Ausgabe: 1/2010, Seite 36   -  Erde & Weltall

CHRISTKIND AUF ABWEGEN

Schöne Bescherung: El Niño ist zurück, die weihnachtliche Klima-Anomalie im tropischen Pazifik. Doch diesmal ist alles anders als sonst. Und das verheißt nichts Gutes.

von Ute Kehse
 

Die Ankunft des „Christkinds“ kündigte sich schon früh im Jahr an. Mitte Januar 2009 kam die Botschaft von 70 Messbojen mitten im Pazifik. Deren Fühler unter der Wasseroberfläche registrierten steigende Wassertemperaturen. Das hieß: „El Niño“ naht, das Christkind, die warme Phase der „El Niño-Southern Oscillation“ (ENSO). Diese Schwingung lässt Luft und Wasser im äquatorialen Pazifik in unregelmäßigen Abständen zwischen den beiden Extremzuständen „El Niño“ und „La Niña“ pendeln. Peruanische Fischer, die um die Weihnachtszeit alle paar Jahre eine Zeit lang immer wieder mit leeren Netzen nach Hause zurückkehren mussten, gaben der warmen Phase schon vor über 100 Jahren ihren Namen – nicht ohne Sarkasmus, schließlich vertrieb El Niño mit seinen warmen Wassertemperaturen die Fische vor der Küste. Regiert dagegen La Niña („die Kleine“), ist das Wasser in großen Teilen des äquatorialen Pazifiks um bis zu vier Grad Celsius kälter als im Durchschnitt.

Dann grassierte die Malaria

Die Welt wartet mit bangen Gefühlen darauf, was das Christkind in diesem Jahr für Geschenke bringt. Vielen ist der verheerende El Niño des Winters 1997/98 noch gut in Erinnerung. In Peru gingen die heftigsten Regengüsse seit Menschengedenken nieder. Flüsse traten über die Ufer und verschlangen Häuser und ganze Siedlungen. In einer Wüste entstand plötzlich der zweitgrößte See Perus: 145 Kilometer lang, 20 Kilometer breit, und im Schnitt 3 Meter tief. In den Nachbarländern Ecuador und Kolumbien bildeten zahlreiche Wassertümpel eine ideale Brutstätte für Mücken. Mit üblen Folgen: Im nächsten Jahr grassierte die Malaria.

Auch in Ostafrika regnete es so heftig wie selten, anschließend breiteten sich neben Malaria auch Cholera und Rift-Valley-Fieber aus. Südost-Asien litt dagegen unter katastrophalen Dürren: Auf Sumatra, Borneo und in Malaysia brannten monatelang die Regenwälder. Der Rauch war so stark, dass die Autofahrer selbst mittags ihre Scheinwerfer anschalten mussten. El Niños Wetterkapriolen waren für Tausende von Toten und Schäden in Höhe von 35 bis 45 Milliarden US-Dollar verantwortlich. Und dieses Jahr? Die Klimaforscher der amerikanischen Wetterbehörde NOAA erwarten kein Extremereignis, sondern einen mittelstarken Verlauf. Sicher ist das nicht: Einige Vorhersage-Modelle prognostizieren eine Rekord-Erwärmung des Pazifiks um bis zu 2,8 Grad. Noch im Frühjahr und Sommer dümpelten die Wassertemperaturen nur wenige Zehntel Grad über dem Durchschnitt, doch Mitte November, bei Redaktionsschluss, nahm El Niño Fahrt auf. In einem riesigen Meeresstreifen, größer als die gesamte Europäische Union, lagen die Wassertemperaturen nun schon mehr als 1,5 Grad über dem Normalwert. Starke Westwinde im zentralen Pazifik fachten die Erwärmung weiter an, in Australien und Indonesien waren die Vorboten kommender Trockenheit zu spüren.

Schon im Spätsommer, nach den ersten Vorhersagen, begannen viele Länder rund um den Pazifik, sich auf die kommenden Plagen vorzubereiten. Die indonesische Regierung ließ Staudämme instand setzen, um vor der Dürre so viel Wasser wie möglich zu speichern. Auch auf den Philippinen machte das Landwirtschaftsministerium Geld für Bewässerungsprojekte locker. Experten rieten, schnellwachsende und trockenheitsresistente Reissorten anzubauen und in den Wäldern keine Feuer anzuzünden. In Kenia wurde die Bevölkerung durch Ausbildungsprogramme und Übungen auf die Gefahren vorbereitet, und in Kalifornien lagerte man vorsichtshalber schon einmal Sandsäcke in flutgefährdeten Bereichen.

