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4.1.2 Wendekreiswüsten der Südhalbkugel
Auf der Südhalbkugel fehlen die entsprechenden Landmassen und Reliefverhältnisse, um vergleichbare Fremdeffekte wie in der Ost-Sahara auszulösen. Hier wird nach Besler (1983) die Aridität allein durch die Passate erzeugt. Sie ist jedoch nicht intensiv genug für eine echte Wüste, sondern nur für ein sog. passatisches Trockengebiet. Die echten Wüsten der Nordhalbkugel sind demzufolge an den Ost-Jet geknüpft und keine ausschließlichen Passat-Wüsten.
Zwar wird die Namib meist pauschal den Küstenwüsten zugerechnet, jedoch ist ihre östliche Hälfte dem passatischen und auch orographischen Einfluss zuzuordnen. Die weiter nach Osten liegende Kalahari ist ein Gebiet ohne Oberflächenwasser und vor allem mit Dünen besetzt, aber aufgrund seines Bewuchses ist der ehemalige Erg heute als Dornbusch- oder Wüstensavanne einzustufen.
Australien gilt als „Kontinent der Wüsten“. Die meisten Teilwüsten (Große Sandwüste, Gibson-, Simpson-, Great Victoria-, Sturt-, Strezlecki- und Tanami-Wüste) sind genetisch zu den Wendekreiswüsten zu rechnen. Es wurde bereits angemerkt, dass Australiens Wüsten aufgrund ihres Bewuchses den Charakter von Halbwüsten, Buschland (shrub lands) o.Ä. tragen. Die Niederschläge sind im Durchschnitt auch in meeresfernen, trockensten Gebieten meist nicht niedriger als 125/100 mm/Jahr. Andererseits ist in den teilweise weidewirtschaftlich genutzten Halbwüsten und angrenzenden feuchteren Gebieten das Dürrerisiko sehr hoch. Grund dafür ist die sehr hohe Variabilität der Niederschläge, die sich aus dem Grenz- bzw. Überlappungsbereich des tropischen Sommerregenregimes mit der außertropischen Westwinddrift ergibt. Beide großen Regime sind nur mit ihren Rändern und Ausläufern über Australien wirksam, daher auch wenig ergiebig und verlässlich (Kap. 14).
4.2 Kontinental-klimatische Wüsten
Auch in dieser Wüstenkategorie der trockenen sowie winterkalten Mittelbreiten ist der klimatische Wassermangel für die Existenz wüstenhafter Naturzustände verantwortlich. Es ist die meeresferne, extrem kontinentale Lage nahe den Zentren größerer Landmassen, die nur noch geringe Niederschläge ermöglicht. Regenbringende Tiefdruckwirbel haben bereits einen Großteil ihrer Feuchte abgegeben, wenn sie das Innere der Kontinente erreichen. Je größer die Distanz zum Meer, desto größer die Aridität. Mit zunehmender Trockenheit wächst auch die raum-zeitliche Variabilität der Niederschläge als ein Wesensmerkmal der Trockengebiete und darin der Wüsten. Solche kontinental-klimatischen Wüsten (Binnenwüsten) finden sich vor allem im russisch-asiatischen Raum östlich und südlich der Steppengebiete bis etwa 50° nördlicher Breite. Zu den binnenklimatischen, winterkalten Wüsten (BWk-Klima nach Köppen) zählen die Kysylkum (Usbekistan) und die Karakum (Turkmenistan) im aralo-kaspischen Tiefland. Sehr häufig werden das Tarim-Becken mit der Takla Makan, Teile der Gobi (Shamo) oder die Dsungarei dieser Wüstenkategorie zugerechnet, ebenfalls die Tengger Shamo und Badain Jaran Shamo (China). In Nordamerika zählt das Great Basin der USA zu den Binnenwüsten (Abb. 11).
