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African Easterly Waves

Die Niederschläge im subsaharischen Afrika werden nicht nur durch den Feuchtetransport des Sommermonsuns bewirkt. Häufig entstehen in den Monsunluftmassen über Westafrika mesoskalige konvektive Systeme (MCSs) mit einem Durchmesser von 10–100 km, die nicht selten mit Starkniederschlägen von 50–300 mm pro Tag verbunden sind. In manchen Teilen der Sahelzone sind diese konvektiven Ereignisse für mehr als 80 % der jährlichen Niederschlagssumme verantwortlich. Die Entstehung der MCS geht auf eine Besonderheit im Strömungsgeschehen über Afrika zurück: den so genannten African Easterly Waves (AEWs, GRIST 2002).

Die AEWs sind dadurch zu erklären, dass in der Sommermonsunzirkulation in den Monaten April bis September warme und feuchte tropische Luftmassen bei ca. 15° N auf noch wärmere trockene Luftmassen aus der Sahara treffen. Durch den meridionalen Temperaturgradienten entsteht ein thermisch bedingter, mit der Höhe zunehmender Ostwind. Da die Luftmassen in der feuchten, tropischen Strömung feuchtadiabatisch geschichtet sind, also mit einem vertikalen Temperaturgradienten von ca. –0,6˚C pro 100 m, und sich die trockene Saharaluft trockenadiabatisch verhält (–1,0C pro 100 m), existiert in ca. 4000 m Höhe ein thermisches Ausgleichsniveau, das mit einem Windmaximum, dem so genannten African Easterly Jet (AEJ), einhergeht. Dieser östliche Jet in der mittleren Troposphäre ist sehr instabil und kann durch Gebirgsmassive oder bodennahe Wärmeinseln, beispielsweise in der östlichen Sahara, zum Mäandrieren angeregt werden. Diese Mäander werden als AEWs bezeichnet. Die Wellen propagieren westwärts über das subsaharische Afrika hinaus auf den Nordatlantik, wo sie die Bildung von tropischen Zyklonen auslösen können, die unter Umständen als Hurrikane große Schäden in Mittel- und Nordamerika verursachen. Die Anregung von MCSs über Westafrika vollzieht sich dadurch, dass auf der Rückseite der AEWs Konvergenzen in der unteren Troposphäre entstehen, die das Aufsteigen von Luftmassen initiieren. In der Folge kommt es zur Durchbrechung der Passatinversion, hoch reichender Bewölkung und ergiebigen kleinräumigen Niederschlägen, auch unabhängig vom eigentlichen Sommermonsun.

Lokales Wasserrecycling

Eine entscheidende Voraussetzung ist jedoch, dass durch die Verdunstung am Erdboden genug Feuchte bereitgestellt wird, um die MCSs zu speisen. Damit wird ein lokaler Wasserkreislauf geschlossen, der die Feuchte aus dem Sommermonsun mehrfach über die MCSs recycelt und in vielen Teilen der Sahelzone sowie in randtropischen Gebieten Westafrikas den Großteil der Niederschläge ausmacht. Die wesentlichen Faktoren für die Verdunstung über dem subsaharischen Afrika sind die Vegetationsdecke und die Bodenfeuchte. Nun schließt sich unmittelbar die Frage an, inwiefern die menschlich verursachte Brandrodung, Landdegradation und Desertifikation Einfluss nimmt auf dieses lokale Wasserrecycling über Afrika. Für eine mutmaßliche menschliche Einflussnahme auf den afrikanischen Wasserkreislauf ergeben sich zwei Möglichkeiten: durch eine Veränderung der großräumigen Monsunzirkulation oder durch eine Unterbindung des lokalen Wasserkreislaufes. Beide Mechanismen werden später anhand von Klimamodellsimulationen erörtert.