Globale Auswirkungen von ENSO

 

Einführung

Die warmen (El Niño) wie auch die kalten (La Niña) Phasen des ENSO-Zyklus regen weltweite atmosphärische Zirkulationsmuster an, die Klimaanomalien im jahresübergreifenden Maßstab rund um den Globus verursachen. Wegen seiner klimatischen Auswirkungen (Temperaturen, Niederschläge, Bewölkung), und auch wegen seines verhältnismäßig großen Vorhersagepotentials ist das ENSO-Phänomen eines der zentralen Gebiete der aktuellen Klimaforschung.

Das Klima im Bereich des äquatorialen Pazifik agiert als gekoppeltes System, da der Zustand von Ozean und Atmosphäre voneinander abhängig sind. Wenn die Verhältnisse im Ozean sich ändern, reagiert die Atmosphäre daruf und umgekehrt.

In seinem ozeanischen Wirkungsbereich beeinflusst ENSO Meeresoberflächentemperaturen, die vertikale thermale Struktur des Ozeans (besonders in Küstenregionen), die Geschwindigkeit und Stärke von Ozeanströmungen, sowie Upwellingprozesse.

In der Folge hat ENSO mit seinen bedeutenden Variationen von Witterungserscheinungen und seinem Einfluss auf die physikalische Qualität von großen Meeresteilen tiefgreifende Auswirkungen auf die Menschheit aufgrund von Dürren, Überschwemmungen, Hitzewellen und anderen Anomalien, welche wiederum Folgen für Land- und Forstwirtschaft, Fischerei, Umwelt, Energiebedarf und -versorgung, Finanzmärkte, Tourismus, Transportwesen, Gesundheit, Wasserversorgung, Luftqualität oder Feuerrisiken haben. Dabei ist festzuhalten, dass die Auswirkungen nicht nur nachteilig sind, sondern Menschen und Ökosystemen auch Vorteile bringen können, z.B. durch erhöhte Niederschläge in Trockenregionen oder die reduzierte Zahl von atlantischen Hurrikanen während El Niño.

Jeder El Niño und auch jede La Niña haben ihre eigene Charakteristik z.B. bezüglich zeitlichem Ablauf und Intensität, entsprechend unterscheiden sich auch ihre jeweiligen Auswirkungen. Zusätzlich sind die atmosphärischen Effekte, die sich aufgrund von Änderungen der Meeresoberflächentemperaturen ergeben, nur zum Teil der regional beobachteten Witterungsereignisse verantwortlich. Chaotische Fluktuationen in der Atmosphäre und Meeresoberflächentemperaturen in anderen Gebieten der Erde beeinflussen zusätzlich das atmosphärische Geschehen, das wir erfahren. Deshalb haben vorhergesagte ENSO-Auswirkungen in saisonalen Prognosen probabilistischen (DWD) und nicht absoluten Charakter.

In diesem Kapitel sind vorrangig Auswirkungen dargestellt, die mit El Niño-Ereignissen in Zusammenhang gebracht werden, in geringerem Umfang wird auch auf La Niña-bezogene Auswirkungen eingegangen. Die Abschnitte sind entsprechend überschrieben.
Diese auch in der einschlägigen Literatur anzutreffende 'Benachteiligung' des zweiten Extremphasentyps von ENSO mag darin begründet sein, dass La Niña nicht von allen Experten als eigenständiges Element von ENSO betrachtet wird, eher als verstärkte Variante des Neutralzustands des Systems Ozean/Atmosphäre im tropischen Pazifik. Es mag auch daran liegen, dass der pazifische Äquatorbereich sich während La Niña nicht in gleichem Maße abkühlt wie er sich während El Niño erwärmt, oder daran, dass markante Auswirkungen von La Niña-Ereignissen weniger häufig sind.

Ferner ist zu diesem Kapitel anzumerken, dass die sektoralen Auswirkungen (Wirtschaft, Gesundheit, Verkehr, Pflanzenwachstum usw.) vorläufig nur für die Bereiche Wasserressourcen, Wirtschaft, Rohstoffmärkte, Landwirtschaft, Gesundheitssektor und Ökosysteme separat dargestellt werden, ansonsten in die regionalen Betrachtungen einbezogen sind.