Abb. 11
Verbreitung der Trockengebiete und Wüsten in den Mittelbreiten. Das Hauptverbreitungsgebiet liegt in den kontinental-klimatischen Bereichen Eurasiens und Nordamerikas (ungefähr zwischen 35° und 55° N). Zusätzlich wirken die Rocky Mountains oder die innerasiatischen Gebirge als Niederschlagsfänger. In Südamerika verursacht die Anden-Leelage das ostpatagonische Trockengebiet (aus Schultz 2000).
Zwei große Windsysteme stehen im Kontext mit kontinentalen Wüsten: Es sind zum einen vor allem abgeschwächte, auslaufende Tiefdruckausläufer (Westwindzone), also advektive Niederschläge, die die innerkontinentalen Wüsten verursachen. Es ist jedoch zu beachten, dass die (meist) extreme lagebedingte Trockenheit durch orographische Effekte verstärkt wird: So schirmen Pamir-Hochland und Tianschan-Gebirge das Tarim-Becken, Gebirgszüge wie Altai sowie West- und Ostsajan die Gobi von westlichen, potenziell Regen bringenden Winden ab. Zum anderen verhindern die Himalaya-Ketten und das weite Tibet-Plateau mit dem nördlichen Kunlunschan-Gebirge und Hinterindien monsunale Niederschläge in Innerasien. Demzufolge müssten diese Regionen eigentlich zu den komplexen Wüstentypen gerechnet werden (Kap. 4.7).
4.3 Orographische Wüsten (Regenschattenwüsten)
Aufgrund der jungen tertiären Gebirgsbildung sind Reliefsituationen entstanden, in denen quer zu den dominanten Windregimen Höhenzüge verlaufen, die bereits alleine Aridität erzeugen. Aus der Existenz und räumlichen Anordnung von höheren Gebirgen können Wüsten entstehen, auch wenn die großklimatische Lage dies nicht erwarten lassen würde. So ist eine der touristisch bekanntesten Wüsten – das Tal des Todes (Death Valley) in Kalifornien – eine Regenschatten- oder Leeseiten-Wüste. Die 86 m unter dem Meeresspiegelniveau liegende Depression erstreckt sich im Lee der Sierra Nevada (), die in starkem Maße die Niederschlag bringenden Westwinde abfängt (Steigungsregen). Beim bzw. nach dem Übersteigen der NNW – SSE streichenden Hochlagen (Mt. Whitney: 4400 m; Panamint Range: 3366 m) lösen sich die restlichen Wolken auf. Beim trocken-adiabatischen Abstieg über mehrere tausend Meter erwärmt sich die Luftmasse weiter und erreicht die Längsfurche des Death Valley mit sehr geringer relativer Luftfeuchte (Foto 4). Die starke Einstrahlung bewirkt Tagestemperaturen von oft über 50 °C. Es ist somit ein Föhn-Effekt, der die Aridität und damit die wüstenhaften Lebensbedingungen erklärt. Gerade bei sehr hoch aufragenden Gebirgen ist auch der Erwärmungs- und Untersättigungseffekt der absteigenden Luftmassen entsprechend hoch.
Foto 4
Das Death Valley (Tal des Todes) in Kalifornien gilt als Prototyp einer extremen orographischen Wüste: Die im Lee der Panamint Range (Sierra Nevada) mit über 3000 m Höhe auf unter den Meeresspiegel (– 86 m u.M.) absteigenden Luftmassen erreichen den Boden der Senke extrem trocken (untersättigt) und verhindern Kondensation.
Weitere orographische Wüsten finden sich im Südwesten der USA im Windschatten der Sierra Nevada (Mojave, Foto 1), in den Basin-Range-Strukturen (Sonora) und im Norden Mexikos (Chihuahua). In Südamerika liegen Wüsten im Lee der Anden-Kette – die Atacama im Lee des Monsuns, die Halbwüste/Steppe der argentinischen Pampa im Regenschatten der Westwindzone (Abb. 11). Topographische Ariditätseffekte wirken sich auch in der Namib, Tharr, Gobi o.a. aus, gekoppelt an weitere oder übergeordnete Trockenheitsursachen. Zahlreiche Wüsten haben de facto komplexe Ursachen (z. B. Namib; Abb. 12) oder sind in ihrem Gesamtcharakter als Wüsten regional zu differenzieren (Kap. 4.7).
