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Naturräume Lateinamerikas
Von Feuerland bis in die Karibik
Univ. Prof. Dr. Axel Borsdorf und Mag. Hannes Hoffert
Institut für Geographie der Universität Innsbruck
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 up 3 Hydrologie, oder: Die Gewässer Lateinamerikas
 up 3.1 Die Ozeane und Meere Lateinamerikas

3.1.2 Die Meeresströmungen

Meeresströmungen sind Wasserbewegungen im Ozean, die im Gegensatz zu Wellen und Turbulenzen längere Zeit andauern und sich über ein größeres Gebiet erstrecken. Sie werden durch Einflüsse des Windes oder durch Druckgradientkräfte (Dichte und Temperatur) im Wasser selbst, aber auch, wie die Winde, durch die ablenkende Kraft der Erdrotation (Korioliskraft) hervorgerufen und ihre Richtung durch den Küstenverlauf modifiziert.

Die Erforschung von Meeresströmungen ist aus verschiedenen Gründen wichtig: Sie verursachen Wärme- und Stofftransporte und bewirken dadurch die Verteilung von Nährstoffen (wichtig für die Meeresfauna und –flora), gelösten Gasen (CO2) und Schadstoffen. Deshalb werden sie im Rahmen der Klimaforschung und zur Beschreibung der Funktion von Ökosystemen untersucht.

Meeresströmungen werden in kalte und warme Strömungen klassifiziert. Die Temperatur der Meeresströmung – in Relation zu benachbartem oder tieferen Meereswasser und der u.U. der benachbarten Küste – kann enorme Auswirkungen auf das Klima – insbesondere das Niederschlagsgeschehen auf den Kontinenten haben.

Verlauf und Intensität von Meeresströmungen waren und sind für die Schifffahrt wichtig, haben frühe Kulturmigrationen ermöglicht und die Entdeckungsgeschichte der Welt maßgeblich mitbestimmt. Starke Strömungen, wie im Golfstrom, erreichen Geschwindigkeiten von mehreren m/s, schwache im Inneren der großräumigen Wirbel wenige cm/s. So ist es verständlich, dass Meeresströmungen nicht nur selbst durch den Küstenverlauf beeinflusst werden, sondern umgekehrt sie die Küstengestalt mitbestimmen können (Kliffküste, Ausgleichsküste mit Strandversatz etc.).

So waren es ursprünglich auch Schiffsbeobachtungen, die zu ersten Karten der Meeresströmungen führten. Moderne Methoden haben Aufschlüsse über die Schichtung des strömenden Wassers ergeben.

Anhand einer Karte der Meeresströmungen (vgl. Karte Klimaklassifikation Köppen) lassen sich leicht merkbare Regeln zur ihrer Verteilung merken. Nördlich des Äquators gibt es einen nach Westen gerichteten warmen Äquatorialstrom. Nördlich und südlich davon gilt folgende Regel: Die Westseiten der Kontinente werden von kalten Meeresströmungen umspült, die Ostseiten dagegen von warmen. Nur Europa und Alaska machen eine Ausnahme, da der Golfstrom und der Pazifische Strom warmes Wasser aus dem Äquatorialstrom nach Norden schaufeln.

Für Lateinamerika bedeutet dies: West- und Ostküste Zentralamerikas werden von warmen Meereswasser umspült, das im Pazifik bis an die Guayas-Bucht bei Guayaquil, im Atlantik mit dem Brasilstrom gar bis Bahia Blanca in Patagonien reicht. Die übrige Pazifikküste dagegen unterliegt dem Einfluss des kalten Humboldtstroms, die südpatagonische Atlantikküste dem kalten Falklandstrom.

Wegen der Bedeutung für das El Niño Phänomen sollen die Strömungsverhältnisse im Pazifik beispielhaft vorgestellt werden.

