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„Fliegende Flüsse“ über Südamerika bilden Flusssysteme wie an Land
Unsichtbare Feuchtigkeitsströme durchziehen Südamerika und versorgen weit entfernte Regionen mit Regen. Eine neue Analyse zeigt nun, dass diese „fliegenden Flüsse“ vier klar unterscheidbare Entwässerungszonen bilden und für jede Region ein besonders wichtiger Quellbereich bestimmt werden kann. Das könnte helfen, Waldschutz und Wasserplanung stärker nach atmosphärischen Verbindungen auszurichten.
Taipei (Taiwan). Wasser fließt nicht nur in Bächen und Flüssen über die Erdoberfläche, auch die Atmosphäre transportiert große Mengen Feuchtigkeit über weite Strecken. Solche langfristig bevorzugten Wege des Wasserdampfs werden als fliegende Flüsse oder „aerial rivers“ bezeichnet, die über Verdunstung und die Wasserabgabe von Pflanzen Feuchtigkeit aufnehmen und später durch Niederschlag verlieren.
Bisher war es jedoch schwer, objektiv zu bestimmen, welche Flächen im Aufwind für den Regen einer bestimmten Region besonders wichtig sind, denn häufig wurden dafür feste Schwellenwerte verwendet, obwohl sich die Feuchtigkeitsquellen von Ort zu Ort stark unterscheiden können. Dadurch blieb unklar, wie groß ein sinnvoll abgegrenztes atmosphärisches Einzugsgebiet tatsächlich sein sollte.
Forscher der National Taiwan University (NTU) um Prof. Wei Weng haben nun die langfristigen Feuchtigkeitswege über Südamerika systematisch ausgewertet und dafür 724 Rasterzellen mit einer Kantenlänge von jeweils 1,5 Grad analysiert. Für den Zeitraum 2006 bis 2015 verfolgte das Team, aus welchen Landgebieten der dort ankommende Niederschlag gespeist wurde, indem es satellitengestützte Niederschlagsdaten, Verdunstungsdaten sowie Wind- und Feuchtigkeitsfelder in einem Modell zur Rückverfolgung atmosphärischen Wassers kombinierte.
Für jede Rasterzelle erstellten die Forscher anschließend eine sogenannte Feuchtigkeits-Entwässerungskurve, die zeigt, wie stark der Anteil des zugelieferten Wasserdampfs wächst, wenn immer größere Aufwindflächen berücksichtigt werden. Ein mathematisch bestimmter Wendepunkt markiert jene Grenze, ab der zusätzliche Fläche deutlich weniger effizient zur Feuchtigkeitsversorgung beiträgt, wobei die Autoren den Bereich bis zu diesem Punkt als kritisches Aufwind-Einzugsgebiet bezeichnen.
Die Kurven ließen sich in vier charakteristische Gruppen einteilen, die in ihrer räumlichen Abfolge an ein Flusssystem am Boden erinnern. In den Quellregionen des Typs G1 liefern die im Mittel etwa 930.000 Quadratkilometer großen kritischen Aufwindgebiete rund 90 bis 95 Prozent des landbürtigen Niederschlags. Da G1-Regionen zugleich stark von direkt aus dem Ozean stammender Feuchtigkeit abhängen, entspricht ihr Beitrag nur rund elf Prozent des gesamten Niederschlags.
Weiter im Landesinneren folgen G2-Regionen, deren Wendepunkte bei etwa 60 bis 75 Prozent des landbürtigen Niederschlags liegen und deren kritische Aufwindgebiete im Mittel rund 410.000 Quadratkilometer umfassen. In G3 sinken diese Werte auf etwa 40 bis 55 Prozent und 260.000 Quadratkilometer, während die am weitesten im Lee gelegenen G4-Regionen nur etwa 30 bis 40 Prozent und durchschnittlich rund 140.000 Quadratkilometer erreichen.
Trotz dieses geringeren Anteils sind G3- und G4-Regionen für eine gezielte Landnutzung besonders relevant, weil sie stärker von Feuchtigkeit abhängen, die zuvor über den Kontinent transportiert wurde. Nach der Analyse können die kritischen Aufwindgebiete dort etwa 18 bis 24 beziehungsweise 15 bis 20 Prozent des gesamten Niederschlags ausmachen. Veränderungen von Wald und Vegetation in diesen Quellräumen könnten deshalb weit entfernte Wasserressourcen beeinflussen.
Die räumliche Verteilung der vier Typen zeigt zwei großräumige atmosphärische Entwässerungssysteme. Das größere tropische System beginnt im Nordosten des Kontinents und reicht bis nach Paraguay und Südbrasilien, während ein zweites, gemäßigtes System im Südwesten einsetzt und von Patagonien in Richtung La-Plata-Becken verläuft. Beide Systeme folgen im Großen den vorherrschenden Windzonen und treffen sc