Mitte der 1980er Jahre erreichten die Dürren in der Sahelzone ihren traurigen Höhepunkt; Millionen Menschen litten unter Hunger, hunderttausende starben an Entkräftung. Die Trockenheit war so ausgeprägt, dass der einst riesige Tschadsee in Westafrika praktisch zu einer Pfütze schrumpfte. Das nördliche Seebecken verschwand fast komplett, und nur im Süden blieb ein kleines Gewässer erhalten – die ausbleibenden Niederschläge verschärften die übermäßige Wasserentnahme an den Zuflüssen des Wüstensees. Auf der anderen Seite des Atlantiks konnten sich die Küstenbewohner der Karibik und der USA hingegen freuen: Verheerende Hurrikane zogen seltener über sie hinweg als in vorherigen Jahrzehnten.

Viele Erklärungen wurden für diese Häufung an Katastrophen – oder ihr Ausbleiben – hervorgebracht: Die Wassertemperaturen des Atlantiks schwankten im Rhythmus mehrerer Jahrzehnte und beeinflussten damit Stürme und Niederschläge auf den angrenzenden Kontinenten, Abholzung und Überweidung hätten das Vordringen der Wüste in den Sahel begünstigt, häufige Scherwinde unterdrückten die Geburt von Hurrikanen, so der Tenor verschiedener Studien. All diese Faktoren spielen eine Rolle im Wetter- wie Klimageschehen, doch kristallisiert sich zunehmend ein weiterer wichtiger Grund für die Katastrophenschaukel seit den 1970er Jahren heraus: die Luftverschmutzung durch die Industriestaaten Nordamerikas und Europas.

Der Sonnenschirmeffekt

"Kohlekraftwerke bliesen in den Vereinigten Staaten und Europa zwischen 1960 und 1990 riesige Mengen an Schwefelteilchen und anderen Aerosolen in die Atmosphäre – und kühlten damit die Nordhalbkugel ab", erklärt Yen-Ting Hwang von der New University of Washington in Seattle, die mit ihren Kollegen die Klimageschichte der extremen Dürre in der Sahelzone untersucht [1]. Wenn fossile Rohstoffe verbrennen, enstehen – vor allem bei Kohle – helle Schwefelsäuretröpfchen, die sich wie ein Schmutzschleier über den Himmel legen. Sie wirken dann wie ein Schirm, der die Sonnenstrahlung bereits in der Atmosphäre reflektiert: Weniger davon kommt am Boden an und wird in Wärme umgewandelt – die Durchschnittstemperaturen sinken.

Das beeinträchtigt jedoch auch die Lage der so genannten Innertropischen Konvergenzzone (ITZ), der mehrere hundert Kilometer breiten Tiefdruckrinne in der Nähe des Äquators. Sie verlagert sich mit dem wandernden Sonnenhöchststand im Jahresverlauf nach Norden beziehungsweise Süden – und mit ihr die Hauptniederschlagsbänder der Randtropen. Wenn im Sommer die am Zenit stehende Sonne die Sahelzone aufheizt, "saugt" es die ITZ regelrecht nach Norden: Die Regenzeit setzt ein. Wandert sie anschließend wieder nach Süden, folgen ihr auch die Feuchte spendenden Wolken.

Die Luftverschmutzung dämpfte diesen Effekt jedoch, wie Hwangs Team feststellte: Es hatte erstmals die Regenmengen aller verfügbaren Wetterstationen im Einflussbereich der ITZ ausgewertet, die durchgehend zwischen 1930 und 1990 gemessen worden waren. Tatsächlich litten viele Regionen im nördlichen Einflussbereich der ITZ in den 1970er und 1980er Jahren unter trockenener Bedingungen, etwa Nordindien und Teile Südamerikas. Am extremsten ausgeprägt war der Wassermangel dabei im Sahel. Umgekehrt erfreuten sich der brasilianische Nordosten oder die Region um die großen ostafrikanischen Seen am Südrand der ITZ feuchterer Zeiten – ein deutliches Zeichen, dass sich die Tiefdruckrinne weniger weit nach Norden verlagert hat und der Süden länger von ihren Niederschlägen profitierte. Diese Ergebnisse glichen die Forscher mit 26 Klimamodellen ab, die fast alle ebenfalls die südwärtsgerichtete Verstärkung der ITZ wiedergaben.

"Verglichen mit den tatsächlichen Beobachtungen zeigten die Modelle jedoch eine etwas schwächere Verlagerung der Regengebiete", erzählt Dargan Frierson von der New University of Washington, der ebenfalls an der Studie beteiligt war. Das zeige, dass die schwächere Ausbuchtung der ITZ nach Norden durch verschiedene Faktoren beeinflusst wurde: "Über längere Zeiträume spielen natürlich auch Meeresströmungen eine wichtige Rolle", so Frierson. Sie alleine hätten die Dürren damals allerdings auch nicht derart heftig ausfallen lassen. Das geschah nur durch das Zusammenspiel beider Einflüsse, das den Sahel schließlich ausgetrocknet hat: "Lange dachten wir, es läge an der schlechten Landnutzung. Doch in den letzten 20 Jahren haben wir gelernt, dass wir damit ziemlich danebenlagen und Ozean wie Atmosphäre in großem Maßstab bewirken, wo Regen fällt."

