Pazifische und atlantische Televerknüpfungen verringern die Unsicherheit in mehrdekadigen Projektionen des südamerikanischen Sommermonsuns

Warum das für Menschen und Natur wichtig ist

Der südamerikanische Sommermonsun bringt den Großteil der Regenzeitwasser für den Amazonas und angrenzende Regionen und prägt Flüsse, Wälder, Landwirtschaft und Städte. Dennoch fällt es Wissenschaftlern weiterhin schwer, vorherzusagen, wie sich dieses lebenswichtige Regensystem in den nächsten Jahrzehnten verändern wird. Diese Studie erklärt, wie langsame Schwankungen im Pazifik und Atlantik den Monsun beeinflussen und zeigt einen Weg auf, die Unsicherheit in künftigen Niederschlagsprojektionen um etwa ein Drittel zu verringern.

Den Herzschlag eines riesigen Regensystems nachzeichnen

Um zu verstehen, wie sich der Monsun über viele Jahrzehnte verhält, stellten die Autorinnen und Autoren eine lange Reihe zusammen, die bis ins Jahr 1850 zurückreicht. Statt sich nur auf moderne Regenmessungen und Wettermodelle zu stützen, kombinierten sie zahlreiche Hinweise: Jahrringe, Eiskerne aus hohen Bergen, Pegelstände von Flüssen, historische Quellen und instrumentelle Aufzeichnungen. Mit einem statistischen Ansatz, der diese Daten in ein Ensemble von 1500 möglichen Verläufen einbettet, bauten sie einen robusten Index der Stärke der Sommerregen im Kerngebiet des Monsuns im tropischen Südamerika auf. Diese Rekonstruktion zeigt deutliche mehrdekadische Schwankungen, mit einer Verstärkung bis in die Mitte des 20. Jahrhunderts, gefolgt von einer allmählichen Abschwächung.

Ozeanmuster, die am Monsun ziehen

Im nächsten Schritt untersuchte das Team, was diese langsamen Auf- und Abschwünge antreibt. Sie verglichen die rekonstruierte Monsunreihe mit Meeresoberflächentemperaturen und Windfeldern des letzten Jahrhunderts. Eine starke Verbindung zeigte sich mit einem pazifikweiten Muster, bekannt als Interdekadische Pazifik-Oszillation, sowie mit Veränderungen in der pazifischen Walker-Zirkulation, einer breiten Schleife aufsteigender und absinkender Luft über den Tropen. Wenn der zentrale tropische Pazifik relativ kühl und die Walker-Zirkulation stärker ist, steigt die Luft über dem Amazonas und den benachbarten Anden leichter auf, wobei feuchte Luft aus dem tropischen Atlantik hereingezogen wird und die Monsunregen verstärkt. Dreht der Pazifik in einen wärmeren Zustand und schwächt sich die Walker-Zirkulation ab, verlangsamt sich dieser Motor und der Monsun neigt zur Abschwächung. Ein Temperaturkontrast im tropischen Atlantik spielt ebenfalls eine Rolle, ist aber schwächer und weniger konsistent.

Zukünftige Pfade mit Flotten von Klimamodellen prüfen

Um zu erkunden, was die kommenden Jahrzehnte bringen könnten, nutzten die Forschenden große Sammlungen von Klimamodellläufen aus zwei wichtigen Erdsystemmodellen, CESM2 und CanESM5. Jedes Modell wurde vielfach mit kleinsten Unterschieden in den Anfangsbedingungen gestartet, wodurch Ensembles entstanden, die denselben Treibhausgaspfad teilen, sich aber in ihrer internen Klimavariabilität unterscheiden. Über 100 CESM2-Simulationen unter einem hohen Emissionsszenario ergibt sich im Mittel eine deutliche Abschwächung des Monsuns und eine Austrocknung über weite Teile des Amazonas und der tropischen Anden bis 2044. Einzelne Läufe variieren jedoch stark: Manche zeigen starke Austrocknung, andere stellen in wichtigen Gebieten eine moderate Zunahme der Feuchte dar. Diese Streuung bedeutet, dass interne Klimaschwankungen das langfristige, vom Menschen verursachte Signal auf für die Planung relevanten Zeitskalen teilweise verschleiern oder verstärken können.

Herkunft der Unsicherheit eingrenzen

Beim Vergleich der nassesten und trockensten Zukunftsmitglieder der Ensembles stellten die Autorinnen und Autoren fest, dass ein Großteil der Abweichungen mit pazifischen Bedingungen zusammenfällt, die entgegengesetzten Phasen der Interdekadischen Pazifik-Oszillation ähneln, sowie mit Verschiebungen in der Walker-Zirkulation. Neigt der Pazifik in Richtung einer negativen Phase, mit kühleren Zentralgewässern und einer stärkeren Ost-West-Umwälzung der Luft, sind Amazonien und die Anden eher geneigt, feuchtere Trends zu zeigen. Eine positive Phase bewirkt das Gegenteil und begünstigt weit verbreitete Austrocknung. Das Team quantifizierte diesen Zusammenhang, indem es rechnerisch die Anteile der modellierten Monsuntrends entfernte, die mit diesen pazifischen Mustern verknüpft sind. Dadurch verringerte sich die statistische Streuung der zukünftigen Monsunstärke um etwa 30 Prozent, während das alleinige Entfernen des atlantischen Einflusses nur einen moderaten Unterschied machte. Sie zeigten außerdem, dass bei einem starken Umschlag des Pazifiks in die eine oder andere Phase die Wahrscheinlichkeit extremer Befeuchtung oder Austrocknung in den kommenden Jahrzehnten dramatisch verschoben würde.

Was das für das Leben unter einem sich verändernden Himmel bedeutet

Für Landwirtinnen und Landwirte, Stadtplaner und Gemeinden im tropischen Südamerika legen diese Ergebnisse nahe, dass ein Teil der Unsicherheit über künftige Niederschläge durch besseres Beobachten und Vorhersagen langsamer Veränderungen im Pazifik und der damit verbundenen Walker-Zirkulation reduziert werden kann. Treibhausgasemissionen schieben den Monsun weiterhin in Richtung Abschwächung, doch Zeitpunkt und Ausmaß von Austrocknung oder Vernässung werden stark davon abhängen, in welche Richtung diese natürlichen Ozeanzyklen ausschlagen. Eine Verbesserung der Darstellung und Initialisierung der pazifischen Variabilität in Klimamodellen könnte daher verlässlichere Hinweise auf künftige Flussabflüsse, Hoch- und Niedrigwasser-Risiken sowie die Widerstandsfähigkeit des Amazonas und angrenzender Ökosysteme liefern.

Zitation: Lyu, Z., Shi, F., Yang, Y. et al. Pacific and Atlantic teleconnections reduce uncertainty in multidecadal projections of the South American Summer Monsoon. npj Clim Atmos Sci 9, 111 (2026). https://doi.org/10.1038/s41612-026-01373-0

Schlüsselwörter: Südamerikanischer Sommermonsun, Amazonniederschlag, Interdekadische Pazifik-Oszillation, Pazifische Walker-Zirkulation, Klima-Variabilität