17.04.2024 | Die Sahelzone ist ein klimatischer Hotspot, da sie genau zwischen den feuchten Tropen und den trockenen Subtropen liegt - daher können dort schon kleine Verschiebungen in den Klimazonen zu dramatischen Veränderungen der Wasserverfügbarkeit und des Wasserüberschusses führen. Dennoch gibt es für die Sahelzone kaum zuverlässige, häufige Messungen wichtiger meteorologischer und hydrologischer Variablen. Die Region Dakar liegt mitten in der Sahelzone mit einem borealen Winter, in dem es so gut wie keine Niederschläge gibt, und dem Sommermonsun, der intensive und oft gefährliche Regenmengen bringt.
Im Rahmen der laufenden DakE-Kampagne wird ein räumlich und zeitlich hochauflösendes Netz von Wetterstationen aufgebaut, die mit Bodenfeuchtemessungen gekoppelt sind und die Daten über das Mobilfunknetz mit einer Auflösung von 1 Minute an ein frei zugängliches Archiv und ein visuelles Datenportal übermitteln. Gemeinsam mit senegalesischen Partnern von der Université Cheikh Anta Diop in Dakar verbrachten ZMT-Forscher Januar und Februar 2024 in der Sahelzone östlich von Dakar, um die erforderlichen Instrumente einzurichten. Das derzeitige Netz umfasst 13 operative Messstellen, von denen viele in senegalesischen Grund- und Sekundarschulen sowie in zwei Forschungsinstituten angesiedelt sind.
Dieses "Observatorium" zielt darauf ab, die interne Dynamik so genannter mesoskaliger konvektiver Systeme, d. h. langlebiger 100-200 km großer Gewittercluster, zu entschlüsseln. Solche Cluster verursachen regelmäßig Überschwemmungen in Dakar und Umgebung und bedrohen vor allem die ärmeren Stadtbewohner, die in informellen Siedlungen leben. Die mit solchen Gewittersystemen verbundenen böigen Winde können auch die zahlreichen artisanalen Fischer vor der westafrikanischen Küste bedrohen. Beunruhigend ist, dass die Fähigkeit, solche Gewittersysteme zuverlässig vorherzusagen, derzeit sehr begrenzt ist, was zum Teil auf die unzureichende Verfügbarkeit von Daten in der erforderlichen Auflösung zurückzuführen ist.
Durch die Zusammenarbeit mit Bodenhydrologen an der Universität Potsdam und am Centre for Ecology and Hydrology, Wallingford (UK), hat das Team um Jan Haerter (Uni Potsdam und ZMT) einen besonderen Schwerpunkt auf die Kopplung zwischen Boden- und Luftfeuchtigkeit gelegt. Feuchte Böden sind keineswegs auf eine höhere Niederschlagswahrscheinlichkeit zurückzuführen. Oft ist das Gegenteil der Fall, nämlich dass trockene Böden schwere Gewitter "anziehen". Die Lösung solcher Rätsel anhand von Beobachtungen und numerischen Modellen ist einer der Schwerpunkte der aktuellen Kampagne.
"Ein weiteres Ziel unseres Projekts ist es, das so genannte "Nowcasting" - die kurzfristige Vorhersage der Hochwassergefahr - für den Großraum Dakar zu verbessern", sagt Jan Härter. "Solche Vorhersagen könnten erheblich verbessert werden, wenn die Satellitendaten mit genaueren Niederschlagsmessungen vor Ort abgeglichen werden könnten. Ziel ist es, ein statistisches Modell zu entwickeln, das Überschwemmungen vor allem in niedrig gelegenen städtischen Regionen mit höherer Zuverlässigkeit vorhersagen kann - und damit das Risiko für Menschenleben und sozioökonomische Schäden verringert."
Durch die Aufstellung von Beobachtungsstationen auf dem Schulgelände und die unmittelbare Zugänglichkeit der Daten für Schüler und Lehrer verfolgt das Projekt darüber hinaus das pädagogische Ziel, das Bewusstsein dafür zu schärfen, wie das lokale Wetter quantitativ gemessen wird und wie die Statistiken dieses Wetters klimatische Informationen darstellen - das Klima in dieser Region ist wahrscheinlich bereits seit Jahren in der Sahelzone starken Veränderungen unterworfen.
"Wir wollen die innere Struktur und die zeitliche Entwicklung dieser starken Regenereignisse mit Hilfe von hochauflösenden Messungen erforschen", sagt Dr. Maxime Colin, Postdoktorand in der Arbeitsgruppe Komplexität und Klima am ZMT. "Durch die Modellierung der Daten, die wir von den Wetterstationen erhalten, hoffen wir, extreme Regenereignisse vorhersagen zu können, die Überschwemmungen in der Gegend von Dakar verursachen können." In einem nächsten Schritt könnten diese Vorhersagen dann genutzt werden, um die Bevölkerung und die Behörden zu warnen und Schäden und den Verlust von Menschenleben zu vermeiden.
"Die Zusammenarbeit mit den Senegalesen an der Universität und in den Dörfern war eine großartige Erfahrung. In den Schulen haben wir den Schülern und Lehrern gezeigt, wie die Stationen funktionieren, so dass sie nun die Messungen der Station online ablesen, mit den Daten Diagramme zeichnen und so das Klima in der Umgebung ihrer Schule studieren können. Die Station wird hoffentlich auch das Interesse an Wissenschaft und Technik wecken. In dieser Hinsicht ist es ein bisschen wie ein Citizen-Science-Projekt", so Colin.
Das DaKe-Projekt wird durch eine "Proof of Concept"-Förderung des Europäischen Forschungsrats (ERC) finanziert. Jeder Zuschuss ist mit 150.000 € dotiert. Das Förderprogramm ist Teil des EU-Forschungs- und Innovationsprogramms "Horizont Europa".
"Mit den neuen Mitteln soll das Netz nun weiter "verdichtet" werden, indem zusätzliche 15-20 Beobachtungsstationen eingerichtet werden", sagt Härter. "Darüber hinaus werden wahrscheinlich verschiedene Arten von Instrumenten, die die atmosphärischen Bedingungen in vielen Höhen messen können, hinzukommen. Eine große Herausforderung, die in den kommenden ein bis zwei Jahren zu bewältigen sein wird, besteht darin, das Netz so zu gestalten, dass es sich im Laufe der Jahre nicht auflöst."
In der Tat ist es nicht ungewöhnlich, dass Observatorien für Feldstudien im Laufe der Jahre kaputt gehen - aufgrund von Materialversagen und mangelnder Wartung. Die beteiligten Forschenden streben jedoch an, durch ihre wissenschaftliche Kooperation einen langfristigen Nutzen der von DakE aufgezeichneten Daten zu gewährleisten.
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