Das ENSO-Phänomen

Southern Oscillation (Südliche Oszillation)

Bezeichnung für eine zuerst von H.H. Hildebrandsson 1897 rudimentär beschriebene, von Sir Gilbert Walker detailliert vorgestellte und vermutlich auch von ihm benannte Luftdruckoszillation über dem tropischen Pazifik, die man als Wechselspiel zwischen dem südostasiatisch-westpazifischen Tiefdruckgebiet und dem südostpazifischen Hochdruckgebiet beschreiben kann. Hier vollzieht sich eine Massenverschiebung zwischen den genannten Luftdruckzellen (Ost-West-Luftdruckschaukel), die die Stärke der Passatwinde längs des äquatorialen Pazifiks bestimmt. Die Southern Oscillation ist im Falle einer Abschwächung der subtropischen Hochdruckzelle im ostpazifischen Raum verbunden mit einer Abschwächung der Ost-West gerichteten tropischen Walker-Zirkulation, damit auch mit einer Abschwächung der Passate und gleichzeitig mit einer Verstärkung der meridional gerichteten pazifischen Hadley-Zirkulation.

Entscheidend ist dabei der Druckunterschied zwischen dem Hochdruckgebiet im südöstlichen Pazifik (als Messwert wird der Bodendruck von Tahiti genommen) und dem asiatisch-australischen Tiefdrucksystem (Meßwert von Djakarta, Indonesien).

Messbar ist die Southern Oscillation mit dem Walker- oder Southern Oscillation Index (SOI). Der SOI weist zu El Niño-Ereignissen eine negative Korrelation auf, d.h. dass in El-Niño-Phasen der SOI eine negative Abweichung vom Mittelwert zeigt, also gering ist, und in La-Niña-Phasen eine positive Abweichung. Die unten stehende Abbildung zeigt das sehr auffällig an dem El Niño von 1982/83. Da der El Niño eng mit der Southern Oscillation verknüpft ist, spricht man auch vom El Niño/Southern Oscillation- (ENSO-) Phänomen. Diese gedankliche Verbindung erfolgte erst in den späten sechziger Jahren durch den norwegischen Meteorologen Jacob Bjerknes. César N. Caviedes schreibt die Namensfindung der Southern Oscillation dem holländischen Klimatologen Berlage (1957) zu.

SOI Druckmuster Abweichung vom durchschnittlichen Meeresspiegeldruck in Wintern, in denen der Southern Oscillation Index stark positiv (oben) oder negativ (unten) ist. Während La Niña (positiver SOI) ist der Druck über dem zentralen Pazifik in der Nähe von Tahiti höher als der Durchschnitt (rot) und über Australien niedriger als der Durchschnitt (grau). Während El Niño ist der SOI negativ, und die Anomalien kehren sich um. NOAA Climate.gov Bild, basierend auf Daten des NOAA Physical Science Lab. Quelle: NOAA

In dem Konzept von Bjerknes verstärken sich kalte und warme Phasen, La Niñas und El Niños, durch eine positive Rückkopplung: Eine Abkühlung der SST im Ostpazifik verstärkt die Walker-Zirkulation, die den Auftrieb (Upwelling) antreibt, wodurch die SST sich weiter abkühlt. Eine ostpazifische Erwärmung schwächt die Walkerzirkulation und unterdrückt den Auftrieb, wodurch die Ostwinde weiter geschwächt werden usw. Das bedeutet, eine großes Temperaturgefälle zwischen West- und Ostpazifik verstärkt die Passate, die wiederum das Temperaturgefälle verstärken, und umgekehrt. Dieser positive Feedback-Mechanismus erklärte wesentliche Vorgänge des ENSO-Phänomens. Es blieb allerdings unklar, wodurch die eine Phase in die andere übergehen konnte. Was stoppt z.B. die sich durch positive Rückkopplung ständig steigernde Erwärmung während eines El Niños? Warum dauert ein El Niño typischerweise nur 12-18 Monate? Und warum endet ein El Niño-Ereignis dann plötzlich und wird von einem kalten Ereignis, einer La Niña, abgelöst? Erklärungsversuche sind im Kapitel "Hypothesen" zusammengestellt.

Weitere 'Schaltkreise', die Impulse aus den tropischen und subtropischen Meeren in die mittleren und hören Breiten senden, und die über ihre Verknüpfungen von Bedeutung für das globale atmosphärische Geschehen sind:

• Südostasien-Oszillation (SEO) - stellt die Luftdruckunterschiede zwischen dem Indonesientief und der Antizyklone über dem Nordpazifik dar
• Arktische Oszillation (AO) - drückt die Luftdruckunterschiede zwischen dem Hoch über dem Nordpol und Druckgebilden über Alaska und Mitteleuropa aus.
• Nordatlantik-Oszillation (NAO) - drückt die Luftdruckunterschiede zwischen Islandtief und Azorenhoch aus
• Pazifisch-Nordamerikanische Telekonnektion (PNA) - besitzt einen Pol über dem Aleutentief und den anderen über Nordamerika
• West-Pazifische Telekonnektion (WP) - drückt die zonalen Verschiebungen des Jetstreams über dem Pazifik aus

Überdurchschnittlich hohe Luftdrücke sind charakteristisch für beständigeres und schöneres Wetter mit wenig Regen, wohingegen unter dem Durchschnitt liegende Druckverhältnisse mit ‚schlechtem‘ Wetter einhergehen, mit Gewittern und Regen. Diese Grundaussagen treffen auch bei der Southern Oscillation zu. Folglich bedeuten die bei El Niño-Bedingungen höheren Luftdrücke über Australien, Indonesien, Südostasien und den Philippinen trockenere Verhältnisse oder sogar Dürren. Trockenere Bedingungen sind dann als Fernwirkungen auch über Hawaii, in Teilen Afrikas und im Nordosten von Brasilien und in Kolumbien anzutreffen. Am anderen Ende der Luftdruckschaukel herrschen übermäßige Regenfälle vor, und zwar über dem zentralen und östlichen Pazifik, entlang der Westküste von Südamerika, in Teilen Uruguays und in Teilen der südlichen USA, was oft zu Überschwemmungen führt. Wenn das Druckmuster über dem Pazifik seine Vorzeichen ändert, wie dies bei La Niñas der Fall ist, erhalten die bei El Niño unter Dürren leidenden Gebiete mit großer Wahrscheinlichkeit hohe Niederschläge und umgekehrt.