Die Nordatlantische Oszillation und die El Nino Southern Oszillation ( )

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1 Eberhard Karls Universität Tübingen Geographisches Institut Sommersemester 2008 HS Klimawandel, Klimageschichte der Erde, Klimatologie Leitung: PD Dr. Stefan Klotz Hausarbeit zum Thema Die Nordatlantische Oszillation und die El Nino Southern Oszillation ( ) Berit Friedrich Forchenstr Walddorfhäslach 8. Semester Geographie (LA) 8. Semester Deutsch (LA) 1

2 Inhalt 1 Einleitung S.3 2 Die El Niño Southern Oszillation (ENSO) S Normalzustand S El Niño S Häufigkeit und Messmethoden S Auswirkungen S La Niña S Häufigkeit S.13 3 Die Nordatlantische Oszillation (NAO) S Häufigkeit S.16 4 Zusammenhang zwischen ENSO und NAO Telekonnektion S.17 5 Resümee S.18 Quellennachweis S.19 2

3 1 Einleitung Die Ozeane spielen für das globale Klima eine entscheidende Rolle. Aus ihnen bezieht die Atmosphäre jährlich km 3 Wasser, welches sie in Form von Wolken und Niederschlägen über den gesamten Globus verteilt. Dies geschieht in Form von Winden, die warme Luftmassen aus den äquatorialen Breiten in die kühleren Breiten transportieren und somit für einen relativ ausgeglichenen Wärmehaushalt sorgen. Gleichzeitig transportieren Meeresströmungen warmes Wasser in die nördlichen oder kühles Wasser in die südlichen Breiten. Dabei gibt es mehrere großräumige Zirkulationen, die insbesondere das lokale Klima auf den angrenzenden Kontinenten bestimmen. Sie bestehen zwischen den großen Hoch- und Tiefdruckgebieten rund um die Erde. Dabei steigt im Bereich des Tiefs warme Luft auf. Ein Teil davon kondensiert und fällt als Niederschlag wieder auf die Erde, der andere Teil weht zum Hoch. Dort steigt die Luft ab und entweicht in Form von Winden. Für das globale Klima sind die beiden größten Ozeane, der Pazifik und der Atlantik, von größter Bedeutung. Dabei umfasst der Pazifik drei Fünftel allen Wassers der Erde und ist damit der größte Speicher von Sonnenenergie und größter Lieferant von Wärme und Feuchtigkeit. Im Bereich des Äquators ist er am weitesten. Demgegenüber ist der Atlantik nicht nur wesentlich kleiner, sondern er unterteilt sich aufgrund der Verengung zwischen Nordbrasilien und Sierra Leone in Nord- und Südatlantik. In beiden Pazifik und Atlantik gibt es mehrere, verschiedene Schaltkreise, die für das lokale und teilweise auch globale Klima entscheidend sind (CAVIEDES 2001). Der Fokus dieser Arbeit liegt auf den beiden Oszillationen der ENSO (Pazifik) und der NAO (Nord-Atlantik). Sie beide sind natürliche Klimaschwankungen, über deren Ursache noch heute gerätselt wird. Dies liegt mitunter an der noch recht jungen Forschung, die erst seit etwa 30 Jahren intensiver betrieben wird. Auch wenn wir hier in Nordeuropa leben und unser Klima unter dem Einfluss der NAO steht, so werde ich zunächst die ENSO vorstellen, da sie aufgrund ihrer verheerenden Auswirkungen die bekanntere ist. Dies spiegelt sich auch in der Literatur wider. Sowohl im Internet als auch in Büchern ist die ENSO wesentlich häufiger Untersuchungsgegenstand als die NAO. Dem entsprechend gehe ich auf die ENSO ausführlicher ein. 3

4 2 Die El Niño Southern Oszillation (ENSO) Das Klima im tropischen Pazifik ist geprägt von einer starken Interaktion von Atmosphäre und Ozeanosphäre. An diesem System beteiligt sind die atmosphärische Südliche Oszillation (SO) sowie die ebenfalls atmosphärische Walker-Zirkulation. Erstere betrifft die Wechselbeziehung zwischen dem Hoch im Südpazifik und dem Tief vor Indonesien. Die SO ist der Druckausgleichseffekt zwischen diesen beiden Luftdruckgebieten: Wenn das Hoch stark ausgeprägt ist, ist das Tief ebenfalls stark. Das gleiche gilt im umgekehrten Fall. Aufgrund dieser interaktiven Schwingungen bezeichnet man die SO als Luftdruckschaukel. Kommt es zu Veränderungen in diesem Luftdrucksystem, d.h. zu einer Zunahme oder Abnahme der Stärke des Hochs bzw. Tiefs, so hat dies Auswirkungen auf die Walkerzirkulation. Dieser in den 1920ern von Gilbert Walker entdeckte Luftkreislauf sorgt für den Transport von kühler Luft aus dem tropischen Ost- in den Westpazifik (vgl. 2.1). Die aus der Walkerzelle wehenden Passatwinde stehen in Kontakt zur Meeresoberfläche. Sie treiben die Wassermassen aus dem südamerikanischen Pazifik an die Ostküste Australasiens und ermöglichen damit eine Aufwärtsbewegung des Tiefenwassers vor der peruanischen und ecuadorianischen Westküste (Humboldtstrom). Dies ist der häufigste und daher der Normalzustand. Aus einer Störung der SO geht dagegen eine Wetteranomalie hervor: Bei extremer Zunahme der Druckdifferenz und damit einer Kaltwasserlage entsteht La Niña, das Pendant zu El Niño. Dieser ist die bekanntere der beiden Anomalien, da seine Auswirkungen wesentlich verheerender sind. Er entsteht bei extremer Abschwächung der Intensität des Südpazifischen Hochs. Beide sind ozeanische Phänomene. Dieses gesamte Atmosphäre-Ozean-System wird als ENSO bezeichnet. Der Begriff steht für El Niño Southern Oscillation. Man unterscheidet die drei oben kurz dargestellten Zustände von ENSO: Normalzustand, El Niño, La Niña. Das größte ENSO-Phänomen des 20. Jahrhunderts war der El Niño von 1982/83 ( 4

5 2.1 Normalzustand Das Gebiet des Südpazifiks zwischen der Westküste Südamerikas und der Ostküste Australasiens ist durch starke klimatische Gegensätze gekennzeichnet. In Normaljahren fließt der kalte Humboldtstrom vor der Westküste Südamerikas und bringt nährstoffreiches Wasser in die Meeresoberschicht. Diese günstigen Bedingungen sind der Grund für das übermäßige Fischangebot Perus und Nordecuadors. Die Fischerei bietet hier seit Jahrhunderten den Hauptwirtschaftszweig der Region. Verbunden mit der relativ kühlen Luft in Bodennähe ist ein Mangel an Niederschlägen. Dieser geht aus dem mangelnden Aufstieg der Luftmassen aufgrund der niederen Wassertemperatur hervor. Diese beträgt zwischen 18 und 22 C. Zu der Trockenheit trägt auch die absteigende Luft aus der darüber liegenden Hochdruckzelle bei. Diese Passatinversion führt zur Bildung von Küsten- und Binnenwüsten. Ganz anders verhält es sich an der Ostküste von Australien und Indonesien. Hier herrschen feuchtwarme Bedingungen vor. Die Oberflächentemperatur des Meerwassers beträgt an die 29 C. Diese warmen Temperaturen mit der daran geknüpften Kondensation sind die Quelle für die starken Monsunniederschläge in Südostasien und Nordaustralien. Grund für diese einander entgegen gesetzten Bedingungen ist eine für diese Region spezifische Zirkulation, die sich aus unterschiedlichen Luftdruckverhältnissen ergibt. Die so genannte Walker-Zirkulation stellt eine starke Interaktion zwischen dem maritimen und dem meteorologischen System dar. Die beiden Hauptherde dieser Zirkulation sind das Hochdruckgebiet über dem tropischen Ostpazifik und das Tiefdruckgebiet über dem tropischen Westpazifik. Den zwischen diesen Gebieten bestehenden Druckunterschied versuchen die Südostpassate auszugleichen. Dies geschieht, indem die Luft aus der Hochdruckzelle über der Küste Südwestamerikas absteigt und als kalte, trockene Luft durch die Corioliskraft abgelenkt über das Meer von Ost nach West zum Tiefdruckgebiet weht. Dabei erwärmt es sich und nimmt Feuchtigkeit auf. Diese steigt über dem Westpazifik auf. 5

6 Aufgrund dieser Kondensation herrscht an der australasiatischen Ostküste ein feuchtwarmes Klima vor. Die kondensierte Luft entweicht aus der Tiefdruckzelle durch eine entgegen gesetzte Strömung nach Osten hin zur Hochdruckzelle. Dort sinkt sie wieder ab und schließt so den Kreislauf. Die Walker-Zirkulation sorgt also entlang des Äquators für den effektiven Austausch von warmen und kühlen Luftmassen. Die dominierenden Südostwinde führen zu einem Wasseraufschub an der australasiatischen Ostküste. Der Mangel an Warmwasser vor der pazifischen Ostküste ermöglicht den Aufstieg von Tiefenwasser. Dieses kühle Tiefenwasser fließt als Humboldtstrom entlang der Küste nach Norden. Aufgrund der kühlen Wassermassen kann in diesem Bereich keine Kondensation erfolgen ( So liegt der Meeresspiegel vor Indonesien ca. 60 m höher als vor Peru. Die überschüssige Wassermenge entweicht in Form von zwei Strömen. Zum einen fließt sie über den Ostaustralienstrom vor der Ostküste Australiens nach Süden, zum anderen über den Kuro- Shio vor den Küsten Chinas und Japans nach Norden. Der unterschiedliche Wasserpegel zwischen der Ost- und der Westseite des tropischen Pazifiks spiegelt sich auch in der Lage der Thermokline wider. Wo sie sich vor Peru in ca. 40m Tiefe befindet, liegt sie vor Australasien in 120m Tiefe. Da das maritime System mit dem meteorologischen in starker Wechselwirkung steht, wirken sich Veränderungen in dem einen System auch auf das andere aus. Der dominierende Schrittmacher im Pazifikbecken ist die Südliche Oszillation. Ihre schaukelähnlichen Schwingungen beeinflussen andere Schaltkreise über dem Nordpazifik, über Nordamerika und über dem Atlantik (CAVIEDES 2001). Eine genauere Untersuchung dieser Oszillation folgt im nächsten Kapitel. 6

7 2.2 El Niño Wodurch genau ein El Niño entsteht, ist bislang noch nicht erforscht. Gewiss ist jedoch, dass er in engem Zusammenhang mit der Südlichen Oszillation und damit mit dem südpazifischen Hoch und Tief steht. Kommt es zu einer Veränderung in der SO dahingehend, dass das Hoch schwach wird, so wird das Tief stark der Druckgegensatz verringert sich. Dieses Phänomen entsteht typischerweise im südhemisphärischen Frühling, sprich im September/Oktober. Es kündigt sich durch eine Wärmeanomalie im Westen des äquatorialen Pazifiks an und beginnt also mit einer Abschwächung der Stärke des Südpazifischen Hochs. Durch diesen Einbruch verlieren die Passate drastisch an Intensität oder bleiben gar völlig aus. Diese Veränderung im Windsystem überträgt sich auf das ozeanische System. Durch das Ausbleiben der Winde breitet sich das warme Wasser aus dem Westen nach Osten aus und erreicht gewöhnlich im Dezember die Region zwischen den Galapagos-Inseln und der Küste von Ecuador und Peru. Diesem Auftreten um die Weihnachtszeit verdankt das Phänomen seinen Namen. El Niño bedeutet übersetzt Das Christkind (auch: der Junge ). Der Begriff stammt von peruanischen Fischern. Sie waren (und sind es noch heute) von der Anomalie am stärksten betroffen (dazu später mehr). Die Warmwassermassen aus dem Westpazifik werden entlang des Äquators über die Kelvinwellen nach Osten verfrachtet. Aufgrund des ostwärts gerichteten Flusses kommt es an den Westseiten der ostpazifischen Inseln zu einem Meeresspiegelanstieg von bis zu 70 cm (CAVIEDES 2001). Entlang der Küste Südwestamerikas erhöht sich der Spiegel um bis zu 30cm und das auftreffende Wasser spaltet sich in drei Ströme. Ein Teil der Kelvinwellen wird an der Küste als Rossbywellen reflektiert und bewegt sich mit einem Drittel der vorigen Geschwindigkeit wieder nach Westen. Die restlichen Wassermassen bewegen sich entlang der Küste nach Norden und nach 7

8 Süden. Die Kelvinwellen gleichen aber nicht nur die unterschiedlichen Meeresspiegelhöhen im Pazifik aus, sondern setzen auch die Sprungschicht im äquatorialen Ostpazifik herunter ( Sie sinkt aus ihrer normalen Lage in 40cm Tiefe auf 80cm ab. Dadurch erwärmt sich das gesamte Küstengebiet und der Humboldtstrom bricht zusammen. Mit dem nun unterbrochenen Südäquatorialstrom nach Westen bleibt auch der Wärmetransport in den Westpazifik aus. Im Extremfall, d.h. bei einem starken El Niño-Ereignis, wechseln das Südpazifische Hoch und Tief ihre Position. In einem solchen Fall hat sich die Walkerzirkulation umgekehrt ( Mit der Verschiebung des warmen Oberflächenwassers verschiebt sich auch die Position des aufsteigenden Astes der Walker-Zirkulation. So rückt er von seiner üblichen Lage über Indonesien und den Philippinen in den mittleren Pazifik vor. Gleichzeitig verschiebt sich der absteigende Ast in die äquatorialen Breiten von Australasien. Verbunden mit der Walker-Zirkulation sind auch die Nebenkreisläufe über dem Indischen Ozean und dem Atlantik. Diese beeinflussen das Klima der anliegenden Kontinente. So sind auch in diesen Gebieten die Auswirkungen von El Niño zu spüren. Die Anomalie ist daher nicht nur ein lokales, sondern auch ein globales Wetterereignis. Mit dem Eindringen der warmen Wassermassen in den Osten ist auch jenes von feuchtwarmen Luftmassen verbunden. Diese führen an der Westküste Südamerikas zu heftigen Regengüssen. Neben starken Niederschlägen bringt das Tiefdruckgebiet vor Peru und Ecuador auch heftige Stürme in die 8

9 Küstengegend. Insbesondere vor der Küste von Mexiko bilden sich während eines El Niño- Ereignisses vermehrt heftige Hurrikans. Genau das Gegenteil ist im Küstengebiet des Westpazifiks der Fall. Hier führt die Luftdruckumkehr zu starken Dürren, da aufgrund des fehlenden Tiefdruckgebiets der Monsun ausbleibt. Und auch die Ostseite Südamerikas ist von einer starken Trockenheit betroffen (CAVIEDES 2001) Häufigkeit und Messmethoden Die El-Niño-Forschung ist noch relativ jung. Richtig ernsthaft wird sie erst seit 1980 betrieben. Kontinuierliche Messungen der Oberflächentemperatur gibt es erst seit Ende der 1920er Jahre, als Messstationen eingerichtet wurden. Die ersten Expeditionen auf das offene Meer wurden auch erst zwischen 1928 und 1931 unternommen. Mit 80 Jahren ozeanischer und 150 Jahren klimatischer Messungen sind die Messreihen noch sehr kurz. Für eine aussagekräftige Rekonstruktion von El Niño-Ereignissen bedarf man daher so genannter Proxydaten. Diese stammen aus historischen und anekdotischen Werken und Archiven, in welchen man nach Anzeichen für Umweltkrisen im Pazifikbereich in der Vergangenheit sucht. Kein El Niño gleicht dem anderen. Jede Anomalie weist eine unterschiedliche Detailcharakteristik hinsichtlich Entstehung, Verlauf, räumlicher Manifestierung und Intensität auf. Anhand letzterer beiden unterscheidet man vier Regionen. Region 1 umfasst das Gebiet der Küstengewässer vor Peru. Dringt ein El Niño in diese Region vor, kommt es zu gewaltigen Regengüssen an der sonst ariden Küste von Peru und Ecuador. Gleichzeitig herrschen in den peruanischen Anden, im Altiplano von Bolivien und in Nordostbrasilien starke Dürren. Bei einem Ereignis in Region 2 zwischen Galapagosinseln und ecuadorianischer Küste kommt es zu einem Niederschlagsanstieg in den Küstenebenen und in den ecuadorianischen Anden. Dagegen nimmt der Niederschlag im Inneren des Amazonasbeckens ab. Region 3 liegt zwischen 90 und 150 W. Ein Ereignis in diesem Bereich bringt Mittelchile und dem Rio-de-la-Plata-Becken erhöhte Niederschläge. Diese treffen dort allerdings erst mit dreimonatiger Verzögerung auf. Das schwächste 9

10 Ereignis findet im Bereich zwischen 150 W und 160 O auf. Milde, feuchte Winter im nördlichen Kalifornien, Oregon, British Columbia und der Kanadischen Prärie sind die Folge. Früher wurden nur die Meereserwärmungen im 1. und 2. Quadranten als El Niño-Ereignis bezeichnet, heute bereits jene im 3. und 4. Quadranten (CAVIEDES 2001). Um ein El Niño-Ereignis zu prognostizieren, nimmt man den SOI (Southern Oszillation Index) zur Hilfe. Dieser Index gibt die Luftdruckdifferenz zwischen der Messstation in Darwin (Nordaustralien) und jener in Tahiti an. Diese Differenz ist die Druckabweichung von den jeweiligen Mittelwerten an den beiden Stationen. Bei Normalsituation, also wenn der Druck in Tahiti höher ist als in Darwin, ist der SOI positiv. Entsteht ein El Niño, so wird der SOI negativ. Je negativer der SOI, desto stärker wird oder ist das Ereignis. Dieser Index ist also ein wichtiger Indikator zur Ermittlung bevorstehender Klimaanomalien ( Früher ging man davon aus, dass solch ein Großereignis etwa alle elf Jahre auftrat, da man es in den Zusammenhang mit den Sonnenfleckenereignissen brachte. Diese Theorie musste aber verworfen werden, da auch in Jahren gemäßigter Sonnenfleckenaktivität El Niños auftreten und zudem ihre Häufigkeit in den letzten 30 Jahren stark zugenommen hat. So tritt ein gewöhnlicher El Niño etwa alle drei Jahre und ein Großereignis etwa alle sechs Jahre auf (CAVIEDES 2001) Auswirkungen Die stärksten Auswirkungen auf die Umwelt hat die Anomalie in ihren unmittelbaren Wirkungsbereich. Starke Regenfälle über dem mittleren Pazifik, Platzregen und Überschwemmungen in Ecuador und Peru sowie erhöhte Niederschläge und Winterstürme an der Pazifikküste von Nordamerika stehen extremen Trockenzeiten in Indonesien und Australien gegenüber. Aufgrund des erwärmten Ostpazifiks nördlich des Äquators bilden sich dort vermehrt Hurrikans vor den Küsten von Nordmexiko und Hawaii. Aber auch andere Regionen weisen während eines El Niño- Ereignisses Umweltveränderungen auf. Grund 10

11 dafür ist der Transport der veränderten Luftmassen im tropischen Pazifik über den tropischen Jetstream. In Gebieten plötzlichen Regenüberschusses kommt es aufgrund des Vegetationswuchses zu Bevölkerungsexplosionen von Insekten, Reptilien und kleinen Säugern. Dagegen vertrocknet die Vegetation in Gebieten mit Regenmangel, wodurch viele Tiere verhungern. Auch in den Ozeanen verändert sich das Ökosystem. Der Temperaturanstieg des Meerwassers führt zu einem Rückgang des Sauerstoff- und Kohlenstoffgehalts, was eine negative Auswirkung auf die Reproduktionsfähigkeit von Mikroorganismen hat. So kann es zum Zusammenbruch der gesamten maritimen Nahrungskette kommen. Anstatt der üblichen Kaltwasserfische können sich die peruanischen Fischer über exotische Warmwasserfische freuen. Die Veränderung des maritimen Ökosystems des Ostpazifiks beschränkt sich jedoch nicht nur auf den äquatorialen Raum, sondern führt vor allem weiter nördlich zur Zerstörung von Korallenkolonien. Auch im Atlantik und im Indischen Ozean sind die Korallenriffe von den Auswirkungen der Anomalie betroffen. Zum einen stellt der niedrigere Sauerstoffgehalt eine große Gefahr da, eine noch größere Gefahr geht jedoch von den erdreichen Ausschwemmungen bei Platzregen aus, da Korallen viel Licht benötigen. Kleine Rinnsäle werden zu reißenden Strömen, die Häuser, Brücken und Straßen zerstören können. Trocken ist es hingegen in Nordostbrasilien. Hier treten meist kurz vor oder kurz nach einem El Niño-Ereignis Dürrezeiten auf. Diese Region ist dann besonders schwer betroffen, da die übliche Regenzeit genau auf das Winterhalbjahr fällt. So leidet die Region durch einen El Niño eineinhalb Jahre Trockenheit. Und auch die weiter entfernte Sahelzone ist von Trockenheit betroffen (CAVIEDES 2001). 11

12 2.3 La Niña El Niño ist nicht die einzige Klimaanomalie im südpazifischen Raum. Häufig folgt ihr eine weitere von gegensätzlicher Art. Es handelt sich dabei um eine außergewöhnliche Verstärkung der Walker-Zirkulation. In Anlehnung an den Namen El Niño und als sein Gegenstück heißt diese Anomalie La Niña (=die kleine Schwester). Sie entsteht bei ausgedehnten Kaltwasserverhältnissen im tropischen Pazifik. Die Abkühlung entsteht durch den hohen Luftdruckunterschied zwischen dem sich verstärkenden Südpazifischen Hoch und dem sich ebenfalls verstärkenden Indonesischen Tief. Auch hier ist die SO die antreibende Kraft. Der Humboldtstrom verstärkt sich dabei. Das ausgeprägte Hoch bedingt extrem ausgeprägte Passate ( Ergiebiger Konvektionsregen im Westpazifik steht in Kontrast zu ausgeprägter Trockenheit im Ostpazifik. Das Wasser im östlichen Südpazifik ist außergewöhnlich kalt, wodurch keinerlei Konvektion möglich ist. Die Thermokline verlagert sich dabei nach oben. Diese Verlagerung steht in Zusammenhang mit der verstärkten Auftriebstätigkeit des kalten Tiefenwassers. Durch die starken Passatwinde werden größere Wassermengen als beim Normalzustand in den Westen transportiert, weshalb es dort zu ergiebigem Konvektionsregen kommt. An der Westküste Südamerikas ist es dagegen extrem trocken ( Im Gegensatz zu El Niño bringt La Niña also keine allzu unüblichen Klimabedingungen in die jeweiligen Regionen, sondern verstärkt die dort jeweils typischen Klimaverhältnisse. Damit einher gehen die weitaus geringere Anzahl und das geringere Maß an Naturkatastrophen als bei El Niño ( Ebenso wie ihr Bruder hat auch La Niña nicht nur lokale, sondern auch globale Auswirkungen. So führt der kühlere Ostpazifik zu strengen Wintern und häufigen Schneestürmen in Nordamerika, da sich der polare Jetstream aufgrund der kühlen Wassertemperaturen bis zum Frühjahrsbeginn verstärkt. Dem gegenüber herrschen im 12

13 tropischen Atlantik und im Indischen Ozean warme Oberflächentemperaturen. Die damit einhergehende stärkere Verdunstung bringt Australien, Ost- und Südafrika sowie Indien verstärkte Niederschläge. Ebenso herrschen in Mittelamerika und dem nordöstlichen Südamerika überdurchschnittliche Regenfälle. Überaus trocken ist es hingegen im südlichen Südamerika, sowie in Nord-Mexiko und im Südwesten der USA. Verstärkte Hurrikangefahr besteht in den südlichen USA und der Karibik (CAVIEDES 2001) Häufigkeit La Niña tritt meist abwechselnd mit El Niño alle drei bis fünf Jahre in unterschiedlichem Ausmaß auf. Das letzte starke Ereignis war 1995/96. Jedoch folgt nicht auf jeden El Niño eine La Niña. Wie aus unten stehender Abbildung zu erkennen ist, nimmt die Anzahl der La Niña- Ereignisse in den letzten 30 Jahren stark ab. Stattdessen erhöhen sich das Auftreten und die Intensität von El Niños. Ob diese Tendenz in Zusammenhang mit der globalen Erwärmung steht, ist noch nicht erwiesen, jedoch liegt diese Vermutung nahe ( 13

14 3 Die Nordatlantische Oszillation (NAO) Ähnlich wie im Südpazifik besteht im Nordatlantik eine Interaktion zwischen einem Hochund einem Tiefdruckgebiet. Diese betrifft den Druckunterschied zwischen dem Island-Tief (bei 65 N) und dem Azoren-Hoch (bei 38 N). Dieses Wettersystem ist eines der ältesten bekannten und trägt den Namen Nordatlantische Oszillation (NAO). Wie bei El Niño variiert das Druckgefälle. Auch hier ist Ursache noch nicht bekannt. Im Gegensatz zur Südlichen Oszillation verläuft die NAO in meridionaler Richtung. Die Luftdruckschaukel ist ein charakteristisches und einflussreiches Phänomen der atmosphärischen Zirkulation auf der Nordhalbkugel. Sie steht in enger Interaktion mit der Intensität des Golfstroms. Im Winter (Dezember bis März) ist sie am stärksten ausgeprägt und sie beeinflusst das Klima der angrenzenden Kontinente: Nordmitteleuropa, Nordwestafrika, Ostkanada, Grönland (CAVIEDES 2001). Man unterteilt die NAO in zwei Hauptphasen. Die eine ist durch ein starkes Island-Tief mit einem entsprechend starkem Azoren-Hoch verbunden. Dabei ist der Golfstrom stark ausgeprägt. Diese Drucklage bedingt starke Winterstürme in nordöstliche Richtung. Diese transportieren die Wärme von den Ozeanen nach Nordwesteuropa und sorgen für feuchtwarme und damit milde Winter. Dagegen ist der Winter im Mittelmeerraum trockenkalt. Bei einer solchen Wetterlage bzw. einem starken Druckgefälle liegt ein positiver NAO-Index (NAO+) vor. ( Ozeane_un d_klima/-_nordatlantische_oszillation_2ru.html). Dieser wird ebenfalls wie der SOI anhand der Druckwerte an zwei Messstationen ermittelt. Er ist die Differenz der Druckabweichung von den jeweiligen Mittelwerten an den Stationen Ponta Delgada (Azoren) und Stykkisholmur (Island) ( Bei einem negativen NAO-Index (NAO-), d.h. bei einem schwachen Druckgefälle zwischen Azoren- Hoch und Island-Tief, ist die Wetterlage umgekehrt. 14

15 Der Golfstrom ist schwächer und es treten weniger Winterstürme auf, wobei diese in südlicherer Richtung verlaufen. Daher gelangt feuchtwarme Luft in den Mittelmeerraum und kalte Luft nach Nordeuropa ( Ozeane_und_Klima/- _Nordatlantische_Oszillation_ 2ru.html). Diese kalten Luftmassen stammen aus dem arktischen Meer. Bei NAO+ sind diese abgeschwächt, weil die warmen Luftmassen die Bildung von kaltem Tiefenwasser unterbinden. Umgekehrt ist dessen Bildung bei NAO- stark ausgeprägt, so dass sich die arktische Luft über der kalten Wasseroberfläche abkühlt. Zudem ist der Golfstrom bei einem negativen Index schwächer als bei einem positiven. Diese konträren Wetterbedingungen lassen sich vereinfacht an zwei Indikatoren ablesen: bei NAO+ verlaufen sowohl der polare Jetstream als auch die Westwinddrift nördlicher als bei NAO- (CAVIEDES 2001). Es gibt noch einen dritten, allerdings nicht so häufigen Zustand der NAO. Tauschen das Azoren-Hoch und das Island-Tief ihre Positionen miteinander, so kann kalte, kontinentale Luft aus dem Osten bis weit nach Mitteleuropa vordringen. Bei einer solchen verkehrten Wetterlage, dem Reversal, spricht man von einer High-over-Low-Lage. Die dabei in den Westen strömende Kaltluft stammt aus dem so genannten Sibirienhoch, das Westeuropa die sibirische Kälte bringt ( Anhand des Indexes lässt sich nicht nur das Klima der vergangenen Jahre im nordmitteleuropäischen Raum ablesen, sondern auch die Wetterlage des bevorstehenden Winters voraussagen. Nicht nur zwischen Nord- und Mitteleuropa bestehen konträre Wetterverhältnisse. NAO ist ebenfalls für die einander entgegen gesetzten Wetterlagen zwischen Nordeuropa und 15

16 Nordostkanada und Grönland verantwortlich. Hier führt ein positiver NAO-Index zu kalten Wintern, da sich die aus dem starken Tief wehenden Nordwestwinde über der kalten Labradorsee abkühlen. Umgekehrt herrschen bei NAO+ feuchtwarme Bedingungen im Bereich der Labradorsee und den angrenzenden Landmassen vor ( Ozeane_und_Klima/-_Nordatlantische_Oszillation_ 2ru.html). Die NAO hat demnach großen Einfluss auf die Wechselwirkungen zwischen Ozean und Atmosphäre. Darüber hinaus hat sie auch Einfluss auf die Variabilität der ozeanischen Felder, das Meereis und auf die Ausbildung der thermohalinen Zirkulation (TINZ 2003). 3.1 Häufigkeit Milde und kalte Winter in Nordeuropa treten nicht so häufig im Wechsel auf wie El Niño und La Niña. So sind die Winter im Nordatlantik und den angrenzenden Kontinenten über mehrere Jahre oder gar Jahrzehnte durch einen NAO+ oder einen NAO- bestimmt. Betrachtet man das 20. Jahrhundert, so kann man dieses in folgende Phasen einteilen: Die Winter zwischen 1902 Ende der 1920er-Jahre waren durch starke Druckdifferenzen, also durch einen überwiegend positiven Index gekennzeichnet. Geringe Druckdifferenzen prägten dagegen die Winter zwischen 1960 und Seit den 1970ern dominieren wieder die positiven NAO- Werte, wobei der Index in den letzten Jahren wieder abnimmt ( 16

17 4 Zusammenhang zwischen ENSO und NAO - Telekonnektion Wie stark der Zusammenhang zwischen einem ENSO- und einem NAO-Phänomen ist, ist bislang noch nicht erforscht. Überhaupt gibt es unterschiedliche Meinungen darüber, ob es einen Zusammenhang zwischen der pazifischen und atlantischen Anomalie gibt. Außer CAVIEDES gibt es kaum einen Wissenschaftler, der eine enge Verbindung zwischen diesen sieht. Aber auch CAVIEDES findet keine ausreichende Erklärung für die Telekonnektion. Die Messungen der Indexe zeigen aber, dass seit den 1970er-Jahren sowohl El-Niño- als auch NAO+ - Zustände stark zugenommen haben und seither dominieren. Ich möchte hier einen Versuch starten, die Argumentation von CAVIEDES zu unterstützen. Vergleicht man die beiden Phänomene, so fällt auf, dass sie beide durch Interaktionen zwischen drei Komponenten bestimmt sind: Luftdruckschwankung (NAO/SO), Luftdruckgegensatz (Hoch-Tief) und Meeresströmung (Golfstrom/Humboldtstrom). Insbesondere letztere hat einen entscheidenden Einfluss auf das Klima der anliegenden Kontinente. Wie untenstehende Abbildung zeigt, transportiert der Subtropische Jetstream während eines El Niño-Ereignisses feuchte Luftmassen in den westmittleren Atlantik. Die Vermutung liegt nahe, dass diese Luftmassen dort die Intensität des Golfstroms verstärken. Dies würde erklären, warum sich diese Meeresströmung nach einem El Niño in den Norden verlagert (CAVIEDES 2001). So würde also eine NAO+ - Lage einer SO- - Lage folgen. Umgekehrt käme es nach einer La Niña zu kalten, trockenen Wintern in Nordwesteuropa. Dafür spricht auch die Genese der NAO- und SO- Indexe während des vorigen Jahrhunderts (s.o.). Somit komme ich zu dem Schluss, dass vieles für eine starke Telekonnektion zwischen den beiden Schaltkreisen spricht. So hängt demnach die Intensität der jeweiligen NAO-Lage von jener der jeweiligen ENSO- Lage ab. 17

18 Dies ist wie gesagt nur eine Annahme. Genauso vage, wie die Überlegungen zu den Ursachen für die Veränderungen der SO und der NAO sind, sind auch jene zu einer möglichen Verbindung zwischen ihnen. 5 Resümee NAO und ENSO sind zentrale Beispiele für natürliche komplexe Klimasysteme. Sie sind keine isolierten atmosphärischen Kreisläufe, sondern sie umfassen mehrere Ebenen: die Atmosphäre, die Ozeanosphäre und den dazwischen liegenden Übergangsbereich der Wasseroberfläche. Das Zusammenspiel dieser Ebenen führt dazu, dass Veränderungen in einer der Ebenen Veränderungen in der anderen bewirken. Im Ruhezustand bzw. im Normalzustand sorgen NAO und ENSO für das jeweils charakteristische Klima in den angrenzenden Kontinenten. Die durch Veränderungen hervorgerufenen Anomalien dieser Systeme zeigen sich insbesondere im jeweiligen lokalen Wirkungsbereich, wobei eine ENSO- Anomalie weitreichendere und drastischere Folgen hat als eine NAO-Anomalie. Aufgrund der noch jungen Forschung sowohl der Anomalien als auch des globalen Klimawandels, ist ein eindeutiger Zusammenhang zwischen diesen noch nicht eindeutig belegt. Die Beobachtungen der klimatischen Veränderungen in den letzten 30 Jahre legen die Vermutung eines solchen Zusammenhangs jedoch nahe sowohl das Auftreten von El Niño als auch jenes von NAO+ haben deutlich zugenommen. Beide treten im Nordwinter auf und beide bedingen überwiegend feuchtwarmes und/oder trockenwarmes (im Mittelmeerraum trockenkaltes) Klima. Folge dieser Anomalien sind mehr oder weniger verheerende Unwetter in Form von Überschwemmungen oder Dürren. Diese führen insbesondere in von El Niño betroffenen Gebieten zu wirtschaftlichen Krisen. Weitaus weniger dramatisch sind dagegen die Folgen von NAO- und La Niña. Wie gesagt, ist infolge der globalen Klimaerwärmung von einer Zunahme der Häufigkeit und der Intensität der Klimaanomalien auszugehen. Dabei werden vor allem die armen Länder entlang des Äquators mit den Folgen von El Niño zu kämpfen haben. Auch Nordwesteuropa muss sich auf stärkere und häufiger auftretende Winterstürme und Überflutungen gefasst machen. 18

19 Quellennachweis Literatur: César N. Caviedes (2001): El Niño. Klima macht Geschichte. Gainesville. Tinz, B. (2003): Die Nordatlantische Oszillation und ihr Einfluss auf die europäischen Lufttemperaturen. In: Klimastatusbericht. Band S Internet: Ozeane_und_Klima/- _Nordatlantische_Oszillation_2ru.html

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