Kommt ein starker El Niño?

Starke El-Niño-Ereignisse im tropischen Pazifik können weltweit das Wetter durcheinander bringen – und die Börsen. Viele Anzeichen deuten immer deutlicher darauf hin, dass noch in diesem Sommer oder Herbst ein El Niño eintreten wird. Als Erste vorhergesagt haben dies deutsche Wissenschaftler – schon im September 2013.

El Niño heißt die warme Phase einer natürlichen Klimaschaukel im tropischen Pazifik, auch als Southern Oscillation bekannt. Peruanische Fischer nannten El Niño nach dem Christkind, weil die Wärmeanomalie oft um die Weihnachtszeit an ihren Küsten auftrat und den Fang vermasselte. Die kalte Phase nennt man La Niña. Der unregelmäßige Wechsel zwischen El Niño und La Niña ist die stärkste interne Schwankung im Klimasystem.

Wie funktioniert El Niño? Ursache ist die Wechselwirkung zwischen den Passatwinden und dem Meer. Der Passat treibt normalerweise das Pazifikwasser entlang des Äquators nach Westen. Dadurch ist es im westlichen Pazifik besonders warm (man nennt das den „warm pool“), weil das Wasser sich dabei in der Tropensonne aufheizt. Im Osten dagegen, vor den Küsten Südamerikas, wird das weggeblasene Oberflächenwasser durch aus der Tiefe hochquellendes kälteres Wasser ersetzt. Diese Temperaturdifferenz – kalt im Osten, warm im Westen – hilft wiederum dabei, die Passatwinde anzutreiben: eine klassische Rückkopplung, durch die das System sich in die eine oder anderen Richtung aufschaukeln kann. Bricht der Passat zusammen, schwappt das warme Wasser zurück nach Osten, dort entsteht dann eine Wärmeanomalie: ein El Niño. Bläst der Passat dagegen besonders stark, gibt es La Niña. Um eine Schwingung zu bekommen braucht man nun noch eine „Rückstellkraft“, die El Niño oder La Niña jeweils wieder beendet und das „Pendel“ in die andere Richtung ausschlagen lässt. Diese Rolle spielen sogenannte Kelvinwellen, die den tropischen Pazifik von Westen nach Osten überqueren.

 

Das Rekordereignis von 1997/98

Das stärkste bislang verzeichnete El-Niño-Ereignis trat 1997/98 auf. Da während El Niño die Meeresoberfläche insgesamt wärmer ist verliert der Ozean Wärme an die Luft und es folgt ein besonders warmes Jahr in der globalen Mitteltemperatur. 1998 ragt daher am weitesten über deren Langzeittrend hinaus (siehe Grafik in unserem Spektrum-Artikel vom Februar). Dennoch waren seit der Jahrtausendwende mehrere Jahre noch etwas wärmer, aufgrund der fortschreitenden globalen Erwärmung. Seit 1998 war aber der La-Niña-Zustand häufiger und hat uns die global eher kühlen Jahre 2008, 2011 und 2012 gebracht und damit einen etwas verlangsamten Erwärmungstrend. Dabei waren die Passatwinde in den letzten Jahren sogar auf Rekordstärke ([cite ref=“England et al. 2014″]10.1038/nclimate2106[/cite]), was übrigens den Taifun Haiyan und seine Sturmflut verschlimmert hat. Der längerfristige Wechsel zwischen Perioden mit mehr El Niño und solchen mit mehr La Niña (wie seit 1998) hängt mit der Pazifischen Dekaden-Oszillation (PDO) zusammen.

El Niño im Anrollen!?

Seit Monaten beobachten Klimaforscher aufmerksam den tropischen Pazifik. Die folgende animierte Grafik zeigt eindrucksvoll die Wärmeanomalie, die sich mit einer Kelvinwelle in den letzten Monaten unter der Oberfläche nach Osten ausgebreitet hat.

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Inzwischen zeigt sich die abnormale Wärme auch an der Oberfläche, besonders in den klassischen El Niño Gebieten im Osten des tropischen Pazifik, wie man im folgenden Bild sieht.

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Manches erinnert an die Situation vor dem 1997er El Niño, sodass einige El-Niño-Forscher wieder einen ähnlich starkes Event befürchten – es gab sogar schon Pressemeldungen vom „Monster-El-Niño“. Ein internationales Forscherteam hat kürzlich argumentiert, dass besonders starke El Niños durch die globale Erwärmung wesentlich häufiger auftreten könnten ([cite ref=“Cai et al. 2014″]10.1038/nclimate2100[/cite]).

