Das ENSO-Phänomen

IPCC

Engl. Akronym für Intergovernmental Panel on Climate Change (Zwischenstaatlicher Ausschuss über Klimaveränderung, im Deutschen oft als Weltklimarat bezeichnet); im November 1988 von WMO und UNEP eingerichtetes Gremium zur Bewertung aktueller wissenschaftlicher, technischer und sozio-ökonomischer Informationen, die für das Verständnis von Klimaveränderungen und deren Auswirkungen sowie für damit zusammenhängende Anpassungs- und Vorsorgemaßnahmen bedeutsam sind. Zielgruppen sind insbesondere politische Entscheidungsträger, für die er er unterschiedliche Handlungsoptionen und deren Implikationen aufzeigt, ohne jedoch konkrete Lösungswege vorzuschlagen oder Handlungsempfehlungen zu geben.

Der Sitz des IPCC-Sekretariats befindet sich in Genf. Ihm gehören an:

• Fachleute aus der ganzen Welt, die zur Arbeit des IPCC als Autor*innen oder Gutachter*innen beitragen, ohne dafür zusätzlich bezahlt zu werden. Für jeden Bericht werden neue Teams zusammengestellt.
• Regierungen von Staaten, die Mitglieder der Vereinten Nationen oder der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) sind. Zurzeit sind 195 Länder Mitglied des IPCC.
• Etwa 160 Institutionen der UN sowie internationale und zivilgesellschaftliche Organisationen, die als Beobachter akkreditiert sind. 2007 erhielt der IPCC gemeinsam mit dem ehemaligen US-Vizepräsidenten Al Gore den Friedensnobelpreis für seine Bemühungen, den Klimawandel in das Bewusstsein der Weltöffentlichkeit zu rücken.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) richteten 1998 die Deutsche IPCC-Koordinierungsstelle am Projektträger des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn ein.

Der IPCC betreibt selbst keine Forschung, sondern trägt die Ergebnisse der Forschungen in den verschiedenen Disziplinen zusammen, darunter besonders der Klimatologie. Er bildet eine kohärente Darstellung dieses Materials in so genannten Sachstandsberichten ab, den IPCC Assessment Reports. Die Berichte des IPCC werden in Arbeitsgruppen erstellt und vom Plenum akzeptiert. Jeder beteiligte Forscher kann in drei aufeinanderfolgenden Versionen Kommentare, Kritik und Vorschläge einbringen. Mehr als hundert Forscher haben dies getan; unabhängige Review Editors achten darauf, ob die Endfassung alles angemessen berücksichtigt.

Der IPCC organisiert sich in drei Arbeitsgruppen und einer Task-Force, die Sachstandsberichte und Sonderberichte erstellen.

• Arbeitsgruppe I (WGI) befasst sich mit den wissenschaftlichen Aspekten des Klimasystems und der Klimaänderung.
• Arbeitsgruppe II (WGII) befasst sich mit der Verwundbarkeit von sozioökonomischen und ökologischen Systemen durch Klimaänderungen.
• Arbeitsgruppe III (WGIII) befasst sich mit Maßnahmen zur Eindämmung des Klimawandels.
• Zusätzlich setzt der IPCC flexibel Gruppen zu spezifischen Themen ein. Die Task Force on National Greenhouse Gas Inventories (TFI) entwickelt Methoden für die Berichterstattung nationaler Treibhausgasemissionen, die in der Klimarahmenkonvention (UNFCCC) verwendet werden. Sie erstellt die Methodikberichte.

Der IPCC veröffentlicht Berichte in vier Kategorien:

• Sachstandsberichte (assessment reports),
• Sonderberichte (special reports),
• technische Berichte (technical papers) und
• methodologische Berichte (methodology papers).

Was sagt der neue IPCC-Bereicht zu ENSO?

Ein Blick zurück zeigt, dass Änderungen von ENSO eine lange Geschichte haben.