Doch diese Vorbereitungen könnten in die falsche Richtung laufen. Denn was sich im Herbst im Pazifik zusammenbraute, war kein klassischer El Niño. „Es ist ein sehr ungewöhnliches Ereignis“, sagt Lisa Goddard vom International Research Institute for Climate Prediction an der Columbia University im US-Staat New York. „Die Erwärmung im äquatorialen Pazifik verläuft ziemlich chaotisch.“ Auch William Kessler vom Pacific Marine Environmental Laboratory der US-Wetterbehörde NOAA in Seattle vermisst die breite Zunge überdurchschnittlich warmen Wassers, die sich während eines El Niños vor der Küste Südamerikas ausbildet. „Es sieht mehr wie ein zentralpazifisches Ereignis aus“, sagt Kessler. Normalerweise erwärmt sich der Ozean in der El Niño-Phase am stärksten im Osten. Doch im späten Herbst 2009 befand sich das wärmste Wasser im Westen des Pazifiks, mehrere Tausend Kilometer von Südamerika entfernt. Vor Peru sanken die Temperaturen dagegen zeitweise unter den Durchschnittswert – untypisch für einen traditionellen El Niño.

Hurrikan-Schutz Aufgehoben

Womöglich entwickelt sich im Zentralpazifik eine Art Pseudo-El Niño. Forscher nennen das neue Phänomen, das erst in den letzten Jahren aufgespürt wurde, „Datumslinien-El Niño“ (weil die stärkste Erwärmung in der Nähe der Datumslinie beim 180. Längengrad auftritt), „Zentralpazifik-El Niño“ oder „El Niño Modoki“ (von japanisch „gleich, aber anders“). Die Fernwirkungen dieses Stiefbruders vom „Christkind“ sind nicht weniger zerstörerisch, aber teilweise genau umgekehrt wie bei einem klassischen El Niño. In Peru und Kolumbien fallen die El Niño-typischen Regengüsse aus: Das Tiefdruckgebiet, das sonst mit der warmen Wassermasse nach Südamerika zieht, bleibt bei El Niño Modoki im Zentralpazifik. In Australien vermindert sich der Niederschlag erheblich stärker als in normalen El Niño-Jahren, oft kommt es zu einer extrem kurzen Regenzeit. In einigen Regionen, die sonst von El Niño nicht viel zu spüren bekommen, spielt das Wetter während eines El Niño Modoki dagegen verrückt. In Japan und Ostasien etwa kommt es zu Dürren und Hitzewellen.

Ein besonders misslicher Nebeneffekt von El Niño Modoki zeigt sich im Atlantik. Der böse Stiefbruder hebt den Hurrikanschutz auf, den El Niño dort gewährt. Wahrscheinlich stören starke Winde in der oberen Atmosphäre in El Niño-Jahren die Entwicklung tropischer Stürme im Atlantik. Anders bei El Niño Modoki, berichteten Forscher um Peter Webster vom Georgia Institute of Technology kürzlich in der Zeitschrift Science. Im El Niño-Modoki-Jahr 2004 kam es beispielsweise zu zwölf tropischen Stürmen, darunter „Ivan“, einem der stärksten Hurrikane im Atlantik seit Beginn der Wetteraufzeichnungen. Insgesamt verursachten die Stürme etwa genauso große Schäden wie der Super-El Niño von 1997.

El Niño – oder sein StiefBruder?

In Zukunft sind diese untypischen El Niños häufiger zu erwarten, berichteten Forscher um Sang-Wook Yeh vom Korea Ocean Research and Development Institute kürzlich in der Zeitschrift Nature. Die Wissenschaftler stellten fest, dass es zwischen 1850 und 1990 insgesamt 32 normale El Niños und 7 El Niño Modokis gab. Nach 1990 ereigneten sich nur noch 3 normale El Niños, aber 6 El Niño Modokis. Modellrechnungen des Teams ergaben, dass der Stiefbruder in einem wärmeren Klima viel häufiger käme als in der Vergangenheit.

Die El Niño-Vorhersagen, zum Beispiel von der US-Klimabehörde NOAA, unterscheiden zurzeit noch nicht zwischen einem „echten“ und einem Pseudo-El Niño. Dementsprechend unzuverlässig sind die Prognosen für die Witterungsbedingungen in einzelnen Regionen. Derzeit gibt die NOAA meist im Juli die erste Vorhersage ab, ob zu Weihnachten El Niño oder La Niña auftauchen wird. Diese Vorhersage ist Gold wert – wenn sie stimmt. Wer schon im Voraus weiß, dass Trockenheit oder ergiebige Niederschläge bevorstehen, kann sich darauf genauso gut vorbereiten wie auf den Wechsel der Jahreszeiten. Reiche Industrienationen wie die USA profitieren naturgemäß am meisten von den Prognosen. In Kalifornien konnte man sich beispielsweise 1997 so gut auf die starken Regenfälle des Super-El Niños einstellen, dass die Schäden nur halb so hoch ausfielen wie 1982/83, als ebenfalls ein starker El Niño wütete – allerdings unangekündigt. Auch in weniger entwickelten Ländern wie Peru zahlen sich korrekte Vorhersagen aus. Dort lassen sich durch den Anbau passender Getreidesorten wenigstens die Ernteausfälle mindern.

Starke El Niños wie der von 1997 lassen sich besser vorhersagen als schwächere Episoden. Der letzte, schwache El Niño von 2006 wurde beispielsweise erst im August erkannt. Den Modellierern steht zudem eine „Barriere“ im Frühjahr im Weg: Vor dem Monat Mai lässt sich die künftige Entwicklung im Pazifik kaum erkennen, denn die Pendelbewegung zwischen El Niño und La Niña kann bei gleichen Bedingungen in die eine oder in die andere Richtung ausschlagen. Prognosen in den Anfangsmonaten eines Jahres sind daher notorisch unzuverlässig, meint Mojib Latif vom Leibniz-Institut für Meeresforschung an der Universität Kiel. Er hält Vorwarnzeiten von mehr als sechs Monaten auch in Zukunft für unrealistisch. Für El Niño Modoki existiert die Frühjahrsbarriere allerdings nicht, wie Peter Webster betont: „Dieser neue El Niño-Typ lässt sich besser vorhersagen, warum auch immer. Die Vorwarnzeit für Hurrikane könnte sich dadurch vergrößern.“

Für die Olympischen Winterspiele im Februar 2010 in Vancouver bedeutet die Ankunft des Pseudo-Christkindes dagegen nichts Gutes. El Niño Modoki beschert dem Südwesten Kanadas üblicherweise einen besonders niederschlagsarmen, warmen Winter, berichteten japanische Forscher kürzlich in der Zeitschrift Climate Dynamics. Doch die Veranstalter der Spiele sind vorbereitet, sie fürchten weder Schneemangel noch Tauwetter. Entlang der Pisten sind zahlreiche Schneekanonen positioniert. Bei Bedarf kann der Kunstschnee in größeren Mengen eingelagert und kurz vor einem Start auf der Rennstrecke verteilt werden. Dank spezieller Zusätze schmilzt der künstliche Pistenbelag erst bei zwei bis drei Grad Celsius. ■


UTE KEHSE, Geophysikerin und freie Wissenschaftsjournalistin, ist froh, dass das Christkind in unseren Breiten so friedlich gestimmt ist.

KLIMASCHAUKEL IM PAZIFIK

Die Luftdruck-Anomalie ist ein Maß dafür, ob im pazifischen Raum El-Niño-Bedingungen herrschen und wie stark ein El Niño ist. Sie wird ermittelt aus der Abweichung der Differenz des über einen Monat gemittelten Luftdrucks zweier Messstationen im westlichen Pazifik vom langjährigen Durchschnittswert. Die oben dargestellte Kurve entstand durch den Vergleich von Messwerten an Wetterstationen auf Tahiti und im nordaustralischen Darwin. Negative Ausschläge kennzeichnen El Niño-Verhältnisse, positive sind charakteristisch für La Niña – das klimatische Gegenstück zu El Niño. Besonders starke El Niños traten im 20. Jahrhundert Anfang der 1940er-Jahre sowie in den Jahren 1982/83 und 1997/98 auf. Die Daten vor 1935 sind sehr unsicher.

Mittlere Luftdruckanomalie ermittelt aus dem Vergleich der Mess-Stationen auf Tahiti und Darwin/Australien



EL NIñO SORGT WELTWEIT FÜR WETTER-CHAOS

Die „El Niño-Southern Oscillation“ (ENSO) ist die stärkste natürliche Klimaschwankung auf der Erde. Ihre wichtigsten Protagonisten sind eine riesige Ansammlung von 28 bis 30 Grad warmem Wasser, der „West Pacific Warm Pool“, und die Südost-Passatwinde.

In normalen Zeiten treibt der Passat das warme Oberflächenwasser nach Westen, wo es sich vor Australien und Indonesien staut. Ständig hängt ein stürmisches Tiefdruckgebiet mit Gewittern und dichten Regenwolken über dem warmen Wasser. Vor der Küste Südamerikas quillt dagegen kühles Wasser aus der Tiefe auf. Hier sinkt trockene Luft ab, es herrscht eine permanente Hochdruck-Wetterlage. Der Druckunterschied hält wiederum die Passatwinde aufrecht – ein Henne-Ei-System.

Doch alle zwei bis sieben Jahre kippt das Gleichgewicht. Wenn der Wind im Westpazifik im Frühjahr wochenlang von West nach Ost bläst und das warme Wasser in langen Wellenbewegungen Richtung Osten treibt, verringert sich das Temperaturgefälle im Meer. Der Luftdruckunterschied sinkt, und die Passatwinde erlahmen. Schließlich erwärmt sich das Meerwasser vor Südamerika um die Weihnachtszeit auf bis zu 28 Grad. Dann regiert El Niño mit all seinen Nebenwirkungen. Das Sturmtief liegt nun über Peru. In Indonesien bleibt der Niederschlag dagegen aus. Doch die Störung ist nicht von Dauer. Das warme Wasser aus dem Westpazifik fließt polwärts ab, bis der Hitzestau abgebaut ist. Dann kühlt sich der Ostpazifik erneut ab, und die Passatwinde bauen sich in alter Stärke auf. Der Pazifik schwingt nun einer besonders kalten Phase entgegen, La Niña.

Dass El Niño auch in entfernten Teilen der Welt für Chaos sorgt, liegt an der Wanderung des westpazifischen Tiefdruckgebiets. Dadurch verlagern sich auch anderswo Hochs und Tiefs sowie die Jetstreams in der hohen Atmosphäre. In Ostafrika kommt es häufig zu Überschwemmungen, in Indien eher zu Dürren. Selbst Europa, zeigen neueste Forschungsergebnisse, bekommt den Atem El Niños zuweilen zu spüren: Britische Forscher machen die Klima-Anomalie für besonders harte Winter in Finnland und Russland verantwortlich.



KEINE BESCHERUNG IM ATLANTIK

Die Antriebskräfte für einen El Niño gibt es an sich auch im Atlantik: Passatwinde, aufquellendes Wasser im Osten vor Afrika und eine warme Wassermasse im Westen. Doch es besteht ein wichtiger Unterschied zwischen den beiden Ozeanen: ihre Größe. Der Pazifik ist mehr als doppelt so breit wie der Atlantik, zwischen Australien und Südamerika liegen über 12 000 Kilometer, zwischen Afrika und Südamerika aber nur etwa 6000 Kilometer. Dadurch können sich wellenförmige Veränderungen im Pazifik wesentlich besser zu einer starken Schwingung aufschaukeln als im Atlantik.

Solche Unterwasser-Wellen bauen sich zum Beispiel auf, wenn der Wind in einem großen Bereich des Pazifiks einige Wochen lang ständig aus einer Richtung bläst. Dabei handelt es sich nicht um die typische Meeresbrandung, sondern um langsame, großflächige Bewegungen unter der Wasseroberfläche, die zum Beispiel Veränderungen von Temperaturen oder Strömungen innerhalb von Monaten über Tausende von Kilometern transportieren. Um den Pazifik zu durchqueren, brauchen solche Wellen in der Regel drei bis zwölf Monate. Der Stille Ozean passt sich daher nur träge an wechselnde Bedingungen an, weshalb sich das ganze System wesentlich weiter vom Gleichgewicht entfernen kann als der Atlantik. Dort brauchen die Wellen nur etwa einen Monat von einer Seite auf die andere, und zwischen Ost und West können sich deshalb nicht so starke Temperaturunterschiede aufbauen. Der atlantische Warmwasservorrat ist zudem wesentlich kleiner als der pazifische und reicht nicht aus, um das weltweite Wetter stark durcheinander zu wirbeln.



MEHR ZUM THEMA

LESEN

Julien Emile-Geay EL NIÑO AND THE EARTH’S CLIMATE VDM Verlag Dr. Müller, 2008, € 68,– (in Englisch)

Cesar Caviedes EL NIÑO Klima macht Geschichte PRIMUS 2005, € 12,90 (vergriffen, noch antiquarisch erhältlich)

INTERNET

Satellitenbeobachtungen der jüngsten El Niño-/La Niña-Ereignisse vom Jet Propulsion Laboratory der NASA: sealevel.jpl.nasa.gov/science/ jason1-quick-look/

El Niño-Folgen, dokumentiert von der NOAA: www.pmel.noaa.gov/tao/elnino/ impacts.html

Informationen zur Klimaanomalie im Pazifik: www.elnino.info

Aktuelle El Niño-Modoki-Situation: www.cpc.noaa.gov/products/precip/CWlink/MJO/enso.shtml

Überblick über die El Niño-Forschung: www.csa.com/discoveryguides/prednino/overview.php



DER MILDE VATER

Vieles spricht dafür, dass die Erde auf eine Warmzeit zusteuert, wie sie schon einmal vor Millionen Jahren herrschte – mit „El Padre“, einem Dauer-El Niño.

Das Erdzeitalter Pliozän war die letzte durchgehend warme Phase, bevor die Erde immer wieder in Eiszeiten erstarrte. Der Kohlendioxid-Anteil der Luft war vor 2,7 bis 5 Millionen Jahren etwa genauso hoch wie heute. Die Landmassen verteilten sich ganz ähnlich über den Erdball, und die Sonne schien genauso stark. Trotzdem war es im Schnitt drei Grad wärmer, und der Meeresspiegel lag 25 Meter höher. Im Pazifik herrschten permanent El Niño-Bedingungen: Das Meer vor der Westküste Südamerikas war bis vor etwa vier Millionen Jahren fast genauso warm wie der westliche Pazifik vor Australien, und die Passatwinde bliesen nur schwach. Auch andere Gegenden der Welt waren von El Niño-Wettermustern geprägt: In Mexiko und Florida war es kühler und nasser, im Westen Nordamerikas trockener und milder. Forscher nennen den Dauer-El Niño „El Padre“, „der Vater“.

Ist diese Welt ein Modell der Zukunft, wenn sich das Klimasystem auf Treibhaus umgestellt hat? Oder gibt es andere Ursachen für die vorzeitliche Wärme? Und warum kühlte sich der Planet anschließend ab? In jüngster Zeit haben Forscher viele Puzzleteile zusammengetragen, um die Geschichte des Pliozän zu rekonstruieren. Die entscheidende Veränderung, die „El Padre“ und das milde Klima beendete, spielte sich wohl an der Meerenge von Panama ab. Zu Beginn des Pliozän strömte zwischen Nord- und Südamerika noch Wasser aus dem Pazifik in den Atlantik und glich Salzunterschiede zwischen den Ozeanen aus, sagt Ralf Tiedemann vom Alfred-Wegener- Institut für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven. „Doch vor 4,2 Millionen Jahren hatte sich dieser Seeweg dann so weit verflacht, dass kaum noch Wasser durchkam.“

Dadurch wurde das Wasser in der Karibik salziger. Als Folge verstärkte sich der Golfstrom im Atlantik und damit auch die „thermohaline Zirkulation“. Diese durch Salz- und Temperaturunterschiede angetriebene weltweite Umwälzung der Ozeane transportiert warmes, salzreiches Wasser aus den Tropen in hohe Breiten, wo es sich abkühlt und absinkt. Das Tiefenwasser quillt vor den Küsten der Kontinente wieder auf und kühlt die niedrigen Breiten. „Bevor sich der Seeweg schloss, war die thermohaline Zirkulation so schwach, dass das kalte Tiefenwasser nirgendwo in die Nähe der Oberfläche kam“, erklärt Tiedemann. Die Kaltwasserzunge, die heute normalerweise vor Südamerika liegt, existierte damals noch nicht. Auch vor Kalifornien und Westafrika quoll kein kaltes Wasser auf. Ein Grund für die ungewöhnliche Wärme des Pliozän wäre demnach, dass die Ozeane nicht so effektiv als Wärmepumpe arbeiteten wie heute. Das an den Polen gekühlte Tiefenwasser blieb unten und konnte die Tropen nicht temperieren.

Laut Tiedemann verlagerte sich vor 4,2 Millionen Jahren die Grenzschicht zwischen dem kalten Tiefenwasser und dem warmen Oberflächenwasser vor Südamerika in flachere Bereiche, weil die thermohaline Zirkulation in Schwung kam. Zu einer weiteren kritischen Veränderung kam es vor 3,3 Millionen Jahren: Auf der Nordhalbkugel wuchsen erste Gletscher. Das wirkte sich wahrscheinlich auf die Passatwinde aus. Sie frischten zunehmend auf und trieben das kalte Tiefenwasser vor Südamerika in die Nähe der Oberfläche, so wie es heute der Normalzustand ist. Dadurch baute sich erstmals ein Temperaturunterschied zwischen dem Ost- und dem Westpazifik auf. Die Passatwinde bliesen noch kräftiger – und die Kältezunge vor Südamerika blieb ständig bestehen. Mit „El Padre“ ging es zu Ende. ■




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