Die eher als "regional" einzustufenden Auswirkungen auf Länder wie Peru, Ecuador oder Kolumbien sind wegen der schwierigen räumlichen Abgrenzbarkeit der Auswirkungen in dieses Kapitel mit aufgenommen. Es sei aber auf das Peru-bezogene Kapitel "Auswirkungen von El Niño auf die Fischwelt" hingewiesen.

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Mögliche Wirkungsketten bei El Niño-Ereignissen

 

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Quelle: Caviedes, C.N. (2005):
El Niño. Klima macht Geschichte. Darmstadt
 

Die hier beschriebenen Ereignisse können nicht mit unangreifbarar Sicherheit als Auswirkungen von ENSO-Extremereignissen bezeichnet werden. Viele Wetterereignisse werden durch El Niño bzw. La Niña allerdings wahrscheinlicher bzw. unwahrscheinlicher. Aber ihre einzige Ursache ist ENSO in den seltensten Fällen.
Durch Statistiken und Grafiken wird illustriert, wie man zu der Annahme kommt, dass ein Einfluss seitens ENSO vorliegt. Doch auch diese Daten können bestenfalls als Indiz, nicht als Beweis angesehen werden. Gerade dadurch wird dieses Kapitel interessant. Die beschriebenen Auswirkungen sind teilweise Gegenstand heftiger Diskussionen. Durch eine brauchbare El Niño/La Niña-Vorhersage könnten nämlich auch schadensträchtige Ereignisse vorhergesagt und hohe Schäden und Menschenverluste vermieden werden.

Allerdings stellt es sich immer wieder heraus, dass viele Auswirkungen nicht bei jedem El Niño- bzw. La Niña-Ereignis in gleicher Weise auftreten. Es kann sogar sein, dass ein El Niño z.B. in einem bestimmten Gebiet zu einer Dürre führt, obwohl ein anderer einige Jahre zuvor dort eine Flutkatastrophe verursacht hat. Oder ist die Erklärung einfach die, dass die Witterungsereignisse nichts mit El Niño zu tun hatten? So lange das nicht mit hoher Verlässlichkeit geklärt ist, ist gegenüber zu einfachen Verknüpfungen von Ursache und Folge Zurückhaltung angebracht.

Es gibt keine Auswirkungen von ENSO, bei denen es eine hundertprozentige Übereinstimmung zwischen einzelnen Varianten der Auswirkungen und denen von ENSO gibt. Dies liegt daran, dass ENSO als Klimaerscheinung variabel ist, und weil Klima allgemein nicht der einzige Einfluss auf das Auftreten einer bestimmten Auswirkung ist. Daher ist es wichtig herauszufinden, wie stark die Beziehung ist. Statistische Methoden wie Korrelationsbeziehungen sind ein Weg dies herauszufinden. Korrespondiert beispielsweise der Ausbruch einer bestimmten Krankheit häufig mit El Niño-Ereignissen, kann man fragen: Ist der Ausbruch bei jedem El Niño-Ereignis aufgetreten? Besitzt die Stärke des Ausbruchs eine Entsprechung zur Stärke des El Niño? Gab es auch während El Niño-freien Jahren einen solchen Ausbruch?

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Problems and uncertainties in determining impacts of ENSO


The figure left presents an illustration of the problems of attributing particular impacts to ENSO. In this instance, there are several steps between attributing a more intense jet stream to El Niño and CO poisoning among residents of poorly ventilated houses who used gas heaters after an ice storm. Each step has a level of uncertainty in attribution.

Another potentially highly relevant question to consider is how ENSO modulates the behaviors of higher-frequency patterns—such modulation effects would not correlate linearly with ENSO, but would still be associated with it.