Entgegen seinem Namen ist der Pazifik keineswegs ein friedlicher, »stiller« Ozean: Drei Viertel aller Wolken der Erde entstehen hier, ebenso die meisten Wirbelstürme. In den Strömungen dieses Ozeans stecken gigantische Energiemengen; im Pazifik treten auch besonders viele Tsunamis auf, das sind Wellenphänomene, die durch geologische Prozesse wie Erdbeben oder Vulkanausbrüche entstehen und nach Durchqueren des Ozeans katastrophale Schäden in Asien oder Amerika anrichten können. Für das wissenschaftlich korrekt »El Niño/Southern Oscillation« (ENSO) genannte Klimaphänomen sind vor allem die niederen südlichen Breiten des Pazifiks wichtig, also etwa der Bereich zwischen den Philippinen, Indonesien und Nordaustralien im Westen und Ecuador, Peru und Nordchile im Osten. Welche Wind- und Meeresströmungen herrschen in diesem Gebiet vor, und auf welche Weise werden sie bei einem ENSO-Ereignis gestört?

Die großräumigen Windsysteme auf der Erde sind vor allem von meridionalen, also nord-südlich ausgerichteten Luftdruckgegensätzen geprägt. In der Nähe des Äquators (ITC) herrscht niedriger Luftdruck, an den sich in etwa 30º nördlicher und südlicher Breite eine Zone von Hochdruckgebieten anschließt, wozu beispielsweise das Azorenhoch, aber auch ein relativ ortsfestes Hochdruckgebiet westlich von Peru gehören. Weiter polwärts findet sich eine Zone von Tiefdruckgebieten bei ungefähr 60º Nord beziehungsweise Süd, während an den Polen selbst wiederum Hochdruck herrscht. Da die Luft bestrebt ist, Luftdruckgegensätze auszugleichen, ergibt sich insbesondere zwischen Äquator und den Subtropen eine Luftströmung in Richtung des Äquators. Diese korrespondiert mit einer entgegengesetzt gerichteten Strömung in höheren Luftschichten; die sich so ergebende Luftzirkulation wird Hadleyzirkulation genannt. Nun dreht sich aber die Erde bekanntermaßen um ihre eigene Achse, und dies führt ý wie auf einem Karussell ý nicht nur zum Auftreten von Fliehkräften, sondern von der Corioliskraft. Durch sie werden die zum Äquator gerichteten Winde der Hadleyzirkulation auf der Südhalbkugel zu südöstlichen Winden (Südostpassaten). Diese transportieren zunächst trockene Luft vom peruanischen Hochdruckgebiet nach Indonesien und Nordostaustralien, wobei sie sich mit Feuchtigkeit anreichern und schließlich am asiatisch-australischen Festland abregnen.

Das System der globalen Meeresströmungen ist jedoch noch komplizierter als das (vereinfachte) Schema der Windsysteme. Es beruht unter anderem auf dem Transport von kaltem, nährstoffreichem Wasser aus den Polregionen zum Äquator (meist an den östlichen Küsten der Ozeane) und dem polwärts gerichteten Transport von warmem Wasser, wie zum Beispiel beim Golfstrom. Außerdem spielen die Corioliskraft und die Wechselwirkung zwischen Ozean und Atmosphäre eine große Rolle, beispielsweise treiben die Passatwinde gleichgerichtete Passatströmungen in Atlantik und Pazifik an. Der südliche Pazifik besitzt im Osten, also an der südamerikanischen Küste, eine kalte, nährstoffreiche, nordwärts gerichtete Strömung, den Humboldtstrom. Von der peruanischen Küste nach Nordwesten gerichtet ist eine zum äquatorialen Strömungssystem gehörende Passatströmung, die bis zur asiatisch-australischen Küste reicht und wie die Winde Wärme und Wasser transportiert: Der Meeresspiegel am westlichen Rand des Pazifiks liegt im Normalfall um 50 bis 60 Zentimeter über, am östlichen Rand dagegen um etwa 20 Zentimeter unter dem mittleren Meeresniveau.

