, NEM: Ostafrikanischer Monsun.

Die klimatischen Verhältnisse

Das Südliche Afrika, hier zu unterscheiden vom Staat Südafrika, wird definiert als das Gebiet auf dem afrikanischen Kontinent, das südlich von 15° S liegt.[1] Es umfasst neben Südafrika weitere Staaten wie Angola, Botswana, Namibia, Mosambik, Sambia, Simbabwe u.a. Die genaue Abgrenzung ist nicht einheitlich. Durch seine Breitenlage und die umgebenden Ozeane besitzt das Südliche Afrika ein maritim geprägtes subtropisches Klima. Die Wechselwirkungen zwischen Ozean und Atmosphäre gelten als ein Schlüsselelement des südafrikanischen Klimas.[2] Bestimmend sind die durch den absteigenden Ast der Hadley-Zirkulation bedingten Hochdruckzellen über dem Südatlantik und dem südlichen Indischen Ozean (Abb. 1). Das südatlantische Hoch (auch St. Helena Hoch) bewirkt vor der Westküste des Südlichen Afrikas ablandige Südostpassate, die den kühlen Benguela-Strom antreiben, kaltes Auftriebswasser erzeugen und auf dem angrenzenden Land größtenteils ein wüstenhaftes Klima bewirken. Das südwestliche Südliche Afrika erhält seine Niederschläge im (Süd-)Winter durch Tiefdruckzellen der mittleren Breiten, die von Westen her Afrika erreichen und die Region um Kapstadt zu 85% mit einigermaßen ausreichenden Niederschlägen versorgen.[3] Nach Osten schließt sich eine schmale Übergangszone mit relativ geringen Niederschlägen das ganze Jahr über an.[4]

Abb. 2: Mittlere Jahresniederschläge über dem Südlichen Afrika 1961-1990

Das Subtropenhoch über dem südlichen Indischen Ozean (auch Mascarene Hoch) besitzt im Vergleich zum atlantischen Hochdrucksystem eine entgegengesetzte Wirkung.[5] Von ihm gehen Passatwinde aus, die feuchte Luftmassen nach Westen transportieren und für das Südliche Afrika im (Süd-)Sommer die Hauptniederschläge bringen. Unter ihrem Einfluss steht zudem der Agulhas-Strom,[6] der aus den Tropen warmes Wasser an die Ost- und Südküste des Südlichen Afrikas transportiert. Über dem Agulhas-Strom kommt es zu einem latenten Wärmefluss vom Ozean in die Atmosphäre und über dem warmen Wasser zu einem Fluss feuchter Luftmassen Richtung Land und ins Landesinnere, die vor allem im Sommer zu Niederschlägen führen.[2] Mit dem Stand der Sonne erhalten das zentrale und östliche Südliche Afrika die Hauptniederschläge im (Süd-)Sommer, wenn die tropischen Einflüsse stark sind.

Die Sommerniederschläge im Südlichen Afrika nehmen vom Norden nach Süden und vom Osten nach Westen ab. Während in Mosambik jährlich bis zu 1300 mm fallen, sind es in der Namib-Wüste weniger als 50 mm. Die starke Trockenheit im Südlichen Afrika ist primär durch den absteigenden Ast der Hadley-Zirkulation verursacht (der auf der Nordhalbkugel der Hauptgrund für die Sahara ist). Regional spielen aber auch der kalte Benguela-Strom und das kalte Auftriebswasser vor der südwestlichen Küste Afrikas eine Rolle. Dagegen sind die reichhaltigen Niederschläge über den östlichen Küstengebieten des Südlichen Afrikas auch eine Folge der durch den tropischen Agulhas-Strom bedingten feuchten Luftmassen.[4]

Insgesamt ist das Klima im Südlichen Afrika durch starke Schwankungen gekennzeichnet. Für die jährlichen Schwankungen ist ENSO die Hauptursache. Bei El-Niño-Ereignissen kommt es zu absinkenden Luftmassen über dem Südlichen Afrika, wodurch die Zufuhr von feuchter Luft vom Indischen Ozean behindert wird, geringere Niederschläge fallen und es nicht selten zu starken Dürren kommt. Bei einer La Niña bilden sich über dem Südlichen Afrika Tiefdruckgebiete, die das Eindringen feuchter Luft vom Indischen Ozean begünstigen.[1] Die Beziehung zwischen ENSO und den Niederschlägen im Südlichen Afrika ist jedoch nicht durchgehend gleich. Nicht jeder El Niño hat trockene Bedingungen zur Folge, da ENSO in Wechselwirkungen mit anderen Klimaschwankungen wie dem tropischen (IOD) und dem subtropischen Indian Ocean Dipole (SIOD) steht.[7] Eine positive IOD-Phase verstärkt allerdings anders als in Ostafrika das Niederschlagsdefizit durch El Niño, so z.B. während der extremen Dürre 2015/16. Die positive Phase des subtropischen Indian Ocean Dipole, bei dem es sich um eine Südwest-Nordost gerichtete Temperaturschwankung des westlichen Indischen Ozeans handelt, hat dagegen vermehrte Regenfälle zur Folge, da das Wasser vor der Ostküste Südafrikas dann ungewöhnlich warm ist.[5]