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Quelle: IRI / MetEd / UCAR (Zugang über kostenfreie Registrierung)
 

Auch wenn hier den Auswirkungen der Warmphase (El Niño) mehr Raum eingeräumt ist, so darf nicht übersehen werden, dass auch mit der Kaltphase (La Niña) extreme Wetterereignisse auf nahezu dem gesamten Globus einhergehen können. Einige Wissenschaftler gehen davon aus, dass in manchen Regionen La Niña-bezogene Extremereignisse eine gegensätzliche Ausprägung haben als El Niño-bezogene. Beispielsweise ist Trockenheit im südlichen Afrika eine Begleiterscheinung von El Niño, während außerwöhnlich hohe Niederschläge mit La Niña verknüpft sind. "Researchers are just beginning to realize that they should focus more attention on the cold part of the cycle to enhance their overall forecast possibilities."
(M. Glantz in "Encyclopedia of World Climatology", 2005)

Im allgemeinen werden die wissenschaftlichen Aussagen über die Fernwirkungen oder "Telekonnektionen" von El Niño um so unsicherer, je weiter man sich von der pazifischen "Wetterküche" entfernt.
(Topics, Münchener Rück, Naturkatastrophen 1997)

Weniger zurückhaltend geht z.B. John Houghton von der Royal Commission on Environmental Pollution davon aus, dass sich sämtliche Anomalien der Zirkulation und des Niederschlags in allen tropischen Gebieten, sowie in einem geringeren Maß auch in den mittleren Breiten, auf El Niño zurückzuführen seien.
(J. Houghton in: "Globale Erwärmung: Fakten, Gefahren und Lösungswege", 1997)

"Also, it is often the adverse impacts of ENSO variations that receive the most publicity, whereas the benefits, at least for some regions of the globe, are much less understood and appreciated. It is estimated, for example, that the 1997–1998 El Niño resulted in a net benefit of $20 billion to the U.S. economy because of the reduced number of land-falling hurricanes and the unusually warm winter in the Midwest."

McPhaden, M. J., Zebiak, S. E., Glantz, M. H. (2006): ENSO as an Integrating Concept in Earth Science

Auffallend ist die deutlich höhere Zahl von wissenschaftlichen wie auch von journalistischen Arbeiten über die negativen Auswirkungen von ENSO-Ereignissen gegenüber den positiven Effekten. Über die Ursachen für diese Unausgewogenheit darf spekuliert werden. Die Erstellung einer verlässlichen weltweiten Bilanz für einzelne ENSO-Ereignisse dürfte eine fast unlösbare Aufgabe sein.

Die vorliegende Zusammenstellung von Auswirkungen erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

 

 

SEKTORALE AUSWIRKUNGEN

Hinweis: Das Kapitel orientiert sich bei drei der angesprochenen Felder stark an der Darstellung von Zebiak, Stephen E. et al. (2015). Dessen Schwerpunkte liegen auf drei wichtigen klimasensitiven Sektoren, an denen sich eine Reihe von Auswirkungen festmachen lassen, wie auch diesbezügliche gesellschaftliche Reaktionen: Wasser, Landwirtschaft und Gesundheitssektor. Zu jedem dieser Sektoren liegen eine Vielzahl von veröffentlichten Forschungsarbeiten vor, deren Fokus auf dem Verständnis der Einflüsse von ENSO liegt und auf der Verwendung von ENSO-Informationen zur Vorhersage von Auswirkungen und zur Verbesserung des Umgangs mit den Informationen. Dabei unterscheiden sich die Sektoren hinsichtlich ihrer Komplexität und ihrer Verbindung zum Klima, am simpelsten beim Wasser am komplexesten bei der Gesundheit. Ein zweiter Unterschied bezieht sich auf die Entscheidungsumgebung. Beim Wasser- und beim Gesundheitssektor zielen die nutzungsorientierten Forschungsergebnisse auf institutionelle Entscheidungsträger. Die Landwirtschaft hat eine komplexere Entscheidungsumgebung, meist eher dezentralisiert und eine größere Anzahl individueller Akteure ansprechend (Landwirte, die vor Ort klimasensitive Entscheidungen treffen, oft an entfernten Standorten unter schwerwiegenden Einschränkungen in Bezug auf Ressourcen und Infrastruktur). Als dritter Unterschied ist der Umfang zu nennen, in dem Entscheidungen auf die Gesamtheit von Klimavariabilität ausgerichtet sind (z.B. Wasserbewirtschaftung und die meisten Managemententscheidungen auf Farmebene) oder lediglich auf die Reaktion auf Extremereignisse (z.B. Reaktion auf Überschwemmungen oder klimaabhängige Epidemien).