1923 erkannte der britische Meteorologe Sir Gilbert Walker, dass Variationen in den Luftdruckverhältnissen im östlichen und westlichen Südpazifik Einflüsse auf das Windsystem und das Klima in dieser Region haben. Ihm zu Ehren wird die Hadleyzirkulation in diesem Gebiet auch Walkerzirkulation genannt. Wenn nämlich die Luftdruckdifferenz abnimmt, nehmen auch die Passatwinde und die von ihnen angetriebenen Meeresströmungen ab ý bei einer Umkehr der Druckverhältnisse würden sich also auch die Meeresströmungen umkehren. Tatsächlich kommt es zu mehr oder weniger regelmäßigen Schwankungen dieser Luftdruckdifferenz; Walker prägte hierfür den Begriff »Southern Oscillation«. Ein Maß für die Stärke dieser Schwankungen ist der Southern Oscillation Index (SOI), der die Differenz des Luftdrucks auf der Insel Tahiti und dem in der Stadt Darwin in Nordaustralien angibt. Bei normalen Klimaverhältnissen ist dieser positiv, bei einem El-Niño-Ereignis dagegen negativ ý denn genau diese Umkehrung des SOI ist die Ursache für die verheerenden Auswirkungen eines El Niño. Diese Verbindung von Southern Oscillations und El Niño wurde wissenschaftlich erstmals 1969 von dem amerikanischen Meteorologen Jacob Bjerknes formuliert.

Wenn die Passatwinde aufhören, das Meerwasser Richtung Australien und Indonesien zu treiben ý so erkannte Bjerknes ý, bildet sich eine Welle warmen Wassers, die einige Wochen bis Monate danach die südamerikanische Küste erreicht. Dadurch kommt es dort zu einem Massensterben von Mikroorganismen, die nur im etwa zehn Grad Celsius kühleren Wasser des Humboldtstroms gedeihen können. Dies pflanzt sich über die Nahrungskette bis zu den Fischen und den von ihnen lebenden Meeressäugern, Seevögeln und der lokalen Fischereiwirtschaft fort. Gleichzeitig wehen westliche Winde, die sich über dem nun warmen Ozean mit Feuchtigkeit angereichert haben, landeinwärts und führen dort zu teilweise sintflutartigen Regenfällen. Außer dem SOI gibt es noch eine weitere Kenngröße, den Niño-3-Index, der die Anomalie der ostpazifischen Meerestemperaturen angibt. Langjährige Beobachtungen haben gezeigt, dass SOI und Niño-3-Index genau gegenläufig korreliert sind: Hohe SOI-Werte korrespondieren mit niedrigen Werten des Niño-3-Index und umgekehrt.

Was geschieht mit den Strömungsverhältnissen in Ozean und Atmosphäre, wenn sich ein El-Niño-Extrem voll ausgebildet hat? Aufgrund von bestimmten Windschubverhältnissen bilden sich im Pazifik als Rossbywellen bezeichnete großräumige Meereswellen mit Wellenlängen bis zu 3ÿ000 km, die ihren Ursprung in der Breitenabhängigkeit der Corioliskraft haben. Wenn diese Wellen am Westrand des Pazifiks reflektiert werden, erreichen sie als Kelvinwellen wieder den Ostpazifik; hier wirken sie gerade so auf die Wassertemperatur ein, dass die Anomalie geschwächt wird und schließlich ihr Vorzeichen umkehrt. Es kommt dann zu einer Verstärkung der normalen Unterschiede in Luftdruck und Temperatur, es wird also in Südamerika noch trockener, in Indonesien noch feuchter. Dieses sich an ein El-Niño-Ereignis anschließende Klimaphänomen wird »La Niña« genannt, frei übersetzt: »Christkindels Schwester«. Aber La Niña löst auch wieder Rossbywellen aus, welche die ostpazifische Temperaturanomalie erneut umkehren, sodass man einen Zyklus von Verstärkungen und Abschwächungen beziehungsweise Umkehrungen des SOI erwarten kann, der sich zumindest qualitativ in den beobachteten Klimadaten widerspiegelt. Die Laufzeit der das Klimasignal umkehrenden Meereswellen bestimmt die Dauer eines ENSO-Zyklus ý die enorme Größe des Pazifikbeckens erklärt somit die relativ lange Dauer dieser Klimaanomalie. Ungeklärt ist allerdings bisher, warum es manchmal zu so katastrophal heftigen und manchmal nur zu recht schwachen El-Niño- und La-Niña-Ereignissen kommt.

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