Forschungsergebnisse könnten die Hochwasserwarnungen für Millionen Menschen auf dem indischen Subkontinent verbessern

Im Jahr 2018 starben im indischen Bundesstaat Kerala mehr als 400 Menschen bei einer einzigen Überschwemmungsserie, die Millionen Menschen vertrieben hat. Überschwemmungen sind ein regelmäßiges Phänomen der jährlichen Monsunzeit im tropischen Asien, aber bisher war es schwierig vorherzusagen, wie und wann sich die normalerweise starken Monsunregenfälle zu einem Albtraumereignis schwerer Überschwemmungen entwickeln würden.

Neue Forschungen einer Forschungsgruppe des Weizmann Institute of Science könnten das Vorhersagefenster erweitern, indem sie auf ein Ereignis hinweisen – überraschenderweise auf die Ankunft trockener Luft –, das besonders starke Regenfälle ankündigen könnte.

Dr. Shira Raveh-Rubin von der Weizmann-Abteilung für Erd- und Planetenwissenschaften leitete die Studie zusammen mit der Postdoktorandin Dr. Deepika Rai. Ihre Ergebnisse erschien In npj Klima- und Atmosphärenwissenschaft.

Die Monsunregen, die von Juli bis September auf den indischen Subkontinent prasseln, sind vielfältige Phänomene, die durch eine Kombination zahlreicher Faktoren kompliziert werden, darunter globale Jetstreams, die sich verschieben und neigen. Die Weizmann-Studie hat einen bisher unbekannten erschwerenden Faktor identifiziert: eine Unterart des Luftstroms, die als trockene Intrusion bezeichnet wird.

Wie der Name schon sagt, bestehen diese Luftströme aus trockener, aber auch sehr kalter Luft, insbesondere im Vergleich zur feuchten Dampfluft eines Monsunregens. Man hatte einigermaßen vernünftigerweise angenommen, dass trockene Intrusionen – die in die Troposphäre, die unterste Schicht der Erdatmosphäre, absinken – für Monsunausbrüche, kurze Trockenperioden in der Regenzeit, verantwortlich seien.

Trockenintrusionen, die den Äquator von Süden nach Norden überqueren, sind nur rund um den indischen Subkontinent bekannt. Raveh-Rubin und Rai untersuchten die Daten von 40 Jahren trockener Intrusionen in diesem Teil der Welt – 137 registrierte Fälle zwischen 1979 und 2018 – und verglichen sie mit Niederschlagsaufzeichnungen aus etwa derselben Zeit.

Überraschenderweise stellten sie fest, dass diesen Trockeneinbrüchen keine Trockenheit folgte, sondern vielmehr eine Zunahme der Niederschläge – um durchschnittlich 17 Prozent und in einigen Fällen um über 100 Prozent.

„Wie genau erzeugt trockene Luft mehr Regen?“ fragte Raveh-Rubin. Um zu verstehen, was geschah, wandten die beiden Forscher ein Modell aus der mechanischen Physik an, bei dem die Statistiken sich bewegender „Luftpakete“ überwacht werden, wenn sich Temperatur, Standort und Wassergehalt ändern.
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Mit dieser Verfolgung konnten sie einen Anstieg des Gesamtwassers erkennen und dessen Ursache erklären. Die trockene Luft der Intrusionen über dem Indischen Ozean wirkt wie eine Art Schwamm. Je größer die Feuchtigkeitslücke zwischen der Meeresoberfläche und diesen trockenen Luftpaketen ist, desto mehr Wasser nehmen sie aus dem Ozean auf und transportieren dieses Wasser nach Norden zur Westküste Indiens am Arabischen Meer.

Während ähnliche Studien dieses Modell verwendeten, um die Niederschlagsmuster und Pausen in der Monsunzeit zu verstehen, hatten sie nicht die besonderen trockenen Intrusionen untersucht, die über den Äquator strömen und sich anders verhalten als ihre Gegenstücke auf dem Landweg. Deshalb, sagt Raveh-Rubin, seien sie davon ausgegangen, dass dieses Phänomen eher zu trockenerem als zu feuchtem Wetter führe. „Im Wesentlichen ist dies ein Beispiel dafür, dass der Winter auf der Südhalbkugel in den Sommer auf der Nordhalbkugel übergeht“, sagt sie.

Raveh-Rubin glaubt, dass dieser Mechanismus bisher übersehen wurde, teilweise weil die Monsundynamik dazu neigt, Mechanismen zu umfassen, die auf längeren Zeitskalen – Monaten oder Jahren – ablaufen, sowie langsamere Phänomene wie den Anstieg der Meerwasseroberflächentemperaturen, während die Dynamik Trockeneinbrüche finden im Ausmaß von Tagen oder Wochen statt.

Für Raveh-Rubin und ihre Gruppe ist die Wissenschaft der trockenen Eingriffe weder trocken noch aufdringlich. Für sie ist es eine spürbare Verbindung zwischen abstrakter Physik und Realität. „Es ist nicht nur eine vereinfachte Theorie. Man kann es im wirklichen Leben und in den Daten sehen, und man kann es mit eigenen Augen sehen, wenn man nach draußen geht“, sagt sie.

Die zusätzliche Möglichkeit, in Ländern wie Indien und Bangladesch, wo Millionen Menschen in den Überschwemmungsgebieten leben, genaue Überschwemmungswarnungen bereitzustellen, ist der Goldschatz am Ende des Regenbogens.

Sie glaubt, dass die Überwachung von Trockeneinbrüchen – eine Funktion, die es heute gibt – die Vorhersage spezifischer Niederschlagsspitzen, die zu Überschwemmungen führen könnten, erheblich verbessern könnte. Insbesondere könnten die Vorwarnungen vor solchen extremen Wetterereignissen von ein oder zwei Tagen auf etwa eine Woche verlängert werden, was eine angemessene Vorbereitung und bei Bedarf eine Evakuierung ermöglicht und möglicherweise Hunderte, wenn nicht Tausende von Menschenleben rettet.

Raveh-Rubin und ihre Gruppe beabsichtigen, die Auswirkungen trockener Intrusionen auf den asiatischen Monsun weiter zu untersuchen und ihr Modell zu verfeinern. Sie wollen unter anderem wissen, wie und warum sich diese Muster auf diese Weise bilden. Darüber hinaus will die Gruppe das Vorkommen von Trockenintrusionen weltweit untersuchen und nach ähnlichen Auswirkungen an anderen Orten suchen. Dadurch hoffen sie, unsere Fähigkeit zu verbessern, stärkere Regenfälle und schwerere Überschwemmungen in der Zukunft vorherzusagen.