Die Rolle des Niederschlags im Klimageschehen

Seit jeher beschäftigt sich die Menschheit mit der Menge und Veränderlichkeit des gefallenen Niederschlags, denn dieser bestimmt neben den Lebensbedingungen auch die Häufigkeit von Extremereignissen wie Überschwemmungen und Dürren. Die Verteilung von Wäldern und Wüsten sowie die landwirtschaftliche Nutzung von Böden und damit die Besiedelung einer Region durch uns Menschen ist maßgeblich von der Menge und Verteilung des Niederschlags auf der Erde abhängig.

Neben der reinen Messung von Niederschlag haben wir inzwischen ein umfassendes Prozessverständnis entwickelt. So ist der fallende Niederschlag in Form von Regen und Schnee ein elementarer Bestandteil des globalen Wasserkreislaufs und dieser wiederum des Energiekreislaufs des Planeten. Die für die Verdunstung über Wasserflächen benötigte Energie wird bei der Wolkenbildung in der Atmosphäre wieder freigesetzt. Dieser Anteil ist groß und entspricht einem global gemittelten Niederschlag von etwa 1 m Wassersäule pro Jahr oder umgerechnet etwa 2,7 mm pro Tag. Die Verweildauer von Wasser in der Atmosphäre in Form von unsichtbarem Wasserdampf und kondensiertem Wasser, den Wolken, beträgt dabei nur etwa 10 Tage. Diese Kreisläufe sind also sehr schnell. In Hamburg fallen im Klimamittel etwa 75 cm Niederschlag pro Jahr, im Monsun Indiens können es bis zu 25 m sein, während in den Wüstenregionen fast gar kein Niederschlag fällt. Dabei speichern die verschiedenen Klimasystemkomponenten den Regen und Schnee unterschiedlich lange, z.B. in Form von unteririschen Wasserreservoiren oder Gletschern. So wichtig die genaue Kenntnis des Wasserkreislaufs für unser Verständnis des Klimasystems ist, so schwierig ist er auch zu messen.

Zur möglichst genauen Erfassung des globalen Niederschlags eignen sich vor allem Regensammlerdaten über Land und Satellitendaten über den Ozeanen, die in der Abbildung als Mittel über 20 Jahre von 1987 bis 2007 dargestellt sind. Sie geben Aufschluss über die täglichen, monatlichen und jahreszeitlichen Variationen des globalen Niederschlags und können zur Klimamittelberechnung genutzt werden. Der meiste Niederschlag fällt über den Ozeanen, vor allem in einem Band der inneren Tropen sowie über den warmen Wassern der Golfstrom- und Kuroshio-Ozeanströmungen über dem Nordatlantik und Nordpazifik. Gut zu erkennen sind auch der indische Monsun sowie die starken Gebirgsniederschläge an den Küsten Norwegens, Neuseelands und Nordwestamerikas.

Die beobachteten Niederschlagsinformationen der letzten 20 Jahre werden mit Hilfe von Computermodellen rückwirkend simuliert. Gelingt dies, können Prognosen für das künftige Verhalten des Niederschlags in einer sich erwärmenden Welt berechnet werden, in Abhängigkeit davon, wie wir Menschen uns künftig verhalten werden. Im Allgemeinen wird eine Intensivierung des Wasserkreislaufes erwartet, was insbesondere über den Landgebieten der mittleren und höheren Breiten zu intensiveren Niederschlägen oder aber auch zu längeren Trockenperioden führen könnte. Der mediterrane Raum scheint dagegen trockener zu werden. Änderungen von Wasserdampf und Niederschlägen werden auf allen Raum- und Zeitskalen beobachtet. Dennoch ist unklar, wieweit es sich dabei um natürliche Schwankungen oder um regionale Folgen der globalen Änderungen handelt.

Dabei ist zu bedenken, dass die Messung und damit die Ableitung klimarelevanter Datensätze des Niederschlags nach wie vor sehr schwierig ist, weshalb eine umfassende bodengebundene Überprüfung der Satellitendaten, insbesondere über den klimarelevanten Teilen der Ozeane nötig ist. Dazu leistet dieses Forschungsvorhaben einen Beitrag.

Auf einen Blick! 

Das gemessene 20-jährige Klimamittel des globalen Niederschlags in Millimeter pro Tag, abgeleitet aus HOAPS Satellitendaten über den Ozeanen und Regenmessern des GPCC Messnetzes über Land.