4.4 Edaphische Wüsten
Diese Kategorie von Wüsten verdankt ihre Entstehung den Eigenschaften des oberflächennahen Untergrundes. Sie existieren dort, wo sie aus klimatischen Gründen nicht zu erwarten wären: Trotz potenziellen Halbwüsten-Klimas stellt sich eine Vollwüste ein. Wo die Niederschläge eine Trockensavanne, einen Buschwald oder eine Steppe hervorbringen könnten, sind regional wüstenhafte Zustände mit nur karger Vegetation entwickelt.
Edaphische Wüsten sind auf die mangelnde Wasserspeicherungskapazität der Böden oder Substrate zurückzuführen. Der Großteil des Wassers versickert rasch in klüftigen oder sehr porösen Gesteinen, Krustenbildungen oder Verwitterungsdecken und steht im potenziellen Wurzelraum von Gräsern, Kräutern oder niedrigen Sträuchern nicht zur Verfügung.
Edaphische Wüsten finden sich oft auf jungen Vulkaniten oder grobkörnigen Sedimentkörpern (Schuttdecken, Geröllakkumulationen usw.). Bisweilen treten Bäume darin auf, die es geschafft haben, ein tief reichendes Wurzelsystem zu entwickeln und damit tieferes Bodenwasser zu erreichen. Als Beispiel sei auf die heute fixierten Kalahari-Dünen verwiesen (Fotos 37, 59, 60). Hier wachsen auf dem gut durchlässigen Sand vermehrt Bäume, während in den nur wenig oder gar nicht übersandeten Dünentälern Gräser, Kräuter und Halbsträucher vorkommen.
Besondere Substrate wie Salztonebenen oder Salzpfannen (Salare, Sebkhas, Playas) können ebenfalls als edaphischer Spezialfall innerhalb einer klimatischen Wüste aufgefasst werden, da sie nur spezielle, Salz verträgliche Pflanzen zulassen. Wenn der Begriff edaphische Wüste für einen wüstenhaften Standort benutzt wird, sollten die umgebenden Vegetationsformationen bei gleichem Klima einen deutlich stärkeren Pflanzenbesatz zeigen und damit einer anderen Formation als der Wüste zugerechnet werden.
4.5 Küstenwüsten
Aufquellende küstennahe polare Kaltwassermassen mit Oberflächentemperaturen zwischen 14 und 17 °C im Humboldt-Strom bzw. 14 °C im Benguela-Strom (unmittelbar an der Küste sind die Temperaturen bis zu 5 – 8 °C kälter) sowie äquatorwärts verlaufende Meeresströmungen verhindern eine konvektive Wolkenbildung und damit auch Niederschläge in Form von Regen. Loris (2004) gibt für den Benguela-Strom bei 300 km Küstendistanz 16 – 20 °C, für die Küste selbst nur 12 °C an. Über dem kalten Wasser stellt sich eine stabile Luftschichtung ein. Relativ kalte Luft über der Oberfläche und relativ warme Luft in der Höhe verhindern einen wirksamen turbulenten Luftaustausch und die Bildung von Konvektionswolken. Es entsteht lediglich eine Nebeldecke, die tagsüber als Hochnebel meist über dem Meer bleibt und nachts einige Zehner Kilometer weit bodennah in das Inland zieht (Advektionsnebel; Foto 5). Mit der Morgensonne löst sich der Nebel rasch wieder auf; die Aufheizung über dem Festland zehrt auch schnell die Nebelnässe an der Bodenoberfläche auf. Es entsteht eine Küstenwüste mit extremer Regenarmut, aber ökologisch sehr wichtigen und wirksamen Nebelauftritten (Kap. 12.2; 13.2).