Zu den genannten drei Sektoren bietet Zebiak, S. (S. 26 f) drei Fallbeispiele aus Queensland, Australien (Landwirtschaft), Washington State, U.S. (Wasser) und der Region Horn von Afrika (Gesundheit).

 

Meteorologische Prozesse

Wie oben schon ausgeführt können die Auswirkungen eines starken El Niño nahezu global sein, denn der Anstieg der äquatornahen Oberflächentemperaturen des zentralen und östlichen Pazifik "heizt" das Wettergeschehen in sehr viel größeren Regionen an.

Wie aber "weiß" die Atmosphäre von El Niño? Dazu muss man sich eine Kette von atmosphärischen Prozessen vorstellen, bei denen jedes Kettenglied Informationen aus der direkten Umgebung, in der El Niño-bedingte SST-Anomalien auftreten, in das globale Klimasystem weiterträgt. Das erste Glied ist die tropische Reaktion mittels regenbringenden Kumulonimbus-Wolken. Sie sind entscheidend, da hochreichende Konvektion der wichtigste Akteur bei der Wärmezufuhr von der Erdoberfläche in die freie Atmosphäre ist und ihr dadurch die Präsenz von El Niño übermittelt. Während El Niño verstärkt sich der Niederschlag über mehrere tausend Kilometer entlang des Äquators vom zentralen bis zum östlichen Pazifik als Reaktion auf die erhöhten SST. Der umgekehrte Effekt tritt gewöhnlich bei La Niña-Ereignissen auf, wenngleich die Stärke der W-O-Niederschlagsanomalie über dem Äquatorialpazifik geringer ist als bei Warmereignissen.

Das zweite Glied in der Kette bezieht sich auf die Empfindlichkeit der atmosphärischen Zirkulation gegenüber Verlagerungen umfangreicher Kumulonimbus-Konvektion. Atmosphärische Wellenbewegungen werden angestoßen, die nötig sind, um die Strömungen in der Atmosphäre an die neuen tropischen Energiequellen anzupassen. Die wichtigsten Konvektions-Anomalien bleiben auf die Äquatorregion beschränkt. Aber gleichzeitig gibt es eine atmosphärische Luftmassen- und Energietransport, der sich tausende von Kilometern bis in die Subtropen erstreckt. Die ablenkende Kraft der Erdrotation wirkt auf diesen polwärtigen Ausfluss ein und gibt ihm damit ein Wellenmuster. Im weiteren Verlauf erfährt die Strömung in den höheren Breiten eine W-O-Richtung entlang der Jetstreams. Auch ist sie durch stationäre Wellen mit abwechselnd niedrigem und hohem Luftdruck gekennzeichnet. Die Strömung nimmt während El Niño häufig einen ungewöhnlichen Verlauf. Im Ergebnis kommt es zu einer Verstärkung des pazifischen Jetstreams und zu einer ostwärtigen Verlagerung des Musters stationärer Wellen über dem pazifisch-nordamerikanischen Gebiet. Diese Änderungen in der oberen Troposphäre verschieben die Zugbahnen von Stürmen, welche die täglichen Wetteränderungen in den höheren Breiten kontrollieren. Die statistisch erkennbaren Änderungen der Sturmeigenschaften (Häufigkeit, Stärke, Herkunft, Zugbahn) sind verantwortlich für einen Großteil des ENSO-Signals, welches sich in Niederschlag und Temperatur der höheren Breiten zeigt. Solche Sturmbahn-Feedbacks stellen ein drittes und wichtiges Glied der Kette dar, die ihren Ausgang in den pazifischen SST-Anomalien nahm.

El Niño verstärkt die Hadley-Zirkulation


El Niño influences global atmospheric circulation by intensifying the Hadley circulation, in which heat is transferred from the Earth's surface to the upper atmosphere through convection and latent heating.

When an El Niño causes excess heating in the tropical Pacific upper atmosphere, the air flow toward the poles becomes more vigorous. The change in the strength of the Hadley circulation leads to modifications in the circulation patterns worldwide, including, for example, the position of the jet stream that flows from west to east over the North Pacific in winter months. El Niño tends to lead to an elongated jet stream that can extend all the way to North America and bring an above-average supply of storms across the southern part of the United States.