Die große Flaute

Jenseits des Atlantiks wirkte sich die Luftverschmutzung hingegen vorteilhaft aus, meint Nick Dunstone vom britischen Met Office in Exeter [2]: "Verglichen mit anderen Meeresregionen haben die industriellen Abgase aus Nordamerika und Europa den Nordatlantik abgekühlt. Das veränderte die Zirkulation der tropischen Atmosphäre." Die so genannte Hadley-Zelle zog sich weiter nach Süden zurück. Hurrikane bildeten sich seltener, weil die Region häufiger im Bereich absteigender Luftmassen lag – also von Hochdruckgebieten.

Die Wirbelstürme benötigen mindestens 26,5 Grad Celsius warmes Wasser und ein gleichmäßiges Temperaturgefälle in der Luftsäule darüber, damit sie sich ausbilden können. Die Kondensation der aufsteigenden Wasserdampfmassen setzt dann Energie frei, die den Aufstieg der Luft weiter antreibt. Immer mehr feuchte Luft strömt in dieses Tiefdruckgebiet, das von der Corioliskraft langsam in Rotation versetzt wird und sich zu drehen beginnt.

Von seiner Keimzelle vor der Küste Westafrikas wandert es langsam gen Westen Richtung Karibik und Golf von Mexiko, wo sie auf Land treffen oder nach Nordosten abbiegen. Solange dieses Gebilde über warmes Wasser zieht, erhält es sturmerhaltende Energie und kann an Wucht gewinnen. Ein Landfall oder kühlere Ozeanflächen unterbinden dagegen diese Zufuhr und hungern den Hurrikan aus – der hohe Luftdruck im Entstehungsgebiet der Stürme und die schwächere Aufheizung weiter nördlich unter dem Sonnenschirm der industriellen Abgase verhinderten also Hurrikane häufig ganz oder ließ sie rasch wieder verkümmern. Die 1970er Jahre gehören daher zu den sturmärmsten seit Beginn der modernen Aufzeichnungen.

Dazu beigetragen hat noch ein weiterer Effekt, der wiederum unmittelbar mit den Dürren im Sahel zusammenhängt. "Statistische Analysen von Satellitendaten offenbaren, dass es eine Verbindung zwischen Staubstürmen in der Sahara und verminderter Hurrikanaktivität auf dem Atlantik gibt", schreibt Johannes Quaas von der Universität Leipzig [3] in einem begleitenden Kommentar zu Dunstones Arbeit in "Nature". Die ausgeprägte Trockenheit südlich der Sahara begünstigte ebenfalls Staubstürme, deren Material hinaus auf das Meer geweht wurde – wo es wiederum Hurrikane verhindern half.

Die Trendumkehr

Mittlerweile haben sich die Verhältnisse wieder umgekehrt. Die Sahelzone leidet zwar immer noch unter regelmäßigen Dürreperioden, doch sind sie nun schwächer ausgeprägt, regional meist begrenzt und von kürzerer Dauer. Satellitenbilder zeigen zudem, dass der Landstrich wieder grüner wurde. Die Vegetation konnte sich erholen und die Wüste wieder zurückdrängen, selbst der Tschadsee hat sich wieder etwas ausgedehnt. Dafür haben die Wirbelstürme im westlichen Atlantik wieder an Fahrt aufgenommen: 2005 entstanden rekordverdächtige 28 Hurrikane vor Ort, und in den letzten drei Jahren waren es stets 19 pro Saison – in den 1970er Jahren entwickelten sich stattdessen nur drei bis sechs pro Jahr.

Der Grund: Die Luft zwischen Nordamerika und Europa wurde wieder sauberer – schärferen Gesetzen zur Luftreinhaltung sei Dank. Kohlekraftwerke mussten Filter einbauen, Autos durften nur noch mit Katalysator verkauft werden, Benzin wurde entschwefelt. Das hatte rasche Konsequenzen für die Atmosphäre. "Die Lebensdauer von Aerosolen liegt zwischen wenigen Tagen bei größeren Partikel in der Grenzschicht, etwa ein bis zwei Wochen bei kleineren Schwebteilchen in der freien Troposphäre und einigen Jahren, wenn es sich um Schwefelsäuretröpfchen in der Stratosphäre handelt", erklärt Thomas Leisner vom Karlsruher Institut für Technologie, der an Aerosolen forscht.

Schon nach wenigen Jahren zeigten die Umweltgesetze also Wirkung. In der saubereren Luft konnte die Zirkulation wieder zu ihrem normalen Rhythmus zurückkehren, so Hwang: "Die Regenbänder verlagerten sich zurück nach Norden, die Dürren ließen nach." Umgekehrt nahm die jährliche Hurrikansaison wieder an Fahrt auf. Neben natürlichen, zyklischen Schwankungen der Ozeanzirkulation im Atlantik spielte dabei auch noch ein dritter Faktor eine wichtige Rolle, so Hwang: "Die Nordhalbkugel heizte sich wegen ihrer großen Landmassen durch die Erderwärmung in den letzten Jahrzehnten stärker auf als die ozeanische Südhalbkugel." Die Ausbuchtungen der ITZ nach Norden wurden dadurch verstärkt.

Der Blick der Forscher richtet sich mittlerweile zunehmend nach Asien, wo die aufstrebenden Industrienationen wie Indien und China stark auf Kohlekraft setzen und die Luft mit Aerosolen verpesten. Längst wird darüber diskutiert, ob die Luftverschmutzung den Monsun beeinflusst oder nicht. Wenn ja, verheißt das nichts Gutes: Die Regenmassen bringen zwar auch immer wieder Überflutungen mit sich, doch hängen die Ernten und damit das Schicksal von Millionen Menschen von seinem zuverlässigen Eintreffen ab.