Abb. 12
Schematischer Querschnitt durch die Wüste Namib und das namibische Hochland. Absteigende Luftmassen von der Großen Randstufe (1700 – 2000 m) führen zur adiabatischen Wolkenauflösung und sind für die Aridität der östlichen Namib mit verantwortlich (orographische Wüste). Der Westteil ist eine Küstenwüste unter dem Einfluss kalter Auftriebswässer des Benguela-Stroms und ökologisch gekennzeichnet durch häufige Nebelnässe.
Die südwestafrikanische Namib und die südamerikanische Atacama sind mit ihren ozeannahen Abschnitten die bekanntesten Küstenwüsten und werden durch antarktisches Auftriebswasser geprägt (Benguela- und Humboldt-Strom). An der SW-Flanke Nordamerikas verläuft der von Norden kommende Kalifornien-Strom. Er verursacht die zu Mexiko gehörende Küstenwüste Baja California, die teilweise ebenfalls zu den Passatwüsten zu zählen ist. An der westafrikanischen Küste sorgt der Kanarenstrom für regional wüstenhafte Verhältnisse.
Wie angedeutet, sind nur die relativ küstennahen Bereiche mit ihrer extremen Trockenheit tatsächlich das Produkt des kalten Auftriebwassers. Der übrige Teil der Wüsten Namib und Atacama sind orographisch und großklimatisch bedingt (Abb. 12). Die Niederschlagsarmut der Namib mit durchschnittlich nur einigen Millimetern Regen pro Jahr (Jacobson et al. 1995) wird allerdings durch den häufigen Nebel relativiert: Besler (1972) hat für den atlantiknahen Teil der Wüste zutreffend den Begriff Nebelwechsel-Wüste eingeführt. Weischet (1966) trennt bei der Atacama eine Küsten- und Feuchtluftwüste von der echten Binnenwüste. Die besondere ökologische Bedeutung des Nebels wird in Kap. 12 und 13 beschrieben.
Foto 5
Bewölkung Namibias am 14. April 2008: Westlich der Großen Randstufe erfolgt durch den adiabatischen Luftmassenabstieg eine rasche Wolkenauflösung über der Namib. Dieser orographische Effekt ist wesentlich für die Aridität der östlichen Namib verantwortlich. Durch die hier nur noch schwachen Niederschläge (<100 mm/Jahr) fehlt das flächige Grün und die Wüstenfläche wird klar betont (Quelle: NASA).
4.6 Kältewüsten und Hochgebirgswüsten
Sogenannte Kältewüsten finden sich in polaren Regionen und in bestimmten Hochgebirgsbereichen. Im Unterschied zu den unter 4.1. – 4.5 genannten Trockenwüsten aufgrund von Wassermangel und sehr hoher Verdunstung ist hier Wärmemangel ein entscheidender Grund für wüstenhafte Vegetationsbedingungen. Ist die Vegetationsperiode so kühl und/oder kurz, dass sich keine oder nur wenige Pflanzen ansiedeln können, hat man eine Schutt- oder Felswüste vor sich. Es sind vor allem Flechten und Moose sowie wenige Phanaerogamen (Blütenpflanzen), die als Pionierpflanzen den geringsten Wärmeanspruch haben und am weitesten in hochpolare oder in die obersten Gebirgsregionen vordringen können. Sie sind gut gerüstet gegen Kälte- sowie häufig auch gegen Trockenstress. Trockenheit oder mangelnde Erreichbarkeit flüssigen Wassers sind Standortfaktoren, die sowohl in schnee- und regenarmen Polarregionen wie auch in den obersten Stufen von Hochgebirgen weltweit vergleichbar anzutreffen sind.
