Wachsende Bevölkerungszahlen und eine zunehmende Verstädterung gehen oftmals mit steigender Luftverschmutzung einher. Das EU-geförderte internationale Forschungsprojekt DACCIWA*, unter der Leitung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), untersucht in Westafrika die Zusammenhänge von natürlichen und durch den Menschen verursachten Emissionen bis hin zu deren Folgen für Klima, Ökosysteme und Gesundheit.
Zu den klimatischen Auswirkungen der massiven Umwandlung natürlicher Waldflächen in Agrarland kommt ein bisher kaum erforschter Aspekt für mögliche Veränderungen des regionalen Klimas hinzu: die vom Menschen verursachte, stark ansteigende Luftverschmutzung. Zum Beispiel haben Emissionen von Kohlenmonoxid und Rußpartikeln aus dem Straßenverkehr, die Nutzung veralteter Fahrzeuge sowie das Kochen auf offenem Feuer, mit dem Bevölkerungswachstum erheblich zugenommen. Hinzu kommen natürliche Emissionen von Pflanzen, die im Zusammenspiel mit anderen Spurenstoffen zu einer verstärkten Bildung von festen und flüssigen Aerosolpartikeln führen. Aerosole wirken als Kondensationskeime und verändern die Wolkenbildung, was sich möglicherweise auf das gesamte Monsunsystem auswirkt. Im Gegensatz zum indisch-ostasiatischen Monsun sind diese Zusammenhänge in Westafrika bisher kaum untersucht worden.
Westafrikanischer Monsun als wichtiger sozio-ökonomischer Faktor
Der Westafrikanische Monsun (WAM) und die damit verbundenen Niederschläge gelten als wichtige sozio-ökonomische Faktoren in der westafrikanischen Küstenregion am Golf von Guinea, da fast 80 Prozent des Bruttosozialproduktes in dieser Region vom Agrarsektor abhängen. So werden sowohl die Erträge der Kleinbauern als auch die Energieerzeugung durch Wasserkraft in den zahlreicher werdenden Stauseen von den während des Monsuns auftretenden Niederschlagsmengen beeinflusst. Der Monsun in Afrika hat zudem Auswirkungen weit über die Region hinaus. Es kommt zu Wechselwirkungen mit dem Monsun in Asien und dieses Zusammenspiel kann sich auf das Wetter und Klima weltweit auswirken. Auch die Zugbahnen und Stärke atlantischer Hurrikane wird vom westafrikanischen Monsun beeinflusst.
Ein genaues Verständnis der Witterungs- und Klimaschwankungen ist unerlässlich, um das komplexe westafrikanische Monsunsystem zu verstehen und nutzbare jahreszeitliche Niederschlagsprognosen treffen zu können. So spielt die saisonale Verschiebung der Innertropischen Konvergenzzone (ITCZ) eine wesentliche Rolle bei der Bestimmung der Niederschlagsmengen in Westafrika. Eine zuverlässige Vorhersage ist aufgrund eines fehlenden räumlich-zeitlich hoch aufgelösten Messnetzes für diese Region bislang nicht möglich gewesen. Zwar lassen sich inzwischen Wetterdaten wie Niederschlagsmengen und Bodenfeuchte mit Satelliten erfassen, dennoch müssen diese Informationen durch Daten von Bodenstationen validiert werden. Um diese Datenlücken zu schließen, werden in der Region um Kumasi (Ghana) bis Ende 2015 etwa 20 kostengünstige Niederschlagsmesser aufgebaut. Damit erhält diese Region das bisher dichteste Regensammlermessnetz, welches Daten in einer Auflösung von wenigen Minuten registrieren kann. Einerseits können mit den Daten Niederschlagsschätzungen vom Satelliten überprüft und korrigiert werden, andererseits verrät die räumliche und zeitliche Intensität der Niederschläge den Wissenschaftlern, welche Arten von Niederschlagssystemen (etwa heftige Gewitter oder Dauerregen) für die Monsunregen verantwortlich sind.
Wenn die meteorologischen Modelle diese Systeme in der richtigen Häufigkeit wiedergeben, sind deren Prognosen als deutlich belastbarer für die Anwender zu werten. Damit kann das verbesserte Verständnis der Dynamik des westafrikanischen Monsuns direkt in die Optimierung der weltweit führenden Vorhersagemodelle für das Wetter (bis zu 14 Tage), die Witterung der Regenzeit (bis zu 6 Monate) und für das Klima der Region im nächsten Jahrzehnt einfließen.
Die besseren Vorhersagemodelle können zudem für die Landwirtschaft genutzt werden. Es bereits Prognosen für den Beginn und die Stärke der nächsten Regenzeit. Allerdings wurden diese Informationen bisher wenig genutzt, da die Modelle zu häufig fehlerhafte Prognosen lieferten. Dementsprechend soll die Verbesserung der Modelle, die Akzeptanz und Nutzung der Wetter- und Jahreszeitenprognose durch erhöhte räumliche und zeitliche Genauigkeit deutlich steigern.
Im Süden Ghanas werden Mais, Maniok und tropische Früchte wie Bananen, Papayas oder Mangos angebaut. In Zentral- und Nordghana werden vorwiegend Mais, Hirse und ganz im Norden Yams gepflanzt. Im Süden reicht der Niederschlag fast immer aus, um die Felder ausreichend mit Wasser zu versorgen. Dagegen können in der Mitte und im Norden des Landes Trockenperioden im Mai und Juni die keimenden Jungpflanzen schädigen und die Ernte reduzieren. Jedoch fehlt bislang eine nennenswerte Bewässerungsinfrastruktur, um diesen Ertragsverlust zu verringern. Teilweise wässern Kleinbauern ihre Gärten noch manuell mit Eimer und Gießkanne. Die Entwicklungshilfe versucht, den Bau von Kleinstauseen möglich zu machen sowie dieselbetriebene Bewässerungsanlagen einzusetzen.
Bessere Prognosen über das Einsetzen der Regenzeit werden folglich das Ergreifen geeigneter Maßnahmen für die Landwirtschaft erleichtern.
*Das Forschungsprojekt heißt (DACCIWA, Dynamics-aerosol-chemistry-cloud interactions in West Africa)
Text: Dr. Ute Münch, fachliche Durchsicht und Ergänzungen Prof. Andreas Fink, Dr. Peter Knippertz, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