Oceanic Niño Index (ONI) Der Oceanic Niño Index (ONI) von 1950 bis heute. Der ONI ist die dreimonatige Temperaturanomalie der Meeresoberfläche in der Niño3.4-Region des tropischen Pazifiks. Rot bedeutet überdurchschnittliche Temperaturen und blau bedeutet unterdurchschnittliche Temperaturen. Climate.gov-Bild unter Verwendung von Daten des NOAA NWS Climate Prediction Center. Quelle: ENSO Blog

ENSO hat sich geändert!... irgendwie. (Mit vielen Nuancen!) Die Amplitude (Stärke) von ENSO sowie die Häufigkeit von Ereignissen hoher Stärke (auch bekannt als die GROSSEN) sind seit 1950 höher als von 1850-1950 und sogar noch weiter zurück als von 1400-1950. Im IPCC-Bericht wird auch festgestellt, dass eine größere Anzahl von El-Niño-Ereignissen in den letzten 20-30 Jahren mit Temperaturveränderungen verbunden war, die im zentralen Pazifik stärker waren als im Osten.

Diese Unterschiede bedeuten jedoch nicht zwangsläufig, dass der vom Menschen verursachte Klimawandel dahintersteckt (da ist diese Nuance!). Die instrumentellen Aufzeichnungen und die paläoklimatischen Proxy-Daten (Korallen, Baumringe, Sedimentkerne) zeigen, dass ENSO während des gesamten Holozäns (der letzten 11.700 Jahre) alle möglichen unterschiedlichen Muster und Amplituden gezeigt hat. Es gibt keine eindeutigen Beweise dafür, dass die ENSO-Veränderungen seit 1950 so ungewöhnlich sind. Außerdem ergeben Klimamodell-Simulationen, die keine steigenden Treibhausgase berücksichtigen, ähnlich große Schwankungen im ENSO-Verhalten über lange Zeiträume hinweg, was allein auf die chaotische Natur des Klimasystems zurückzuführen ist.

Das Gleiche gilt für den Trend der letzten Jahre bei den El Niño-Ereignissen im Zentralpazifik. Sowohl Paläoklimadaten als auch Klimamodelle deuten darauf hin, dass die beobachteten Veränderungen durchaus im Rahmen der natürlichen Variabilität liegen. So funktioniert die Erde eben manchmal.

Was geschieht mit ENSO in einer sich erwärmenden Welt?

Das Wichtigste zuerst: Es ist so gut wie sicher, dass ENSO nicht nur in einer sich erwärmenden Welt existieren wird, sondern dass es weiterhin eine große Rolle bei der Beeinflussung der Klimamuster der Erde spielen wird.

Aber was können wir darüber sagen, wie der Klimawandel ENSO in Zukunft verändern wird? Vor allem, wenn wir nicht mit großer Sicherheit sagen können, ob der Klimawandel ENSO bereits jetzt beeinflusst.

Änderungen der Amplitude der ENSO-Variabilität der Meeresoberflächentemperaturen (oben) und der Niederschlagsanomalien (unten) Änderungen der Amplitude der ENSO-Variabilität der Meeresoberflächentemperaturen (oben) und der Niederschlagsanomalien (unten), gemittelt über die Niño3.4-Region für 1950-2014 aus historischen CMIP6-Klimamodellsimulationen und für 2015-2100 aus vier gemeinsamen sozioökonomischen Szenarien (SSP). Die dicken Linien stehen für den Mittelwert mehrerer Modelle, und die Schattierung entspricht der 5-95%-Spanne der CMIP6-Modelle für die historische Simulation (grau), SSP1-2.6 (blau) und SSP3-7.0 (rosa). Climate.gov Abbildung angepasst von Abbildung 4.10 im IPCC AR6 WG1 Physical Science Basis Bericht. Quelle: ENSO Blog

Die Klimamodelle sind sich über eine Veränderung der ENSO-bezogenen Meeresoberflächentemperaturen im nächsten Jahrhundert bei keinem der im Bericht verwendeten Treibhausgasemissionsszenarien einig. Unabhängig von etwaigen Änderungen der ENSO-Meeresoberflächentemperaturen ist es jedoch sehr wahrscheinlich, dass die Niederschlagsvariabilität über dem östlichen und zentralen tropischen Pazifik in Szenarien mit mittleren bis sehr hohen Treibhausgasemissionen erheblich zunehmen wird. Grundsätzlich kann man davon ausgehen, dass El Niño in dieser Region feuchter und La Niña trockener sein wird.