Als Kältewüste werden arktische und antarktische Bereiche (= Polare Wüsten) sowie Hochgebirgsregionen definiert, deren Bewuchsdichte durch baumlose Tundrenpflanzen und Gebirgspflanzen weniger als 10 % der Fläche ausmacht. Sie ist mit dem geomorphologischen Begriff der Frostschuttzone identisch. Polare Wüsten liegen oberhalb des Polarkreises. Ihr klimatischer Jahresgang wird geprägt durch extreme Beleuchtungsjahreszeiten (Polartag/Polarnacht) und damit auch durch ein extremes Temperaturregime mit sehr tiefen Wintertemperaturen (ausgeprägtes Jahreszeitenklima). Die Niederschläge fallen vornehmlich als Schnee. Regional werden weniger als 100 mm/Jahr gemessen (Wasseräquivalent). Das entspricht der Größenordnung vieler heißer Wüstenregionen. Jedoch ist aufgrund der sommerlichen kühlen Temperaturverhältnisse die Verdunstungsrate um ein Vielfaches geringer und damit der Grad der Wasserknappheit für Pflanzen nicht vergleichbar. Andererseits wirkt regional ein heftiges Wind- oder Sturmregime, das zusätzliche Verdunstung und Abkühlung bewirkt mit dem Effekt, dass dort auch echter Trockenstress auftritt. Die polare Wüste mit ihrem Mangel an (Gefäß-)Pflanzen ist aber in erster Linie eine Kältewüste – so die gängige Bezeichnung. Treffender wäre aber der Begriff Wärmemangelwüste: Verantwortlich ist das relative Einstrahlungsdefizit in den höchsten polaren Breiten. Der Polarsommer erlaubt nur eine sehr kurze Vegetationsperiode. Im Sommer steigen die Temperaturen einige Grad über den Nullpunkt und lassen den oberflächennahen Untergrund auftauen, die Wärmesumme des Sommers reicht aber trotz durchgehender Einstrahlung für die meisten Blütenpflanzen nicht mehr zum Wachstum und zur Reproduktion aus. Wo die Mitteltemperatur des wärmsten Monats unter 6 °C bleibt, können meist nur noch Kryptogamen und wenige Gefäßpflanzen überdauern. Von Kältewüste spricht man, wenn weniger als 10 % der Fläche von Pflanzen besetzt sind.
4.6.1 Polare Kältewüsten
Kältewüsten finden sich in der Arktis in den Pol-nächsten Bereichen von Grönland, Spitzbergen sowie kanadischen und russischen Inseln (Abb. 63). Sie sind Teil des übergeordneten Periglazialgebietes (unvergletschertes, baumloses Polargebiet). Der Untergrund wird von kontinuierlichem Permafrost eingenommen; der wenige Dezimeter tiefe sommerliche Auftauboden trägt Tundrengesellschaften (Nieder- und Hocharktische Tundra). Wo diese enden, schließt sich die klimageomorphologische Frostschuttzone an; sie ist mit der botanisch assoziierten Kältewüste identisch (Foto 6). Deren Fläche umfasst etwa 1 Mio. km2. Die saisonalen Frostwechselereignisse zwischen Sommer und Winter sowie die diurnalen Frostwechsel in den Übergangsjahreszeiten erzeugen die typischen Frostmusterstrukturen der polaren Kältewüste: Auf flachen Standorten entstehen Steinpolygone unterschiedlichen Durchmessers (meist 1,5 – 20 m Durchmesser); an Hängen bis 15° Neigung finden sich Steinstreifen und Feinerdebeete als Ausdruck ungebundener Solifluktionsprozesse.
Foto 6
Kältewüste (Frostschuttzone) an der NW-Küste Spitzbergens (Kvaadehuksletta). Bei der Verwitterung dominiert die Frostsprengung, daher wird die Polarwüste als Frostschuttzone bezeichnet. Insbesondere klüftige und poröse Gesteine zerfallen leicht und bilden typische Sturzkegel oder Schutthalden.
Im Südpolargebiet zählen nahezu alle unvergletscherten Bereiche zur Kältewüste. Eine Ausnahme macht die Spitze der unterhalb des Polarkreises liegenden Antarktischen Halbinsel, wo kleinräumig der hocharktischen Tundra nahekommenden Tundrenflecken auftreten (Blümel 1999). Auch diese maritim beeinflussten Areale sind von kontinuierlichem Permafrost unterlagert. In der Antarktis sind zwei sehr unterschiedliche Typen der Kältewüste entwickelt – eine zwar ozeanisch gemilderte und feuchte, aber äußerst sommerkühle Westantarktis (Antarktische Halbinsel) und der Typ der extrem trocken-kalten (kontinentalen) Wüste der Ost-Antarktis. Zu letzterer gehören v. a. die unvergletscherten Dry Valleys und das Victoria-Land. Hier handelt es sich um die Folgen einer extremen Trockenheit, die trotz stärkerer Insolation pflanzliches Wachstum verhindert. Die geringen Schneefälle verdunsten, ohne biotisch wirksam zu werden (Campbell & Claridge 1987). Rein physiognomisch gesehen treten starke Konvergenzerscheinungen mit den Hitzewüsten auf. Zur näheren Charakteristik der polaren Kältewüsten s. Kap. 16.
4.6.2 Hochgebirgs-Kältewüsten
Hochgebirgswüsten: Nach dem Prinzip des planetarischen (horizontalen) und hypsometrischen (vertikalen) Formenwandels, dem insbesondere die jeweiligen Temperaturbedingungen zugrunde liegen, sind in Hochgebirgen einige Analogie- und Konvergenzerscheinungen mit polaren Kältewüsten zu erwarten: In spezifischen Höhen werden aufgrund der vertikalen Erhebung klimatische Verhältnisse erzeugt, die denen in hoch- oder subpolaren Räumen ähneln, häufig auch verbunden mit Permafrost im Untergrund.
In den Alpen könnte man die Höhenstufe ab der oberen alpinen Stufe mit ihrer lückenhaften bis diffusen Vegetation sowie die aperen Teile der nivalen Stufe mit dem Begriff der Kältewüste belegen. In den höchsten unvergletscherten Gipfellagen können noch vereinzelte Phaerogamen sowie Flecken mit Kryptogamen auftreten (= hoch-nivale Stufe). Je nach Bewuchsdichte ist auch die mittel-nivale Stufe mit dikotylen Polstergruppen, Moosen und Flechten zur Hochgebirgswüste zu zählen. Je nach geographischer Breitenlage und Kontinentalitätsgrad verändert sich die Höhenlage der Hochgebirgswüsten. Generell ist die Gebirgskältewüste unmittelbar unterhalb der Schneegrenze zu finden, die jedoch sehr stark expositionsbedingt schwanken kann:
Alpen: 2500 – 3200 m
Himalaya: 4900 – 5600 m
Westtibet: 6200 m
Vulkan Llullaillaco (Argent. Anden; Nähe Wendekreis): 6700 m
Grob genommen setzt die subnivale Höhenstufe der Alpen bei etwa 2500 m ein; sie könnte mit ihren fleckenhaften Rasen und Pflanzenpolstern als Halbwüste eingestuft werden. Ab etwa 2900 m beginnt die Nivale Stufe als Kältewüste, deren Vegetationsausprägung von der nieder- über die mittel- bis zur hochnivalen Stufe immer schwächer wird.
Bei den weiten asiatischen Hochgebirgswüsten kommt zum Wärmemangel regional noch ein Lee-Effekt, der zusätzlichen Wassermangel bewirkt. In den tropischen Hochgebirgen ist die Exposition jedoch unerheblich für die Ausprägung der Vegetationsgrenzen. Bestimmte Höhenlagen sind durch das isotherme Tageszeitenklima mit seinen diurnalen Frostwechseln bestimmt, wo auch Kleinformen der Frostmusterpolygone auftreten sowie Solifluktionsprozesse stattfinden. Tropische Hochgebirgswüsten entsprechen etwa der tierra fria A. v. Humboldt’s. Wie in Hochasien geht in manchen Hochlagen der Anden die Vegetationslosigkeit oder -armut auf orographische Einflüsse zurück, sodass nicht klar ist, ob hier Wärmemangel oder Trockenheit für den Wüstencharakter verantwortlich ist.