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Quelle: NOAA ENSO Blog
 

 

Temperatur

Generell ist die Wärme, die als Folge hochreichender tropischer Konvektion in der Troposphäre freigesetzt wird, eine der wichtigsten Antriebskräfte für die planetarische Zirkulation. So verstärkt die erhöhte Meeresoberflächentemperatur im tropischen Pazifik Verdunstung und Konvektion und letztlich auch die meridionale Hadley-Zirkulation. Die beim Aufsteigen der Luftmassen erfolgende Kondensation setzt in der mittleren und oberen Troposphäre Wärme frei. Diese Energie wird mit der Hadley-Zirkulation polwärts transportiert, sodass auch die außertropischen Windströmungsmuster von El Niño beeinflusst werden.

Lageveränderungen dieser tropischen Wärmequellen während El Niño führen daher zu weitreichenden Änderungen der Wind- und Witterungsmuster außerhalb des tropischen Pazifiks.

Beispielsweise werden die Westwinde der mittleren Breiten intensiviert, besonders im Winter. In verschiedensten Teilen der Erde können Dürren, Überschwemmungen, ungewöhnliche Sturmereignisse, Hitzewellen und andere Wetterextreme mit ernsten sozialen, ökonomischen und gesundheitlichen Auswirkungen ebenso die Folge der geänderten Strömungsmuster sein, wie auch positive Auswirkungen, z.B. milde Winter in Nordamerika.

Ferner besteht während einer El-Niño-Phase in den Wintermonaten die Tendenz zu überdurchschnittlich warmen Bedingungen in Süd- und Südostasien, im Süden Afrikas sowie im Nordosten Nordamerikas, während im Süden Nordamerikas zu kühle Witterung erwartet wird.

Häufig tragen El Niño-Jahre dazu bei, das globale Jahresmittel der Temperatur anzuheben, zuletzt 2015 beim El Niño von 2015/16. Sein Beitrag wird aber nur auf 8-10 % geschätzt. Für den erwarteten neuen Jahresrekord für 2016 geht man von einem El Niño-Beitrag von 25 % aus (Earth Institute 2016).

Veränderungen der globalen Temperatur, wie auch die Wahrscheinlichkeit von ENSO-Ereignissen sind auch eng verknüpft mit dem Zustand der Pazifischen Dekaden-Oszillation (PDO), einem Muster der Ozeantemperaturen das sich alle 20-30 Jahre umkehrt. Wenn die PDO negative Werte aufweist, kommt es verstärkt zu La Niñas, bei positiven Werten zu mehr El Niños.

 

Globale Erwärmung

Im Rahmen der globalen Erwärmung erwärmt sich der Ostpazifik voraussichtlich mit etwa 3°C bis zum Jahr 2100 sehr viel stärker als der Westpazifik, dessen Temperatur sich nur um etwa 1°C erhöht. Manche Klimatologen kommen mit modellbasierten Studien zu dem Schluss, dass El Niño-ähnliche Situationen künftig sehr viel häufiger auftreten werden, falls der weltweite Ausstoß von Treibhausgasen, vor allem des CO2, nicht drastisch gesenkt wird. Insbesondere geht man von einer Häufung extremer El Niños aus (W. Cai et al. 2014). Die Hypothese ist umstritten, insbesondere als die präzisen Beobachtungsreihen lediglich einige Dekaden alt sind und man sich der natürlichen Variabilität von ENSO über längere Zeitabschnitte bewusst sein muss.

El Niño and Climate Change

"We have to think climate change will influence El Niño in some way and will impact its impacts. “But how El Niño events themselves change because of global warming? It’s hard to say, and harder to observe because there is so much variation in El Niño by itself from decade to decade. It’s a tough question to answer."