Wichtig ist, dass dies NICHT bedeutet, dass alle Klimamodelle in diesen Szenarien keine Veränderung von ENSO im nächsten Jahrhundert zeigen. Einige der Modelle zeigen durchaus Veränderungen. Das Problem ist, dass es keine eindeutige Übereinstimmung gibt, nicht nur zwischen den verschiedenen Modellen, sondern auch zwischen verschiedenen Durchläufen desselben Modells, die mit leicht unterschiedlichen Ausgangsbedingungen (Ensembles) erstellt wurden. Einige zeigen ENSO-Ereignisse mit größerer Amplitude. Andere prognostizieren Ereignisse mit geringerer Amplitude. Diese große Bandbreite an Ergebnissen hat dazu geführt, dass der IPCC wenig Vertrauen in die mögliche Veränderung von ENSO in einer sich erwärmenden Welt hat.

Weshalb ist alles so kompliziert?

ENSO ist ein außerordentlich komplexes Geben und Nehmen zwischen dem Ozean und der Atmosphäre. Änderungen der globalen Oberflächentemperaturen... nun... das ist einfach im Vergleich zu ENSO.

Das liegt daran, dass ENSO durch mehrere Rückkopplungen gesteuert wird, die wir in diesem Blogbeitrag erörtert haben. Der Klimawandel ist wie ein bockiges Kind, das ins Zimmer geht und an jedem Schalter herumfummelt und einige auf- und andere abdreht. Ob das Endergebnis ein helleres Zimmer (stärkeres oder häufigeres ENSO) oder ein dunkleres Zimmer (schwächeres oder selteneres ENSO) ist, lässt sich nur schwer vorhersagen.

Auch ohne den Einfluss des Klimawandels ist die Modellierung von ENSO schwierig! Bei so vielen Einflüssen ist es für ein Klimamodell leicht, die "richtige" Antwort (das Licht im Raum) aus den "falschen" Gründen zu erhalten (das Einstellen verschiedener Dimmschalter, um die endgültige "richtige" Lichtmenge zu erhalten). Klimamodelle können eine breite Palette möglicher ENSO-Ergebnisse für die Zukunft aufzeigen, indem sie eine ganze Reihe von "Dimmschaltern" leicht verändern. Es ist schwer zu sagen, welche Schalter "richtiger" sind als die anderen.

Fehlerkompensation Ein allgemeiner Blick darauf, wie allgemeine Zirkulationsmodelle unterschiedliche Auswirkungen verschiedener ENSO-bezogener Mechanismen oder Prozesse auf ENSO vorhersagen können und dennoch die gleiche resultierende ENSO-Amplitude vorhersagen. Gelegentlich können Modelle sogar ein unterschiedliches Vorzeichen für einen Mechanismus vorhersagen (siehe äquatoriale Ozeandynamik in blau für Modell C), und dennoch ist die resultierende ENSO-Amplitude die gleiche. Daher ist es wichtig zu überprüfen, ob die Modelle die endgültige ENSO-Amplitude sowie die richtigen ENSO-Mechanismen oder -Prozesse korrekt vorhersagen. Grafik von Fiona Martin, basierend auf einer Arbeit von Eric Guilyardi. Quelle: ENSO Blog

Und natürlich kommt erschwerend hinzu, wie unterschiedlich ENSO in der langfristigen Vergangenheit verlaufen ist. Bei einer so wechselhaften Geschichte wird es schwieriger, ein für den Klimawandel spezifisches Signal zu erkennen.