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Klima- und Zirkulationsvariabilität im südhemisphärischen Afrika seit Beginn des 20. Jahrhunderts (bereits abgeschlossen)


Projektstart: 01.08.2000
Projektende: 31.03.2003
Projektträger: DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft)
Projektverantwortung vor Ort: Prof. Dr. J. Jacobeit Dipl. Geogr. J. Rathmann

Zusammenfassung

Das Hauptziel der vorliegenden Studie war es, die Klimadynamik im Zeitraum von 1901 bis 2003 im südhemisphärischen Afrika zu beschreiben und zu erklären. Die verfügbare Datenbasis besteht aus global vorliegenden monatlichen Gitterfelddaten für Temperatur, Niederschlag, den bodennahen Luftdruck (SLP) und die Meeresoberflächentemperatur (SST). Zunächst ermöglichte die Berechnung von Klimatrends für einheitliche 30-jährige Zeiträume (1901-1930, 1931-1960, 1961-1990, 1974-2003) sowie für den gesamten 103-jährigen Untersuchungszeitraum Einblicke in die zeitliche Entwicklung ausgesuchter Klimaelemente. Maximale Erwärmungsraten zeigen sich in den Trendkarten für den zentralen Raum des südlichen Afrikas. Die hohe Variabilität des Niederschlages erschwert es, signifikante langfristige Trends aufzuweisen. Langzeitliche Trends in den SSTs fallen sehr deutlich aus. Insbesondere für die mittleren und hohen südlichen Breiten wurde eine hochsignifikante Erwärmung berechnet. Die Entwicklung der Luftdruckverhältnisse verdeutlicht eine nennenswerte Erhöhung des bodennahen Luftdrucks im Bereich des St. Helena Hochs und des Maskarenenhochs. Die zirkulationsdynamischen Randbedingungen, welche die beobachteten Klimatrends bewirken, wurden mit t-modalen Hauptkomponentenanalysen (PCAs) aller zur Verfügung stehender Klimaelemente näher analysiert. Ein weiterer Analyseschritt liegt in einer Datenverdichtung, welche mittels s-modaler PCAs durchgeführt werden konnte. Gleichzeitig lässt sich dabei eine Regionalisierung der betrachteten Klimaelemente erzielen.

Eine inhaltliche Erweiterung erfolgte durch die Differenzierung in interne und externe Einflussfaktoren auf das Klima im Untersuchungsraum. Erstere beschreiben Einflüsse der SST-Variabilität auf den Niederschlag. Zur Untersuchung solcher Zusammenhänge wurden Kanonische Korrelationsanalysen berechnet. Dabei wurden auch Kopplungen mit den hohen südlichen Breiten, v.a mit der Antarktischen Oszillation, dargestellt. Im Indischen Ozean sind zonale Dipolmuster der SSTs an anomal hohe Niederschläge in Ostafrika gekoppelt. Auch hier konnte die vorliegende Arbeit bisherige Befunde in einer zeitlich erheblich erweiterten Untersuchungsperiode diskutieren. SST-Anomalien im Bereich des Benguelastromes lassen sich mit der Niederschlagsvariabilität im Südwesten des Untersuchungsraumes in Zusammenhang bringen. Dabei konnten Benguela Niños, Warmwasserereignisse im Benguelastrom, ausführlich beschrieben und erstmals in ihrer langzeitlichen Entwicklung dargestellt werden.

Eine substanzielle Erweiterung im Verständnis des Klimasystems im südhemisphärischen Afrika erbrachten die Untersuchungen bezüglich der solar-klimatischen Kopplungen. Methodisch wurden, ausgehend von Korrelations- und Kompositenanalysen, Zeitreihenanalysen durchgeführt. Dabei kamen Autokorrelations-, spektrale Varianz- und Waveletanalysen zur Anwendung. Es konnte herausgearbeitet werden, dass sich solare Signale, vermittelt über die atmosphärische Zirkulation, nicht flächendeckend sondern vielmehr in ganz spezifischen Regionen niederschlagen.

Die Einflüsse von starken Vulkanausbrüchen auf das Klima des Untersuchungsraumes sind relativ gering, trotzdem konnten mit Kompositen- und Hauptkomponentenanalysen gewisse Änderungen in einzelnen Klimaelementen aufgezeigt werden.

Weiterführende Literatur:

Rathmann, J. (2009): Klima- und Zirkulationsvariabilität im südhemisphärischen Afrika seit Beginn des 20. Jahrhunderts. – Geographica Augustana.
Rathmann, J. & J. Jacobeit (2009): Solar signals in southern hemisphere African climate since 1901. – Advanced Science Letters 2: 1-9.
Rathmann, J. & J. Jacobeit (2009): Solare Signale im Klima des südhemisphärischen Afrika zwischen 1901 und 2003. – Zentralblatt für Geologie und Paläontologie Teil 1.
Rathmann, J. & J. Jacobeit (2008): Solar signals in Southern Hemisphere African climate since 1901. – S. 324-325 In: Henia, L.: Building together our territories, 31st Internat. Geogr. Congress Abstracts, Tunis 2008, 460S.
Rathmann, J. & J. Jacobeit (2003): SST Variability and External Forcing of Recent Climate Changes in Southern Africa. - Terra Nostra 6: 355-359.
Rathmann, J. & J. Jacobeit (2003): Klima- und Zirkulationsveränderungen im südlichen Afrika in den letzten 100 Jahren. - Zentralblatt für Geologie und Paläontologie Teil 1, 1/2: 53-67.