Quelle: Lisa Goddard IRI (2016)

Zu Anfang dieses Jahrhunderts wurde von Klimaskeptikern - vor allem bezogen auf die Zeit von 1998 - 2013 - eine Pause des globalen Erwärmungstrends (warming hiatus) behauptet, was auf den starken Widerspruch vieler Wissenschaftler stieß. Insbesondere der fünfte Sachstandberichts der IPCC weist darauf hin, dass die globalen durchschnittlichen Oberflächentemperaturen eine „ausgeprägte dekadische und jährliche Variabilität“ zeigen. Aufgrund natürlicher Schwankungen sind Analysen, die sich auf kurze Datenreihen stützen, „in hohem Maße vom gewählten Anfangs- und Enddatum abhängig“ und würden aus diesem Grunde den langfristigen Trend nicht widerspiegeln. (IPCC 2013)

Die natürliche Eigenschaft des Weltklimas, einen schwingenden Temperaturverlauf zu zeigen, wird unter anderem durch die Atlantische Multidekaden-Oszillation (AMO), die Pazifische Dekaden-Oszillation (PDO) und die El Niño-Southern Oscillation (ENSO) hervorgerufen. So kann beispielsweise das Auftreten von El Niño- bzw. La Niña-Ereignissen die globale Durchschnittstemperatur von einem Jahr auf das andere um 0,2 K erhöhen beziehungsweise absenken und für wenige Jahre den jährlichen Erwärmungstrend von etwa 0,02 K überdecken aber auch verstärken. Bei La-Niña-Ereignissen wird Wärme in tiefere Ozeanschichten (>300 m) befördert, wie man anhand von Messungen bestätigen und mit Hilfe von Klimasimulationen nachvollziehen konnte. (Wikipedia 27.8.2016)

In der Tat überwogen während der o.g. Periode La Niña-Muster über dem tropischen Pazifik, so dass man in dieser Rahmenbedingung eine Teilursache der vermeintlichen Erwärmungspause sieht.

Ein Blick in die Klimageschichte zeigt, dass eine Erwärmung und Dürren auf der Nordhemisphäre in der Zeit von 950 bis 1250 mit einem El Niño-Muster im Pazifik einherging, welches von 1350 bis 1900 in ein La Niña-ähnliches Muster umschwang.

 

Niederschlag

Die folgenden Karten des Met Office geben einen ersten globalen Überblick über die wichtigsten Auswirkungen bezüglich der saisonalen Niederschläge und der bodennahen Lufttemperaturen bei El Niño- und La Niña-Ereignissen. Es gilt zu beachten, dass jedes ENSO-Ereignis verschieden ist und zusammen mit anderen Klimaereignissen auftritt. Nicht alle verzeichneten Auswirkungen treten bei allen Ereignissen auf, und die realen Auswirkungen müssen auch nicht auf die vermerkten Regionen beschränkt sein. Insofern dürfen derartige Karten nicht als Vorhersage für ein aktuelles Ereignis angesehen werden, sondern vielmehr als Hinweis auf Gebiete, in denen nach historischer Erfahrung Auswirkungen wahrscheinlich sind.

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Auswirkungen von El Niño auf die Temperatur

Auswirkungen von El Niño auf den Niederschlag

Our analyses for the temperature impact maps made use of monthly-average near-surface land temperature data from the National Centers for Environmental Prediction atmospheric re-analysis (1948-2011) and the CRUTEM4 gridded observational analysis (1850-2010).

For the precipitation impact maps, our analyses made use of the University of East Anglia Climatic Research Unit 1900-1998 monthly precipitation dataset and the Global Precipitation Climatology Project 1979-2010 monthly gridded precipitation dataset.

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Quelle: Met Office

Bitte beachten Sie folgende Hinweise zu den Karten:

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Auswirkungen von La Niña auf die Temperatur

Auswirkungen von La Niña auf den Niederschlag

Our analyses for the temperature impact maps made use of monthly-average near-surface land temperature data from the National Centers for Environmental Prediction atmospheric re-analysis (1948-2011) and the CRUTEM4 gridded observational analysis (1850-2010).

For the precipitation impact maps, our analyses made use of the University of East Anglia Climatic Research Unit 1900-1998 monthly precipitation dataset and the Global Precipitation Climatology Project 1979-2010 monthly gridded precipitation dataset.

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Quelle: Met Office

Bei El Niño-Ereignissen werden die unter Neutralbedingungen üblichen Muster der tropischen Niederschläge und der Atmosphärenzirkulation gestört. Dies ist die Folge der verstärkten Erwärmung der tropischen Atmosphäre über dem zentralen und östlichen Pazifik

Während des nordhemisphärischen Herbstes und Winters hat El Niño meist seine stärkste Ausprägung. Zu dieser Zeit sorgt er typischerweise in den südlichen Teilen von Nord- und Südamerika, an der peruanischen Pazifikküste, auf den Galapagosinseln, im Osten Afrikas und in Südostchina für ergiebigere Niederschläge. Gleichzeitig regnet es im Süden Afrikas, Nordosten Südamerikas bis zur Karibik, in Australien, Hinterindien, Indonesien und auf den Philippinen weniger als üblich.