Änderungen des Klimas

Temperaturen

Im Zeitraum 1980-2014 ist die Oberflächentemperatur im Südlichen Afrika um 0,3 °C pro Jahrzehnt gestiegen.[8] Von 1961 bis 2015 bedeutet das je nach Datensatz eine Zunahme durch den globalen Klimawandel um 1,04 bis 1,44 °C, im nördlichen Botswana und Zimbabwe 1961-2010 sogar um 1,6-1,8 °C. Ebenso hat die jährliche Anzahl an heißen Tagen im Südlichen Afrika in den letzten 40 Jahren zugenommen.[9] Die Jahresmitteltemperatur Südafrikas ist somit 1,5 Mal stärker angestiegen als im globalen Mittel. Dabei haben die mittleren Tagesmaximum-Temperaturen im Landesinnern stärker zugenommen als an den Küsten.[10] Nach Modell-Projektionen wird sich das Südliche Afrika in den kommenden Jahrzehnten doppelt so schnell erwärmen wie das globale Mittel. Solche Änderungen stellen eine signifikante Bedrohung für die Ernährungssicherheit, die Wasserversorgung, die Gesundheit und die Infrastruktur dar.[11]

Abb. 3: Anzahl der Regentage pro Jahr 1979-2017 in der Region um Kapstadt

Untersuchungen zu Klimaänderungen der Provinz Limpopo, der nördlichsten Region des Staates Südafrika, haben einen Temperaturanstieg zwischen 1950 und 2016 von 0,2 °C pro Jahrzehnt ergeben, im Sommer um 0,3 °C. Dabei hat sich der jährliche Erwärmungstrend in jüngster Zeit (1980-2016) auf 0,3 °C pro Jahrzehnt gesteigert. Auch das Vorkommen von extrem hohen Temperaturen hat zugenommen. So hat sich das Vorkommen von Hitzewellen von 1,5/Jahr in der Periode 1950-1986 auf 3,1/Jahr in den letzten Jahrzehnten erhöht. Ebenso hat sich die Intensität von Hitzewellen verstärkt.[11] Verbunden damit ist eine höhere Verdunstung und die Gefahr von Dürren einerseits und Starkregen andererseits.

Niederschläge

Die mittleren Jahresniederschläge haben in manchen Regionen wie in Namibia, Botswana und im südlichen Angola 1980-2015 um 128 bis 256 mm zugenommen, in Südafrika vor allem im Osten aber abgenommen. Auch im Südwesten Südafrikas haben nach 1981 die Niederschläge weitgehend abgenommen.[3] Dabei hat sich die Wahrscheinlichkeit von mehrjährigen Dürren als Folge der globalen Erwärmung verdreifacht. Ebenso hat die Anzahl und Intensität von Starkregen zugenommen.[9] In der Region um Kapstadt hat sich die Anzahl der Regentage in den letzten vier Jahrzehnten deutlich reduziert (Abb. 3), die Intensität der Niederschläge allerdings etwas zugenommen. Die jährlich Gesamtniederschläge haben sich kaum verändert.[12]

Änderung von Klimazonen und Zirkulation

Satelliten- und andere Beobachtungsdaten haben gezeigt, dass sich nicht nur die Kalahari-Wüste im Westen Südafrikas in landwirtschaftlich produktives Land nach Osten ausbreitet, sondern sich auch das semiaride Klima im Innern Südafrikas in den letzten Jahrzehnten um 50.000 km2 ausgeweitet hat. Die Grenze zwischen der semiaride und der subhumiden Klimazone hat sich vom 25. zum 27. östlichen Längengrad bzw. um Hunderte von Kilometern verschoben. Das südafrikanische Hochland trocknet über weite Strecken aus. Die meteorologischen Gründe zeigen sich in einer Abnahme der Wolkenbedeckung und der Zunahme der Sonneneinstrahlung, welche sich von 1981 bis 2019 um 0,2 W/m2 verstärkt hat. Die Ursachen dafür sind ein Anstieg der Temperaturen und eine Zunahme der potentiellen Verdunstung.[13] Hinzu kommen Änderungen der großräumigen Zirkulation der Atmosphäre und der Ozeane.

