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Kleine Eiszeit verschob Regengürtel
Bereits kleine Änderungen der globalen Temperatur können dazu führen, dass sich der tropische Regengürtel verschiebt. Wie dies auch das Klima bei uns verändert, zeigt ein Team von Forschern der ETH Zürich und weiterer Universitäten.
Der tropische Regengürtel, auch als innertropische Konvergenzzone bekannt, ist auf steter Wanderschaft. Er ändert der Jahreszeit entsprechend ständig seine Position und folgt leicht zeitverzögert dem Höchststand der Sonne. Dadurch wechseln sich in den Tropen und Subtropen im Jahresverlauf Regen- und Trockenzeiten ab – der tropische Regengürtel beherrscht so das Klima eines Grossteils der Tropen und Subtropen, zum Beispiel durch den Monsun in Südostasien und in Mittelamerika.
Ein internationales Team von Forschenden unter der Leitung von Franziska Lechleitner vom Geologischen Institut der ETH Zürich weist nun erstmals nach, dass das Auf und Ab des tropischen Regengürtels ziemlich empfindlich auf geringe Änderungen der globalen Temperaturen reagiert. Das berichten die Forschenden in der Fachzeitschrift «Scientific Reports», wo sie die bislang umfassendste Rekonstruktion von Regenfällen innerhalb der innertropischen Konvergenzzone für die letzten 2000 Jahre vorlegen.
Global tiefere Temperaturen
Bisher untersuchten Wissenschaftler die Verschiebungen des tropischen Regengürtels nur über sehr lange Zeiträume, wie mehrere Zehntausend Jahre dauernde Zyklen von Eis- und Warmzeiten, mit entsprechend grossen Temperaturunterschieden von mehreren Graden. Bisherige Rekonstruktionen wurden nur regional durchgeführt. «Noch nie haben Forschende jedoch die letzten 2000 Jahre, in denen die Temperaturschwankungen viel geringer sind, global unter die Lupe genommen», sagt die Klimageologin.
Die ETH-Forscherin und ihre Kollegen haben nun nachweisen können, dass sich das tropische Wettersystem während der Kleinen Eiszeit von 1450 bis 1850 deutlich nach Süden verschoben hatte. «Diese Verschiebung hängt mit global tieferen Temperaturen in dieser Zeit zusammen», erläutert Lechleitner.
So zeigen bisherige Klimarekonstruktionen, dass die Durchschnittstemperaturen in dieser Zeitspanne rund 0,4 Grad Celsius tiefer lagen als vor und nach der Kleinen Eiszeit. Die Positionsänderung des tropischen Regengürtels veränderte auch das Klima der Tropen und der Subtropen während dieser Zeit erheblich: Sie beeinflusste, wo es zu Dürren und Starkniederschläge kam.
Kopplung an das europäische Wettersystem
Die Forschenden fanden zudem heraus, dass das Klima des tropischen Regengürtels und dasjenige der gemässigten Breiten gekoppelt sind, und zwar über die sogenannte Nordatlantische Oszillation (NAO). Diese bestimmt das Wetter West- und Mitteleuropas und beschreibt die Schwankungen des Druckverhältnisses zwischen dem Islandtief und dem Azorenhoch über dem Nordatlantik. Definiert ist die NAO als Zahl. Ist diese positiv, ist sowohl das Islandtief als auch das Azorenhoch stark ausgeprägt. Das führt in Mitteleuropa meist zu feuchtem Wetter und starken Westwinden, im Extremfall zu Winterstürmen und Orkanen wie Lothar.
Sind das Tief und das Hoch hingegen nur schwach ausgebildet, ist die Zahl negativ. Die Westwinde «schlafen ein» und verlagern sich südwärts. Dadurch wird das Wetter im Mittelmeergebiet feuchter. Mitteleuropa hingegen wird dann anfällig für Kaltlufteinbrüche aus Nordosten, was zu eisigen Wintern und zu einem trockenen Frühjahr führen kann.
Tropfsteine als Zeiger für Niederschlagsmenge
«In unserer Studie zeigen wir deutlich: Als die tropische Regenzone während der Kleinen Eiszeit südlicher lag als normal, war die NAO-Zahl eher negativ, Mitteleuropa damit also Kältewellen ausgesetzt», sagt Lechleitner. Liegt der tropische Regengürtel hingegen weiter nördlich, ist auch die Zahl positiv.
Für ihre zeitlich hochaufgelöste Analyse der Niederschläge in den Tropen der vergangenen 2000 Jahre verglichen die Forschenden bereits veröffentlichte Klimarekonstruktionen, die mithilfe von Tropfsteinen, Eisbohrkernen, Seesedimenten und Baumringen erstellt wurden. Bei den Tropfsteinen untersuchten andere Forschende beispielsweise das Sauerstoff-Isotopenverhältnis, das in den Tropen als Zeiger für die Niederschlagsmenge gilt.
Keine extremen Änderungen nötig
«Aus unserer Arbeit lässt sich folgern, dass sich die globalen Temperaturen nicht extrem stark ändern müssen, um die Position des tropischen Regengürtels zu verschieben», fasst Lechleitner zusammen. Es sei daher gut möglich, dass der menschgemachte Klimawandel und der bereits eingetretene, bislang aber vergleichsweise geringe, Temperaturanstieg den tropischen Regengürtel ebenfalls verschieben könnte.
Würden nur die globalen Temperaturen steigen, würde sich dieses Wettersystem eher nach Norden verlagern, da die Nordhemisphäre wegen verschiedener Faktoren wärmer als die Südhemisphäre ist.
«Wohin sich die Regenzone bewegt, hängt allerdings auch vom Feinstaub in der Atmosphäre ab», sagt Lechleitner. In einer früheren Studie konnte ein Forscherteam belegen, dass der tropische Regengürtel seit Beginn der Industrialisierung nach Süden gewandert ist, da Aerosole aus industriellen Verbrennungsprozessen und Abgasen die nördliche Hemisphäre gekühlt haben. Dadurch verlagerten sich auch die Zonen mit den höchsten Jahresdurchschnittstemperaturen nach Süden.
«Mit der politisch erzwungenen Abnahme von Feinstaub und Schwefel könnte sich der tropische Regengürtel wieder verstärkt nach Norden bewegen», sagt die Forscherin. Dies könnte zur Folge haben, dass die Trockenheit in der Sahelzone abnimmt und die NAO-Zahl positiver wird, mit viel Regen und stürmischerem Wetter in Mitteleuropa.
Trockener oder nässer
In den Tropen und Subtropen machen sich schon kleine Positionsveränderungen des Regengürtels durch häufigere Trockenheiten oder Starkniederschläge bemerkbar. Regen- und Trockenzeiten können sich verlängern oder verkürzen. Dies kann fatale Folgen für die von der Landwirtschaft abhängige, lokale Bevölkerung haben, wie zum Beispiel die anhaltende Trockenheit in der Sahelzone von 1970 bis 1990. «Diese können wir nun darauf zurückführen, dass sich der tropische Regengürtel in der Zeit nach Süden verschoben hatte», betont die Forscherin.