Tritt ein El Niño bereits oder noch im Frühjahr oder Sommer auf, so fällt der indische Sommermonsun trockener als üblich aus. Auf die Niederschläge in Kalifornien und im Süden Afrikas hat ein El Niño im nordhemisphärischen Sommer keinen wesentlichen Einfluss, da dies dort eine vergleichweise regenarme Zeit ist. Durch die geringeren Niederschlagsmengen beispielsweise im südlichen Afrika und Australien steht weniger Wasser zum Speichern für die nachfolgende Trockenzeit zur Verfügung. Regionen mit anomal starken Niederschlägen können unter Überflutungen und Erdrutschen zu leiden haben. (Ziese et al. 2015)

Summierte Niederschläge der Monate Februar 2015 und 2016 über dem Meer

Im Winter 2014/15 fiel die Hauptmenge des äquatornahen Niederschlags über dem Pazifik westlich von 180°, wohingegen das Hauptniederschlagsgebiet im Februar 2016 aufgrund des El Niño-bedingt wärmeren Wassers weiter östlich lag.

Die Daten stammen von NASAs Integrated Multi-Satellite Retrievals for GPM (IMERG), das die Daten mehrerer Umläufe des Satelliten GPM und von ca. 10 Partnersatelliten alle 30 Minuten zu einem gemeinsamen Produkt zusammenführt.

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Quelle: NASA/JPL
 

Auch während La Niña-Ereignissen werden die unter Neutralbedingungen üblichen Muster der tropischen Niederschläge und der Atmosphärenzirkulation gestört. Die anomal kühlen Wassermassen im äquatorialen Zentralpazifik bewirken eine Unterdrückung von Konvektion, Bewölkung und Niederschlag in dieser Region, insbesondere während des nordhemisphärischen Winters und Frühlings. Gleichzeitig ist der Niederschlag über Indonesien, Malaysia und Nordaustralien erhöht. Auch ist die Walker-Zirkulation mit ihren östlichen Winden in Bodennähe zu diesen Jahreszeiten deutlich intensiviert, da das Druckgefälle zwischen dem anomal kühlen Ostpazifik und dem Westpazifik verstärkt ist.

Höhere Niederschläge werden bei La Niña auch im südöstlichen Afrika und in NO-Brasilien während des Nordwinters beobachtet. Die Niederschläge des indischen Sommermonsuns weisen tendenziell höhere Mengen auf, vor allem in NW-Indien. Trockenere Verhältnisse als üblich werden bei Kaltereignissen entlang der Westküste des tropischen Südamerika beobachtet, sowie in den subtropischen Breiten Nordamerikas (Golfküste) und von Südamerika (südliches Brasilien bis zentrales Argentinien) zu ihren jeweiligen Wintermonaten.

Bleibt man im Bereich des Pazifiks und Indiks, so ist festzuhalten, dass die östwärtige Verlagerung der Niederschlagsgebiete entlang des Äquators während eines El Niño in Indien, Australien, Indonesien und benachbarten Staaten Dürren auftreten. Andererseits werden die Inselstaaten des zentralen Pazifiks und der Westküste Südamerikas von Starkniederschlägen heimgesucht.

Kurzfristig können durch den von El Niño-verursachten Niederschlag Wüsten grün werden oder Seen mit Fischreichtum in ariden Gebieten entstehen (z.B. Peru).

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Abweichungen des Niederschlags während des letzten starken El Niño vom Durchschnitt (1980-2004)

in mm/Monat (Monate Dezember 1997, Januar 1998, Februar 1998)

Die Grundlagen für dieses kombinierte Datenprodukt sind Messungen von Wetterstationen bzgl. der Landflächen sowie Satellitenbeobachtungen bzgl. der Meeresflächen.


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Für eine entsprechende Darstellung des La Niña-Ereignisses 1999/2000 hier klicken!

