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Wenn in China der Regen im Sommer schwach ist, ist er in Australien stark, und umgekehrt – Wissenschaftler haben jetzt diese bislang unbekannte Wechselwirkung im asiatischen Monsunsystem entdeckt. Sie gleicht einer riesigen Wippe. Das Auf und Ab geschieht nicht von Jahr zu Jahr, sondern über Jahrzehnte und Jahrhunderte. Um dieses Muster sichtbar zu machen, haben die Forscher eine neue mathematische Methode entwickelt, mit der sie Spuren klimatischer Ereignisse aus den vergangenen 9.000 Jahren analysierten. Diese Spuren fanden sie in uralten Tropfsteinen in Höhlen.

Der Monsun in der Region hat große Auswirkungen auf die Landwirtschaft und somit auf die Hälfte der Weltbevölkerung, einschließlich Indien und Indonesien. Zu verstehen, wie die saisonalen Regenfälle auf der nördlichen und der südlichen Halbkugel unseres Planeten verbunden sind, ist wichtig zur Abschätzung möglicher Fernwirkungen des Klimawandels.

Schneisen im Datengewirr

„Wir waren überrascht, wie deutlich das Auf und Ab der Regenfälle in Ostasien und Australien einander genau entgegengesetzt ist, es ist wirklich eine gigantische Wippe“, sagt Deniz Eroglu vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) und der Universität von São Paulo, Leit-Autor der diese Woche in Nature Communications erscheinenden Studie. „Wir mussten aufwendig Schneisen durch das Datengewirr schlagen, um dieses Muster zu entdecken. Unsere Methode der statistischen Analyse von Zeitreihen mag arg kompliziert scheinen, aber unsere Ergebnisse haben Bedeutung für die reale Welt.“

Daten aus Höhlen in China und Australien

Australien, genau wie China, ist abhängig vom sommerlichen Monsunregen. „Beide Länder haben in der Vergangenheit trockene und nasse Perioden erlebt – besonders im Nordwesten Australiens sind Tourismus und Landwirtschaft verletzlich durch Überschwemmungen oder Buschbrände, sodass jede Veränderung der Niederschlagsmuster große Auswirkungen auf die hier lebenden Menschen haben könnte“, sagt Ko-Autor Thomas Stemler von der Universität West-Australiens.

„Allerdings ist dies weit über die Region hinaus von Bedeutung – der ost-asiatische-indonesisch-australische Sommermonsun ist eine Wärmequelle, die während des Winters in den USA, Russland und Europa die weltweite Zirkulation von Luftströmen antreibt. Es wird spannend zu erkunden, wie die von uns entdeckte Wippe möglicherweise auch Auswirkungen auf weit entfernte Teile der Welt  haben könnte“, so Stemler weiter.

Uralte Tropfsteine und moderne Statistik

Weil es keine direkten Daten zur Monsun-Dynamik in den vergangenen Jahrtausenden gibt, mussten die Wissenschaftler mit indirekten Belegen arbeiten. „Uralte Tropfsteine in Höhlen sind erstaunliche Zeugen der Vergangenheit – da sie jedes Jahr nur um Millimeter-Bruchteile wachsen, können wir in ihnen die Veränderungen der chemischen Zusammensetzung über die Zeit hinweg von einer Schicht zur anderen sehen“, erklärt Ko-Autor Norbert Marwan vom PIK, der selbst verschiedene Höhlen erforscht hat, etwa in Indien.

Für die neue Studie hat das Team Daten aus der Dongge Höhle in Südchina und der Höhle KNI-51 in Nordwest-Australien verwendet. „Die Höhlen zu durchklettern, das mag herausfordernd klingen“, so Marwan. „Aber die wirkliche Herausforderung ist, die in den Tropfsteinen gespeicherten Informationen zu entschlüsseln – also Tausende von Isotopen-Proben zu analysieren und bestimmten klimatischen Bedingungen zuzuordnen. Das geht nur mit Statistik.“ Ein entscheidend wichtiger Partner war hierbei das Institut für Geologie, Mineralogie und Geophysik der Ruhr-Universität Bochum.

Menschgemachter Klimawandel kann alles ändern

„Die Monsun-Wippe wird wahrscheinlich von Faktoren angetrieben, welche die Menschen nicht beeinflussen können – einschließlich der Neigung der Erdachse und der Sonnenaktivität, also durch die Himmels-Mechanik“, sagt Ko-Autor Jürgen Kurths, Ko-Leiter des PIK-Forschungsbereichs Transdisziplinäre Methoden und Konzepte.

„Die Muster von Luftströmungen und Niederschlägen zu verändern, ist allerdings leider etwas, das wir Menschen durchaus tun können, und mit unserem Ausstoß von Treibhausgasen und der daraus resultierenden globalen Erwärmung auch bereits tun. Wenn wir die natürlichen Schwankungen im Ost-Asiatisch-Australischen Monsun besser verstehen, dann hilft uns das, auch einige der vom Menschen verursachten Risiken für unser Klima in Zukunft besser zu verstehen“, erläutert Kurths.