Von Gletschern bis zu Regenfällen: Unerwarteten Regen verstehen

Im Jahr 2018 war eine Gruppe von Studierenden der Universitäten Innsbruck (Österreich) und Hamburg (Deutschland) auf einer Forschungsexkursion in der Nähe des Dorfes Llupa im Rio Santa-Tal in den peruanischen Anden. Während sie zur Vorbereitung ihres Forschungsprojekts damit beschäftigt waren, eine Wetterstation zu installieren, wurden sie von unerwarteten Regenfällen überrascht – einem kurzen, aber deutlichen Schauer.

Für die Studierenden schien dies höchst ungewöhnlich. Es war August, Monate nach Beginn der Anden-Trockenzeit.

Das Rio Santa-Tal liegt auf etwa 3000 Metern Höhe am Fuße der beeindruckenden schneebedeckten Gipfel der Cordillera Blanca-Bergkette, die jedes Jahr Tausende von Wanderern, Kletterern und anderen Touristen anzieht. Das Tal ist die Heimat vieler Kleinbauern, die Feldfrüchte wie Weizen, Mais und Kartoffeln anbauen, von denen sie für ihre Selbstversorgung und für den Handel auf den Märkten von Huaraz, der Hauptstadt der Region, abhängig sind.

Die traditionelle Landwirtschaft basiert hier auf den Erfahrungen und Erinnerungen von Generationen von Bauern, die tief im Tal verwurzelt sind.

Forscherteams der Universitäten Innsbruck und Hamburg untersuchen seit Jahrzehnten den Wasserkreislauf der Regionen. Zu Beginn nutzten sie Daten und Modelle von Wetterstationen, um den Zustand der sich schnell zurückziehenden Gletscher zu verstehen. Diese Studien waren von entscheidender Bedeutung für das Verständnis der zugrunde liegenden physikalischen Prozesse, die den Schmelzprozess beschleunigen, da sich tropische Gletscher ganz anders verhalten als jene in den europäischen Alpen.

Die Forscher verfolgten das Schmelzwasser flussabwärts und untersuchten, wie das Wasser von den örtlichen Gemeinden genutzt wurde. Gespräche mit örtlichen Landwirten verdeutlichten die Bedeutung saisonaler Niederschläge für die Landwirtschaft, da nur wenige Betriebe direkten Zugang zu Bewässerungssystemen mit ganzjähriger Wasserverfügbarkeit haben. Diese Diskussionen veranlassten die Forscher, ihren Fokus von der Gletscherdynamik auf atmosphärische Prozesse und deren Auswirkungen auf Vegetation und Landwirtschaft zu verlagern.

So entstand das Forschungsprojekt „AgroClim Huaraz„entstanden. Das Projekt wurde durch eine internationale Zusammenarbeit von Forschern aus Institutionen in Peru, Österreich, dem Vereinigten Königreich, Frankreich und der Schweiz gegründet und setzte sich das neue Ziel, die Niederschlagsmuster in der Region besser zu verstehen und zu erfahren, wie sie sich auf die regengespeiste Landwirtschaft auswirken. und wie sie sich in der Vergangenheit verändert haben und sich in Zukunft ändern könnten.

Unzuverlässiger Regen

Doch zurück zu den Regenfällen, die die Schüler im Jahr 2018 überraschten. Fasziniert von diesem Ereignis machten sich die Forscher daran, mehr zu verstehen. Im Gespräch mit örtlichen Bauern fanden sie schnell heraus, dass diese Regenfälle als „Pushpa“ bezeichnet wurden und für die Bauern im Rio Santa Valley von entscheidender Bedeutung sind.

Pushpa-Regenfälle markieren das Ende der Trockenperiode und den Beginn der Regenzeit und treten normalerweise zwischen August und September auf. Sie befeuchten den Boden zum ersten Mal nach der Trockenzeit und die Bauern warten sehnsüchtig darauf, mit der Aussaat ihrer Feldfrüchte beginnen zu können.

„Kleinbauern in Huaraz sind stark vom Regen abhängig, denn für die meisten ist er die einzige Wasserquelle“, sagt Wolfgang Gurgiser vom Forschungsbereich „Bergregionen“ der Universität Innsbruck, der an mehreren davon beteiligt war Projektstudien. „Das aus den Gletschern kommende Wasser ist durch natürlich vorkommende Schwermetalle verunreinigt, was es in einigen Wassereinzugsgebieten für den Verbrauch oder die Bewässerung unbrauchbar macht.“

Daher ist die Vorhersage von Regen äußerst wichtig. Umso besorgniserregender ist, dass der Pushpa-Regen sehr unzuverlässig ist.

Durch Interviews mit Landwirten wurden Wissenschaftler auf mehrere wahrgenommene Veränderungen und Bedrohungen aufmerksam gemacht: Den Beobachtungen der Landwirte zufolge hatte sich der Pushpa-Regenfall in den letzten Jahren zunehmend verzögert, war weniger regelmäßig aufgetreten und war intensiver geworden, woran die Einheimischen glauben eine Folge des Klimawandels. Landwirte berichteten, dass die erlebten Veränderungen ihre traditionellen Praktiken und Lebensgrundlagen bedrohten.

Rolando Cruz Encarnación, ein lokaler Experte der Nationalen Wasserbehörde in Peru, fügt hinzu: „Die leichten Regenfälle sollen den Beginn der Regenzeit ankündigen, aber wenn sich die Bauern für die Aussaat entscheiden und auf Pushpa eine Trockenperiode folgt, hat das negative Auswirkungen.“ Auswirkungen auf die gesamte Saison.