Quelle: Deutscher Wetterdienst / GPCC, persönl. Mitteilung
 

Das beim Deutschen Wetterdienst angesiedelte Global Precipitation Climatology Centre (Weltzentrum für Niederschlagsklimatologie, WZN) hat eine eindrucksvolle Grafik zur Korrelation zwischen Southern Oscillation Index und den Niederschlagswerten für verschiedene tropische Regionen erstellt (vgl. Abb. unten).

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Zeitreihe der Werte des Southern Oscillation Index im Vergleich zu den Niederschlagsmengen in verschiedenen tropischen Regionen

 

 

 

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Quelle: GPCC (pers. Mitteilung)
 

Gleichfalls hat das WZN Niederschlagsanalysen am Beispiel des El Niño - Ereignisses 1997/98 für den DWD Klimastatusbericht 1998 durchgeführt.

Zwar lassen sich bestimmte Grundmuster bei der räumlichen Verteilung verschiedener Fernwirkungen (Dürren, Starkniederschläge, Stürme, usw.) feststellen, doch können in einzelnen Gebieten oder Teilgebieten z.T. gegensätzliche Erscheinungen bei verschiedenen El Niños auftreten.

Im Bereich der ozeanographischen Forschung ist für El Niño-Episoden eine enge Korrelation zwischen der anomalen Erwärmung im Ostpazifik und einer solchen im südwestlichen Indischen Ozean nachgewiesen.

Weitere Informationen

 

Konvektion

Die Verbindung zwischen Southern Oscillation und Niederschlag zeigt sich u.a. in der Menge an langwelliger Strahlung, welche die Atmosphäre verlässt. Bei klarem Himmel kann ein großer Teil der von der Erdoberfläche an die Atmosphäre abgegebenen Langwellen-Strahlung ins Weltall entweichen. Bei bewölktem Himmel wird ein Teil dieser Strahlung am Entweichen gehindert. Satelliten sind in der Lage, die Menge der ausgehenden Langwellen-Strahlung zu messen, und von diesen Beobachtungen kann das relative Ausmaß der Konvektion abgeschätzt werden.

 

Kohlendioxid

Dies kann bedeutende Auswirkungen auf verschiedene Ökosysteme haben. So kann ein terrestrisches Ökosystem von einer CO2-Senke zu einer CO2-Quelle werden, was amerikanische Wissenschaftler zwischen 1980 und 1994 anhand eines biogeotechnischen Modells und Messungen in den Wäldern und Savannen des Amazonasbeckens entdeckten (Nature, Bd. 396, S. 619, 1998). Aus dem Amazonasbecken können in einem El Niño-Jahr bis zu 200 Mio. t des Treibhausgases CO2 emittiert werden. Der Grund liegt in den geringeren Niederschlägen.

Andererseits führt ein starker El Niño zu einem beträchtlichen Rückgang der CO2-Emissionen aus dem äquatorialen Pazifik. Im Gegensatz zu den meisten Meeresteilen ist der äquatoriale Pazifik üblicherweise eine CO2-Quelle. Ursachen sind die CO2-reichen Tiefenwässer, die hier an die Oberfläche gelangen und die geringe biologische Aktivität. Forscher schätzen, dass im Laufe eines Jahres während des El Niño-Ereignisses von 1997/98 700 Millionen Tonnen CO2 weniger emittiert wurden als im vorausgegangenen Jahr. Dies entspricht der Häfte der gesamten US-amerikanischen CO2-Emissionen aus der Verbrennung von fossilen Brennstoffen.

Ein weiterer Aspekt in der Diskussion um die CO2-Bilanz betrifft die mit Rodungen zusammenhängenden Waldbrände in Indonesien. Häufig dient die Waldvernichtung der Anlage von Palmölplantagen. Das dort produzierte Palmöl wird unter anderem Kraftstoffen in Europa zugesetzt, um den Anteil regenerativer Energien zu erhöhen. Damit werden war durch das "bio-fueling" in Europa rein rechnerisch die CO2-Emissionen reduziert, in der globalen Bilanz aber bestenfalls verlagert und die Aufnahme von CO2 zusätzlich reduziert, da die rodungsbedingt fehlenden Wälder als CO2-Senke wegfallen. (Ziese et al. 2015)

Weitere Informationen: