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«Diplomarbeit Reliefbestimmte Analyse der Niederschlagsdynamik im Monsungebiet von Nepal, Himalaya vorgelegt von Andreas Kochanowski Matrikelnummer: ...»

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Die vier Profile im Untersuchungsgebiet unterschieden sich nicht nur in ihrer Lage innerhalb Nepals, sondern auch in der Anzahl der Stationen, deren Verteilung im Relief und dem Relief selbst. Die mittlere Stationshöhenlage nimmt von Westnepal (Profil A 1732 m a.s.l., Profil B 1827 m a.s.l.) nach Ostnepal (Profil C 1083 m a.s.l., Profil D 769 m a.s.l.) ab. Diese Unterschiede haben zur Folge, dass bestimmte Höhenbereichen nicht in allen Profilen gleichgut repräsentiert werden. Im Profil A und C wird die Höhenklasse 2 nur durch zwei Niederschlagsmessstationen repräsentiert, während im Profil B sieben und in Profil D vier Niederschlagsstationen bei der Analyse berücksichtigt werden können (Tabelle 4).

Um die Qualität der Datengrundlage nicht zu verringern bzw. die Unsicherheiten zu erhöhen, sollte der Grenzwert für die Vollständigkeit einer Monatssumme (Tage eines Monats) groß gewählt werden. Häufig wird ein Grenzwert von 0,9 verwendet. Die Wahl des Grenzwertes 0,75 (Abschnitt 5), wo mindestens 75% der Tage eines Monats als vollständige Monatssumme gewertet werden, ist ein Kompromiss. Die Verwendung des Grenzwertes 0,9 bei der Datengrundlage hätte dazu geführt, dass mehr Monatssummen verworfen worden wären und die Lücken in den Messzeitreihen größer geworden wären. Durch die nicht ausreichend starke Korrelation der Messzeitreihen der Niederschlagsstationen untereinander hätten die geschaffenen Lücken nicht vollständig geschlossen werden können. Weiterhin bestehen an den einzelnen Niederschlagsstationen unterschiedlich große zwischenjährliche Niederschlagsschwankungen. Diese zwischenjährliche Variabilität ist bei nicht ausreichender Korrelation nicht interpolierbar. Die Unsicherheit der Datengrundlage bei einem Grenzwert von 0,75 ist größer als bei 7 Diskussion der Ergebnisse 147 _______________________________________________________________

einem Grenzwert von 0,9. Im Rahmen dieser Arbeit ermöglicht aber der Grenzwert 0,75 der Erhaltung der Niederschlagscharakteristik an den einzelnen Stationen, welche durch einen Wert von 0,9 zerstört worden wäre. Eine Interpolation der Messzeitreihen über mehrere Jahre ist bei den großen zwischenjährlichen Niederschlagsschwankungen an einer Station und der geringen Korrelation zu anderen Station nicht sinnvoll. Dies ist auch der Grund wieso nicht alle Messzeitreihen einen einheitlichen Zeitraum umfassen.

Das Untersuchungsgebiet besitzt fast das gesamte Spektrum an klimatischen Regionen auf kürzester Distanz. Im Süden im Terai herrschen tropisch bis subtropische Klimate, im Binnenland ist das Klima gemäßigt und in den Hochtälern, wie z.B. der Mustangregion, sind trockene Wüstenklimate zu finden.

Die Akzeptanz von drei Monaten in Folge ohne Niederschlag im Datensatz stützt sich auf die Messungen an 13 Stationen in Westnepal (Profil A, B) aus dem Jahr

1993. Um diese Charakteristik in den Messzeitreihen, vor allem für die spätere Trendanalyse, nicht zu zerstören, wurde einheitlich für den Datensatz drei Monate ohne Niederschlag als legitim betrachtet. Eine einheitliche Betrachtung bei der Diversität an klimatischen Regionen in Nepal ist jedoch schwierig. Für die tropisch-subtropischen Regionen im Terai sind drei Monate ohne Niederschlag nahezu undenkbar. In den trockenen Wüsten der Hochtäler kann drei oder mehr Monate kein Niederschlag fallen. Die Vergleichstudie von RIES (1994) im östlichen Zentralnepal zeigt, dass zwei Monate in Folge kein Niederschlag im Untersuchungsgebiet fallen kann. Dass drei Monate in Folge kein Niederschlag an einer Station gemessen wurde war sehr selten. Deshalb hat diese Charakteristik keinen nennenswerten Einfluss auf die mittlere Monatssumme bzw. auf die Jahressumme der Stationen.

Innerjährliche Niederschlagsdynamik in Ost- und Westnepal

Der Niederschlagsgang aller Stationen weist das typische Niederschlagsmaximum in der Monsunzeit auf. Die mittleren Jahressummen der Profile nehmen von West nach Ost zu. In Westnepal in Profil A wird eine mittlere Niederschlagsjahressumme von 1123 mm registriert und in Ostnepal in Profil D fällt im langjährigen Mittel 1819 mm Niederschlag. Dieser West-Ost Gradient existiert auch in der Vormonsuns-, Monsun- und Nachmonsunsaison. Mit zunehmender Entfernung vom Golf von Bengalen, welcher als Feuchtigkeitsquelle dient, nehmen die Niederschläge nach Westen ab (SINGH & KUMAR 1997:184). In der Monsunsaison fallen im östlichen Zentralnepal (Profil

C) im Durchschnitt 30 mm mehr Niederschlag als in Ostnepal (Profil D). Dies lässt sich dadurch erklären, dass von Zentralnepal die Niederschläge nach Ost und West abnehmen, wobei der Gradient nach Westen größer ist (SHRESTHA & KOSTASCHUK 2005:34).

7 Diskussion der Ergebnisse 148 _______________________________________________________________

Das erklärt weiterhin, warum in Zentralnepal (Profil B & C) die Monsunniederschläge mit 79,2% (Profil C) und 79,1% (Profil B) den größten Anteil an der mittleren Jahresniederschlagssumme aller Profile haben. Die Sommermonsunniederschläge führen im Zeitraum von Juni bis September zum Niederschlagsmaximum, das im Mittel aller Stationen und im Mittel der Profile im Monat Juli liegt. Die Ergebnisse der Datenanalyse stimmen mit den Aussagen von NAYAVA (1974, zitiert in KANSAKAR et al. 2004:1646) gut überrein. Denn je nach Region bzw. Lage innerhalb von Nepal haben die Monsunniederschläge einen Anteil von 55 bis über 80% an der Niederschlagsjahressumme (NAYAVA 1974, zitiert in KANSAKAR et al. 2004:1646).





In der Wintersaison herrscht ein umgekehrter Gradient bei der Niederschlagsabnahme. Die Winterniederschläge nehmen von Westnepal (Profil A – 80 mm) nach Ostnepal (Profil D – 51 mm) ab. Die für die Winterniederschläge verantwortlichen western disturbances erreichen durch den Südast des Subtropenjets (Abbildung 4) Nepal von Westen. Nach Osten nimmt die Entfernung zur Feuchtigkeitsquelle (Kaspische Meer) zu und die Niederschläge ab. Auf Grund des höheren Anteils der Winterniederschläge (7,1%) an der mittleren Jahressumme in Profil A (Westnepal), haben die Monsunniederschläge in Profil A an der mittleren Jahressumme „nur“ einen Anteil von 77,1%. In Profil D in Ostnepal tragen die Niederschläge im Winter 2,8% an der mittleren Niederschlagsjahressumme bei. Dass der Anteil der Monsunniederschläge in Ostnepal (Profil C) mit 74,4% geringer ist als in Zentralnepal (Profil B & C), liegt an dem größeren Anteil der Vormonsun- und Nachmonsunsniederschläge. Durch die östlichste Lage im Untersuchungsgebiet befindet sich Profil D von allen Profilen in kürzester Distanz zum Golf von Bengalen. Dadurch unterliegt Profil D dem früheren Einsetzen und dem späteren Ruckzug des Monsuns. Dies erklärt die größten mittleren Vormonsun- und Nachmonsunniederschlagssummen aller Profile. Weil Ostnepal (Profil D) durch den späteren Rückzug des Monsuns länger in dessen Wirkungsbereich liegt, werden die geringsten Niederschlagsmengen nicht im November sondern erst im Monat Dezember gemessen. Der mit der Umkehr des Gradienten einhergehende Wechsel der Wettersysteme (Sommermonsun/western disturbances) vollzieht sich in den Monaten Februar/März und den Monaten November/Dezember (Profil AD, Tabelle 42).