El Niño Vorhersage

Am 8. Mai hat die NOAA die Wahrscheinlichkeit für einen El Niño in diesem Jahr auf knapp 80% hochgestuft (siehe Realclimate). Seit Ende März war die Wahrscheinlichkeit in den offiziellen Prognosen auf über 50% geklettert. Doch schon im vergangenen September hat eine Forschergruppe um Josef Ludescher von der Uni Gießen (gemeinsam mit Kollegen aus Russland, Israel und vom Potsdam-Institut) mit einer innovativen Methode ([cite ref=“Ludescher et al. 2013″]10.1073/pnas.1309353110[/cite]) einen El Niño für 2014 vorhergesagt – mit 80-prozentiger Wahrscheinlichkeit, basierend auf der Trefferquote der Methode für frühere El-Niño-Ereignisse. Diese Prognose ([cite ref=“Ludescher et al. 2014″]10.1073/pnas.1323058111[/cite]) erschien Anfang Februar in der Fachzeitschrift PNAS, wo sie Anfang Dezember (nach einer Warteschleife bei einer anderen Fachzeitschrift, deren Herausgeber ihre Bedeutung offenbar nicht erkannten) eingereicht worden war.

Der Wechsel zwischen El Niño und La Niña und die damit verbundenen Phänomene treten auch in Klimamodellen auf. Die Vorhersage, wann es zu einem El Niño kommt, ist aber schwierig, weil es sich um ein hochgradig nichtlineares und stochastisches Phänomen handelt. Trotzdem hat man hier in den letzten Jahrzehnten gute Fortschritte gemacht und nützliche Vorhersagen (die erheblichen ökonomischen Nutzen haben) sind etwa bis zu einem halben Jahr im Voraus möglich. Jeden Montag veröffentlicht die NOAA im Netz den aktuellen El-Niño-Statusbericht inklusive Vorhersagen.

Ludescher und Kollegen haben eine gänzlich andere Vorhersagemethode aus der nichtlinearen Dynamik entwickelt, die auf der Analyse komplexer Netzwerke beruht – ein an unserem Institut seit einigen Jahren verfolgter neuer Ansatz (siehe z.B. [cite ref=“Donges et al. 2009″]10.1209/0295-5075/87/48007[/cite] und [cite ref=“Radebach et al. 2013″]10.1103/PhysRevE.88.052807[/cite]). Dabei werden aus Daten von mehr als 200 Messpunkten die Muster von Temperaturschwankungen im Pazifik daraufhin analysiert, ob sich eine Art Zusammenspiel aufbaut wie bei einem Orchester – dies erweist sich als Vorzeichen eines kommenden El Niño, das bis zu 18 Monate vorher sichtbar wird. Die Physiker nennen dies eine kooperative Mode. Spielen verschiedene Regionen im Pazifik dagegen eher wie einzelne Solisten unabhängig vor sich hin, entwickelt sich kein El Niño. Anfang September 2013 war es so weit: der Index, der die Stärke der Kopplungen zwischen der El-Niño-Region und dem weiteren Pazifik misst, überschritt die kritische Warnschwelle.

Noch gibt es aber keinen El Niño. Die Definition eines El-Niño-Ereignisses ist eine Temperaturanomalie von mindestens +0,5 °C in der Niño3.4-Region über drei Monate gemittelt. Schon 2012 wurde von der NOAA mit 80-prozentiger Wahrscheinlichkeit ein El Niño vorhergesagt, der dann aber ausblieb. Aber: die Methode von Ludescher et al. lag hier im Gegensatz zu den klassischen Vorhersagemodellen richtig, für 2012 war nach der Netzwerkanalyse kein El Niño zu erwarten.

Die Folgen: Das Wetter spielt verrückt

Wenn der El Niño kommt, was für Folgen hätte dies? Wie oben erwähnt, setzt ein El Niño im Ozean gespeicherte Wärme frei, sodass die globale Temperatur etwas ansteigt. Das folgende Jahr – also 2015, vielleicht sogar schon 2014 wenn der El Niño schon im Sommer kommt – wird dann wahrscheinlich wieder einen neuen globalen Temperaturrekord setzen.

Wichtiger sind aber die Auswirkungen auf das Wetter in vielen Weltgegenden. Positiv ist, dass bei El Niño im Atlantik weniger starke Tropenstürme auftreten, weil Schwerwinde die Stürme in ihrer Entwicklung behindern. Möglicherweise könnte ein El Niño auch die schlimme Dürre in Kalifornien beenden. Er bringt generell starke Niederschläge auf der amerikanischen Seite des tropischen und subtropischen Pazifik, was in Peru und Ecuador Überschwemmungen bedeuten kann. Die andere Seite dagegen – Australien, Indonesien – leidet bei El Niño verstärkt unter Dürre und Buschbränden. Die FAZ berichtete vor einigen Tagen bereits von steigenden Börsenpreisen vor allem für Agrarrohstoffe durch den erwarteten El Niño.