Daher et al. (2023)[6] sehen einen wesentlichen Grund für die abnehmenden Niederschläge im Südwesten Südafrikas in der Ausdehnung der Hadley-Zirkulation Richtung Pol. Die Region erhält ihre Niederschläge hauptsächlich im Winter durch Tiefdruckzellen der mittleren Breiten. Durch die Ausdehnung der Hadley-Zelle werden diese Tiefs nach Süden abgedrängt und der Westen Südafrikas gerät unter den Einfluss des subtropischen Hochdrucksystems, dass die winterlichen Niederschläge reduziert. Das hat u.a. zu der extremen Dürre in der Region Kapstadt 2018 geführt. Zu einem ähnlichen Ergebnis kommt die Sicht der wissenschaftlichen Literatur im IPCC-Bericht von 2021.[3] Die Position der Hadley-Zelle wird nach Daher et al. (2023) sowohl durch die die Zunahme der Treibhausgase in der Atmosphäre als auch die Ozonzerstörung in der Stratosphäre beeinflusst. Eine Wiederherstellung der Ozonschicht könnte daher zukünftig zu feuchteren oder weniger trockenen Bedingungen im südwestlichen Südafrika führen.[6]

Einzelnachweise

  1. ↑ 1,0 1,1 Rouault, M., B. Dieppois, N. Tim et al. (2024): Southern Africa Climate Over the Recent Decades: Description, Variability and Trends, in: von Maltitz, G.P., G.F. Midgley, J. Veitch et al. (2024): Sustainability of Southern African Ecosystems under Global Change, 149-168
  2. ↑ 2,0 2,1 Nkwinkwa Njouodo, A.S.I., M. Rouault, N. Keenlyside, S. Koseki (2021): Impact of the Agulhas Current on southern Africa precipitation: a modelling study, Journal of Climate, 10.1175/JCLI-D-20-0627.1, (1-50)
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 IPCC AR6 WGI (2021): The Physical Science Basis. Linking Global to Regional Climate Change, 10.6.2 – Cape Town Drought
  4. ↑ 4,0 4,1 Geppert, M., K. Hartmann, I. Kirchner et al. (2022): Precipitation over southern Africa: Moisture sources and isotopic composition. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 127(21), e2022JD037005
  5. ↑ 5,0 5,1 Xulu, N.G., H. Chikoore, M.-J.M. Bopape, N.S. Nethengwe (2020): Climatology of the Mascarene High and Its Influence on Weather and Climate over Southern Africa. Climate 2020, 8, 86
  6. ↑ 6,0 6,1 6,2 Daher, H., & B.P. Kirtman (2023): Future climate change in the Agulhas system and its associated impact on South African rainfall. South African Journal of Science, 119(7/8)
  7. ↑ Ullah, A., B. Pohl, J. Pergaud et al. (2023): Intra-seasonal descriptors and extremes in southern African rainfall. Part II: summer teleconnections across multiple timescales. Int J Climatol 43:3799
  8. ↑ Jury, M.R. (2018): Climate trends across South Africa since 1980, Water SA 43, 297-307
  9. ↑ 9,0 9,1 IPCC AR6 WGII (2022): Impacts, Adaptation and Vulnerability, 9.5.6 – Southern Africa
  10. ↑ van der Walt, A.J., & J.M. Fitchett (2021): Exploring extreme warm temperature trends in South Africa: 1960–2016. Theor Appl Climatol 143, 1341–1360 (2021)
  11. ↑ 11,0 11,1 Nyoni, N.M.B., S. Grab, E. Archer, J. Malherbe (2021): Temperature and relative humidity trends in the northernmost region of South Africa, 1950–2016. South African Journal of Science 117(11/12)
  12. ↑ Burls, N.J., R.C. Blamey, B.A. Cash et al. (2019): The Cape Town “Day Zero” drought and Hadley cell expansion. npj Clim Atmos Sci 2, 27
  13. ↑ Jury, M.R. (2021): Spreading of the semi-arid climate across South Africa, Journal of Water and Climate Change 12, 8, 3734 doi: 10.2166/wcc.2021.187

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