Trendanalyse

Für die vergleichende Niederschlagstrendanalyse war auf Grund der Datengrundlage nur der Zeitraum von 1971 bis 1994 nutzbar. Durchgängige und vollständige Messzeitreihen waren ausschließlich in diesem Zeitraum an der größtmöglichen Anzahl von Niederschlagsmessstationen vorhanden. Der gemittelte Trend aus 36 Stationen (Abbildung 25) ist im Zeitraum von 1971 bis 7 Diskussion der Ergebnisse 149 _______________________________________________________________

1994 negativ aber nicht signifikant. 1975 ist das Jahr mit der größten Niederschlagsmenge. Im Jahr 1992 werden im Mittel die geringsten Niederschläge an den 36 Stationen registriert. Das Extremjahr 1992 stimmt mit den Ergebnissen von SHRESTHA et al. (2000:320) überein. Dieser Minimalwert in der Zeitreihe ist die Folge von zwei klimatisch markanten Ereignissen. A. Die verlängerte Warmphase des El Niño Ereignisses von 1991 bis 1993. B. Der Ausbruch des Mount Pinatubo (Philippinen) im Juni 1991. Die Aerosole des Vulkanausbruchs führten zu einer Abschwächung der differentialen Erwärmung von Land und Meer. Die Folge war ein Temperaturrückgang im Bereich des Tibetanischen Plateaus. Der Monsun war im Folgejahr geschwächt und es wurde bedeutend weniger Niederschlag gemessen (SHRESTHA et al. 2000:325). Dieser markante Minimalwert ist nicht in den Messzeitreihen aller Stationen wieder zu finden.

Wie SHRESTHA et al. (2000:321), BHADRA 2002, SHRESTHA 2004 (zitiert in IPCC WG2 2007:475), KUMAR et al. (1992:257-268) und SONTAKKE & SINGH (1996:315-331) feststellten, existiert kein einheitlich signifikanter Niederschlagstrend in Nepal. Es gibt Regionen/ Stationen mit einem positiven Niederschlagstrend und Regionen/Stationen mit einem negativen Niederschlagstrend. Die höhenklassenabhängige Trendanalyse führte ebenfalls zu keiner einheitlichen Niederschlagstrendentwicklung. Auffällig ist, dass an allen 36 Stationen im Zeitraum von 1971 bis 1994 unabhängig von der Höhenklasse ein Rückgang der Niederschläge in der Nachmonsunsaison aufgetreten ist. An 14 Stationen ist der negative Niederschlagstrend signifikant. Es gilt bei der Trendanalyse im Rahmen dieser Arbeit zu beachten, dass der Betrachtungszeitraum 24 Jahre umfasst. Um fundierte Aussagen über eine Trendentwicklung machen zu können, muss der Betrachtungszeitraum nach WMO Standard mindestens 30 Jahre umfassen. Vor allem im Einflussbereich des Monsuns, in dem hohe zwischenjährliche Niederschlagsschwankungen vorherrschen, können wenige Extremwerte über das Vorzeichen des Niederschlagstrends entscheiden. Deshalb sollten die Niederschlagsmesszeitreihen in Monsungebieten 30 Jahre und mehr betragen, um das größtmögliche Spektrum der zwischenjährlichen Niederschlagsvariabilitäten zu erfassen. Erst dann können repräsentative Aussagen über eine Niederschlagstrendentwicklung getroffen werden.

Die Trendanalyse der Niederschlagsstationen sollte nicht ausschließlich höhenabhängig betrachtet werden. Auf Grund des komplexen Reliefs in Nepal (z.B. Profil B) kann sich beispielsweise eine Niederschlagsstation in 1500 m a.s.l.

sowohl auf einer Bergspitze in der Siwalik Gebirgskette im Süden von Nepal, an einem Hang im zentralen Teil des Binnenlandes als auch in einem Tal im nördlichen Teil des Binnenlands, an der Grenze zum Vorder-Himalaya befinden.