Pushpa verstehen

„Bis dahin war Pushpa in der wissenschaftlichen Literatur nicht dokumentiert. Als wir von diesen Regenfällen hörten, lenkten wir unseren Fokus in eine völlig neue und interessante Richtung“, sagt Cornelia Klein, ehemalige Postdoktorandin am Institut für Atmosphären- und Kryosphärenwissenschaften der Universität Innsbruck und jetzt am britischen Zentrum für Ökologie und Hydrologie in Wallingford.

„Inwiefern unterscheidet sich der Niederschlag in Pushpa von dem Niederschlag im Kern der Regenzeit? Und wie hat er sich in der Vergangenheit verändert?“ Diese neuen Fragen motivierten sie und Cornelia Zauner, eine ehemalige Masterstudentin der Universität Innsbruck.

Die daraus resultierende Studie wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Umweltforschungskommunikationist der erste, der die Mechanismen hinter den Pushpa-Regenfällen im Rio Santa-Tal im wissenschaftlichen Rahmen beschreibt.

Überraschenderweise wurde festgestellt, dass Pushpa-Regenfälle mit trockenen Winden aus dem Pazifik im Westen verbunden sind, die typisch für August sind und normalerweise trockene Bedingungen mit sich bringen – oder, wie jetzt entdeckt wurde, leichten Regen. Nach der Trockenzeit drehen die Winde und bringen die turmhohen schweren Regenwolken aus dem Amazonasbecken im Osten. Pushpa-Regenfälle sind in der Tat anderer Natur als die intensiven Regenfälle in der Regenzeit.

Durch die Betrachtung von Modellniederschlagsdaten der letzten 40 Jahre stellten Dr. Klein und ihre Kollegen außerdem fest, dass die Pushpa-Regenfälle sehr unterschiedlich sind und zwischen ergiebigen und seltenen Jahren wechseln. Dies wird auch durch eine Beobachtungsstudie von Lorenz Hänchen, Ph.D., gestützt. Student am Institut für Ökologie der Universität Innsbruck und in der Zeitschrift veröffentlicht Dynamik des Erdsystems.

„Durch die Betrachtung jahrelanger Satellitendaten zum Pflanzengrün haben wir herausgefunden, dass der Beginn der Vegetationsperiode von Jahr zu Jahr um bis zu zwei Monate variieren kann“, sagt Hänchen. „Das ist sicherlich eine sehr schwierige Situation für die Agrarplanung.“

Daten und Erinnerungen

„Unsere Daten deuten darauf hin, dass der Pushpa-Regen sehr variabel ist, sich aber in den letzten 40 Jahren nicht wesentlich verändert hat“, sagt Klein. Das bedeutet, dass die Beobachtungen der Landwirte wissenschaftlich nicht bestätigt werden konnten. Der Grund dafür bleibt eine offene Frage.

„Erinnerungen sind aufgrund der psychologischen Auswirkungen schwierig, sich darauf zu verlassen. An sehr ungewöhnliche Ereignisse kann man sich leichter erinnern als an gewöhnliche“, sagt Gurgiser. „Das ändert nichts an der Tatsache, dass wir das Wissen der Landwirte sehr schätzen. Unsere Studien und die verfügbaren Daten weisen Einschränkungen auf, die alle in unseren Veröffentlichungen erwähnt werden.“

„Wir verwenden akademische Ansätze, sind uns aber der traditionellen Wissenssysteme voll bewusst, wie denen der Landwirte, die diese Gebiete seit Generationen kennen. Wir können unsere Ergebnisse nur mit ihren Beobachtungen vergleichen und spekulieren, warum sie sich unterscheiden könnten. Und die Herausforderungen der Unregelmäßigen.“ Pushpa-Regenfälle bleiben bestehen, auch wenn sie nicht direkt mit dem Klimawandel in Zusammenhang stehen.“

„Die Summe der Niederschläge, die wir in den letzten Jahrzehnten beobachtet haben, ist für die Landwirte nicht so wichtig wie ihre Verteilung über die Landwirtschaftssaison. Das ist ähnlich wie das, was wir derzeit in Österreich erleben: Regen ist es nicht.“ wird weniger, dafür aber variabler in seinem Auftreten und seiner Intensität.“

Eine Zukunft mit extremen Niederschlägen und Dürren

Dieser Intensitätsanstieg wird voraussichtlich auch in den gesamten peruanischen Anden stattfinden. Dr. Emily Potter, ein ehemaliges Projektmitglied und jetzt Postdoktorandin an der University of Sheffield, erstellte für das Projekt Klimadaten in einem beispiellosen detaillierten Maßstab, indem sie Computersimulationen mit Daten lokaler Wetterstationen kombinierte.

Die Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift npj Klima- und Atmosphärenwissenschaftzeichnet ein beunruhigendes Bild zukünftiger Veränderungen der Temperatur und des Niederschlags in der Region. Die Prognosen deuten auf einen deutlichen Anstieg sowohl der Temperaturen als auch der Niederschläge bis zum Ende dieses Jahrhunderts hin. Es wird mit zunehmend extremen Niederschlägen sowie mit Perioden schwerer Dürreperioden gerechnet, die durch höhere Temperaturen und Verdunstung verstärkt werden.

„Wie überall auf der Welt leiden auch ärmere Gemeinden stärker unter den Folgen des Klimawandels“, sagt Potter. „Wir stellen fest, dass in Szenarien mit einer drastischen Reduzierung unserer Treibhausgasemissionen die Veränderungen bei Niederschlag und Temperatur weniger stark ausfallen. Dies würde den Gemeinden mehr Zeit geben, sich auf die kommenden Herausforderungen vorzubereiten.“