Meine Kollegen Dim Coumou und Alex Robinson haben das Auftreten von Hitzeextremen in den Monatstemperaturen weltweit analysiert, das Ergebnis zeigt die folgende Grafik ([cite ref=“Coumou und Robinson 2013″]10.1088/1748-9326/8/3/034018[/cite]). Außer dem stetigen Anstieg durch die globale Erwärmung seit 1980 fällt auf, dass der starke El Niño 1998 eine Rekordzahl von Hitzewellen brachte. Fast 20% der globalen Landfläche lag 1998 um zwei Standardabweichungen über der klimatischen Mitteltemperatur, 6% sogar um drei Standardabweichungen. Das sind Extreme, wie sie bis 1980 so gut wie überhaupt nicht aufgetreten sind. Auch das moderate El-Niño-Jahr 2010 hat dank weiter fortgeschrittener globaler Erwärmung schon ähnlich viele Hitzeextreme gebracht (z.B. die verheerende Hitzewelle im Juli in Russland) wie 1998. Wie würde der neue Zacken nach oben aussehen, wenn jetzt ein starker El Niño kommt?

2014-05-13_series_obs-sigmaAbb.: Prozentsatz der globalen Landfläche, deren Monatstemperatur im Sommer jeweils ein, zwei oder drei Standardabweichungen über dem langjährigen Mittel (1951-1980) lag (Messdaten der NASA).

 

Weblinks

Lars Fischer: 5 Fakten zu El Niño

Wöchentliche Updates vom Climate Prediction Center der NOAA (montags)

ENSO-Blog

Video-Interview mit US-Klimaforscher Kevin Trenberth zum El Niño

 

Stefan Rahmstorf

Stefan Rahmstorf ist Klimatologe und Abteilungsleiter am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung und Professor für Physik der Ozeane an der Universität Potsdam. Seine Forschungsschwerpunkte liegen auf Klimaänderungen in der Erdgeschichte und der Rolle der Ozeane im Klimageschehen.

16 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Zuverlässigere Vorhersagen für Ereignisse wie El Nino, sind ein bedeutender Fortschritt für die Meteorologie/Prognostik und die dahinter stehenden Methoden sind möglicherweise Bausteine für ein besseres Verständnis der internen Variabilität des Klimas.
    Die Behauptung, was wir als Klimaveränderung wahrnähmen sei nur Ausdruck der natürlichen Variablität des Klimasystems ist ja ein beliebtes Argument der Klimaskeptiker – ein Argument, dem Klimaforscher bisher vor allem qualitativ, kaum aber quantitativ untermauert, antworten konnten.
    Ein besseres Verständnis der internen Variabilität könnte auch zu einem besseren Verständnis komplexer Systeme führen. Ein Gebiet von enormer praktischer Bedeutung, sind wir doch im Alltag umgeben von komplexen, kaum durchschaubaren Systemen. Finanz- und Wirtschaftssysteme sind nur ein Beispiel. Urbanisierungsmuster und die Auswirkungen zunehmender Urbanisation oder die Folgewirkungen von Störungen im Energieversorungs- und Transmissionsystem sind weitere Beispiele.
    Letztlich bedeutet ein besseres Verständnis, dass man auch chaotische Phänomen besser versteht und dass damit Chaos nicht mehr Synonym für völliges Unwissen ist

  2. In den El Nino Jahren 1998 und 2010 hat es auf den Philippinen und in vielen Regionen Südostasiens in der ersten Jahreshälfte extreme Dürre und hohe Temperaturen gegeben. In diesem Jahr hingegen gab es von Dezember bis April eine extreme Kältewelle, mindestens 3 Grad unter den Normaltemperaturen. Es regnete in schöner Regelmäßigkeit was der Region Rekordernten bescherte.

    1998 gab es im Westpazifik ungewöhnlich wenige Taifune, aber die hatten es in sich, z.B. „Babs“ im Oktober 98 mit 270 km/h, den habe ich selber miterlebt. 2010 sind die Monstertaifune dann aber zum Glück ausgeblieben.

    Ich bin gespannt ob sich die Vorhersagen der Klimaforscher bewahrheiten.

  3. Trotz des unregelmässigen Auftretens kommt El Niño also immer zu Weihnachten. Warum?
    Aktuell favorisiert die PDO Phase aber eher das Auftreten einer La Niña, richtig?
    Machen Ludescher et al. auch Vorhersagen zur Größe des El Niños?

  4. warum bringt ein El Nino globale Rekord Temperaturen?

    OK, es „schwappt“ also warmes Wasser von West nach Ost usw. dass alleine kann es aber wohl kaum gewesen sein. In Fig. 2 erkenn man die größten T Anomalien im Bereich der NHK mit 1,4K.
    Wenn als Erklärung für die nun ca. 17 jährige T Stagnation die Häufung von La Nina bzw. El Nino strapaziert wird, dann müsse man aber auch einen Teil der Erwärmung von 1980 bis 2000 auf die häufigen El Nino Events schieben?

    • Stefan Rahmstorf

      Ein ansonsten kühler Teil der tropischen Meere wird bei einem El Niño durch warmes Wasser ersetzt, daher gibt der Ozean insgesamt mehr Wärme an die Luft ab.

      Die Trend 1980-2000 wird durch den starken El Niño 1998 kaum beeinflusst – wohl aber die Erwärmung 1980-1998. Das liegt einfach daran, dass auf das warme Jahr 1998 zwei kühle Jahre 1999 und 2000 folgten, die die Wirkung von 1998 auf den Trend wieder ausgleichen.

    • Frage:
      Was bitte ist am Jahr 1998 besonders, damit es irgendeine haltbare Grundlage gäbe, dieses immer als Startjahr herzunehmen, und so zu tun als hätte sich ab da irgendetwas geändert?
      Antwort:
      Wenn man 1998 als Startjahr nimmt, und so tut, als gäbe es davor keine Messwerte, kann man eine „Stagnation“ herbeifabulieren.

      Wenn man aber die Werte vor 1998 betrachtet, und schaut ob die Erwärmung nach 1998 der Erwartung bzw. dem Trend bis 1998 entspricht, löst sich dieser ganze Hiatus-Hype in heiße Luft auf.

      Hier hat das Tamino mit den wohl zur Zeit aktuellsten und die größte Flache abdeckenden Daten von Cowtan & Way gemacht:
      http://tamino.wordpress.com/2014/02/25/by-request/

      Aber das funktioniert auch mit allen anderen Temperaturreihen: http://tamino.wordpress.com/2013/02/12/2012-updates-to-trend-observation-comparisons/

  5. Als Laie staunt man über die Kraft des (Passat-)Windes, der -wenn ich’s richtig verstehe- dauerhaft und großräumig bis 6 K wärmeres Wasser über 100 m nach unten verschieben kann und die sonst zu erwartende Temperaturschichtung gründlich durcheinanderbringt. Faszinierend und exzellent dargestellt!

    • nein, es wird nicht um 6K wärmeres Wasser nach unten gemischt. Was sie oben sehen, ist eine T Anomalie in Abh. von der Tiefe, dass Wasser an der Oberfläche ist dort selbstverständlich wärmer, als in den Schichten darunter.

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  7. Verstärkte Hitzewellen 1998? Aber nicht in Deutschland, soweit wie ich mich erinnern kann, war das – zumindest im Rheinland – der kälteste und nasseste Sommer der 90er Jahre. Noch Schlimmer war allerdings der September, und der restliche verregnete Herbst des Jahres 1998, in dem mehr als die doppelte Menge Regens, als in einem durchschnittlichem September, im Rheinland gefallen sind.

    Das macht nicht viel Hoffnung auf das nächste (Wetter-)Jahr…

  8. Pingback: Rekord-Mai + Update › KlimaLounge › SciLogs - Wissenschaftsblogs

  9. Die Entwicklung der letzten Wochen zeigt eher wieder Richtung La Nina Bedingungen, siehe unter anderem hier:
    http://www.bom.gov.au/climate/enso/sub_surf_mon.gif

    Heinz Fortak schreibt um 1980 dazu sinngemäß:
    Entscheidend für die meridionale Verlagerung der Klimaregionen (ITC, Subtropen etc.) sind ua. die antarktische wie die arktische Meereisflächen. Mehr Eis um die Antarktis bewirkt eine stabilere und kräftigere Antizyklone südwestlich von Südamerika. Diese treibt am Rande den eh schon recht kalten Humbolt Strom etwas weiter nach Westen und lässt damit noch kälteres Tiefenwasser an die Oberfläche, La Nina Bedingungen werden häufiger.

    Genau was wir die letzten Dekaden beobachten. Eine zumindest regionale deutliche N Verlagerung der ITC++, ein zumindest mäßiger Anstieg der antarktischen Meereisfläche und eine deutlich Abnahme der Eisfläche um die Arktis.

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