Erst bei Berücksichtigung des Breitengrades bzw. der physiographischen Zone 7 Diskussion der Ergebnisse 150 _______________________________________________________________

kann eine höhendifferenzierte Niederschlagstrendanalyse repräsentative Ergebnisse liefern.

Befinden sich bei der Trendanalyse innerhalb einer Höhenklasse mehrere Niederschlagsstationen erfolgte eine Betrachtung der Stationen von Süd nach Nord. Am Beispiel von Höhenklasse 1 in Profil D (Tabelle 36) wird erst durch diese Berücksichtigung der Trendwechsel in der Vormonsunsaison deutlich. Die drei südlichen gelegenen Stationen in der Höhenklasse 1 verzeichnen einen nicht signifikanten Niederschlagszuwachs. Ab der Station 1308D1 nehmen die Niederschläge in der Vormonsunsaison nach Norden ab. Der negative Niederschlagstrend ist an der nördlichsten Station in Höhenklasse 1 in Profil D signifikant (α0,3) (Tabelle 36).

Die durch die Treibhausgase bedingte Erwärmung führt in den Klimamodellen zu einer Zunahme der Monsunniederschläge. Das Fehlen eines positiven Langzeitniederschlagstrends in Nepal führt SHRESTHA et al. (2000:325) auf den Effekt des aktuellen Anstiegs der atmosphärischen Sulfataerosole zurück, der aus der Verbrennung von fossilen Brennstoffen in Asien resultiert. Die Aerosole führen zu einer erhöhten Reflektion der solaren Einstrahlung. Als Folge wird der Temperaturkontrast zwischen Land und Meer kleiner und der Sommermonsun wird schwächer (IPCC WG1 2007:778).

räumliche Niederschlagsdynamik

Bei der reliefbestimmten Analyse der Niederschlagsdynamik aus dem Mittel aller 58 Stationen nehmen die Niederschläge ab der Höhenklasse 2 ab (Abbildung 26).

Die geringsten mittleren Niederschläge werden in der Höhenklasse 4 im Bereich von 2500 bis 4000 m a.s.l. registriert. Die mittleren Niederschläge der Höhenklassen ergeben sich aus allen Stationen in der jeweiligen Höhenklasse, von Westnepal (Profil A, B) bis Ostnepal (Profil C, D). In den Profilen C und D (Ostnepal) befindet sich allein die Station 1317D4 oberhalb von 2500 m a.s.l.

bzw. in der Höhenklasse 4. 11 der 12 Stationen in Höhenklasse 4 befinden sich in Westnepal in Profil A bzw. Profil B. In Abbildung 17 wird deutlich, dass in Westnepal die Niederschläge im Nordwesten (Vorder- & Hoch-Himalaya) kleiner sind als im Südwesten (Binnenland). In Zentralnepal bzw. Ostnepal nehmen die Niederschläge nach Norden zu. Es bildet sich, wie in Abbildung 8 dargestellt, eine zweite Zone maximaler Niederschläge. In Westnepal existiert diese Zone nicht und die Niederschläge nehmen nach Norden ab. Die Ursache ist, dass einerseits in Westnepal (Profil A) keine zweite markante Reliefstufe existiert wie in Zentralund Ostnepal und andererseits die Gebiete im Regenschatten des Annapurnamassivs liegen (Profil B bzw. Mustang).

Der Niederschlagsdynamik aus Abbildung 26 ist deshalb nur für Westnepal (Profil A, B) repräsentativ bzw. für Regionen im Zentralhimalaya die keine zweite markante Reliefstufe bzw. zweite Zone maximaler Niederschläge aufweisen wie 7 Diskussion der Ergebnisse 151 _______________________________________________________________

z.B. Bhutan (Abbildung 8). Auf Grund des Fehlens von Niederschlagsstationen in der Höhenklasse 4 in Profil C und das Fehlen von Stationen in der Höhenklasse 3 in Profil D ist es mit der Datengrundlage nicht möglich die zweite Zone maximaler Niederschläge eindeutig zu klassifizieren.

Bei dem Vergleich der Höhenklassen mit den maximalen Niederschlägen (Tabelle



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