urchschnittlich alle vier Jahre gerät dasWettergeschehen in vielen Regionen

der Erde gehörig aus dem Gleichgewicht: ImOsten Australiens wird es ungewöhnlichheiß, so dass die Ernte auf den Feldern ver-dorrt. In Indonesien sind Bäume und Sträu-cher derart trocken, dass verheerende Wald-brände entstehen. Dagegen kommt es in Peru zu sintflutartigen Regenfällen, die

gewaltige Erdrutsche auslösen. Bis weit indas 20. Jahrhundert hinein blieben die Exper-ten ratlos. „Das Wetter spielte weltweit ver-rückt, und keiner wusste warum“, sagt MojibLatif vom Max-Planck-Institut für Meteorolo-gie in Hamburg. Erst Mitte der 80er Jahrekonnten die Wissenschaftler das Rätsel lösen.

EIN UNLIEBSAMES WEIHNACHTSGESCHENK

Sowohl die Dürrekatastrophen in Australienund Südostasien als auch die Überschwem-mungen in Südamerika gehen auf das Kontoein und derselben Klimaanomalie, die längstvor ihrer wissenschaftlichen Erforschung ei-nen Namen hatte: El Niño (spanisch: „dasChristuskind“) – so tauften Fischer das Phä-nomen, das sie seit Jahrzehnten vor derKüste Perus beobachteten. Alle2 bis 7 Jahre

steigt dort die Wassertemperatur an derMeeresoberfläche um bis zu 8oC an. Fischefinden dann keine Nahrung mehr und verlas-sen deshalb die Region. Die Erwärmung hältetwa ein Jahr an und bringt immer wiederzahlreiche Fischer um ihre wirtschaftlicheExistenz. Da sie etwa zur Weihnachtszeit be-ginnt, gaben ihr die Betroffenen – nicht ohneSarkasmus – den Namen El Niño.

Heute wissen die Klimaforscher, dass sichwährend eines El Niño-Ereignisses die ober-ste Schicht des gesamten tropischen Pazifikserwärmt. Nirgendwo sonst konnten sie bis-her ähnlich hohe Temperaturschwankungenim Meer innerhalb nur weniger Monatenachweisen. Da zwischen den Ozeanen undder Atmosphäre starke Wechselwirkungenbestehen, beeinflusst El Niño nicht nur dasLeben der peruanischen Fischer, sondern

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Dürrekatastrophen einerseits und Überschwem-mungen andererseits sind die verheerenden Aus-wirkungen von El Niño. Seite

MAXGEON E U G I E R I G A U F W I S S E N S C H A F T

AUSGABE 4SOMMER

2002

El Niño und La Niña –Forschen an der Klimaschaukel

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Dürrekatastrophen einerseits und Überschwem-mungen andererseits sind die verheerenden Aus-wirkungen von El Niño.

das Klima auf der ganzen Welt. Wiediese Wechselwirkungen im Detail ausse-hen, untersuchen auch Mojib Latif und seineKollegen am Hamburger Max-Planck-Institut.

Normalerweise beträgt die Temperatur ander Wasseroberfläche im äquatornahen Ost-pazifik rund 20oC, im Westpazifik dagegenetwa 30oC. Die Differenz zwischen diesenWerten spiegelt sich auch im Klima der bei-den Regionen wieder. Denn im Westensteigt feuchte Luft über dem warmen Was-ser auf; es bildet sich ein Tiefdruckgebiet mitvielen Wolken, die für ergiebige Nieder-schläge sorgen. In weiten Teilen Südostasi-ens wächst deshalb tropischer Regenwald.

Dagegen sinken über dem vergleichsweisekühlen Ostpazifik trockene Luftmassen ab –ein Hochdruckgebiet entsteht. Folge sind dieküstennahen Wüsten Südamerikas. Auf-grund der unterschiedlichen Luftdrucke beiderseits des Pazifiks wehen die Passat-winde längs des Äquators von Osten nachWesten. Dabei „schieben“ sie Meerwasservor sich her, bis der Meeresspiegel vor Indo-nesien etwa 60 Zentimeter höher liegt alsvor Peru!

DAS WETTER AUF DEN KOPF GESTELLTWenn sich während einer El Niño-Phase dasWasser im Ostpazifik erwärmt, wird dasTemperaturgefälle zwischen Ost- und West-pazifik kleiner. Dadurch verringert sich auchdie Druckdifferenz in der Atmosphäre. Weilder Motor der Passatwinde auf diese Weise

erlahmt, die Windrichtung zum Teil sogardreht, sinkt der Meeresspiegel vor Indonesi-en; lange Ozeanwellen transportieren war-mes Wasser von Westen nach Osten. Dieoberen Schichten des Ostpazifiks erwärmensich dadurch noch mehr. So entsteht einKreislauf, der dafür sorgt, dass das Tief-druckgebiet, das normalerweise für Regenüber Südostasien und Australien sorgt, nachOsten wandert (Abbildung B). Die normalenWetterverhältnisse beiderseits des Pazifikssind jetzt auf den Kopf gestellt: Im Westenvertrocknen ganze Landstriche, im Osten trei-ben Regenfälle und Überschwemmungen ihrUnheil. Aber der Einfluss von El Niño reichtnoch weiter, über die Pazifikregion hinaus.So sorgt er beispielsweise für Stürme undstarken Regen an der Westküste Nordameri-kas oder überdurchschnittlich warme Winterin Kanada.

„Während viele Menschen noch unter demungewöhnlichen Wetter leiden, geht es ElNiño allerdings schon längst an den Kragen“,weiß der Klimaexperte Latif. So schiebt sichzunächst fast unbemerkt eine Kaltwasser-zunge, etwa 100 bis 200 Meter unter derMeeresoberfläche, langsam vom Westpazifikin Richtung Osten. Sobald sie vor der KüsteSüdamerikas die Oberfläche erreicht, beginntein neuer Kreislauf – im Vergleich zu El Niñonun allerdings mit umgekehrten Vorzeichen:Der Ostpazifik kühlt ab und sorgt damit letzt-endlich für eine stärkere Ausprägung der ur-sprünglichen Klimaverhältnisse. Das Hoch-druckgebiet über der Küste Südamerikas so-wie das Tiefdruckgebiet über Südostasienwerden jeweils kräftiger. In weiten TeilenSüdamerikas ist es deshalb noch trockenerals in „normalen“ Jahren; in Südostasien undAustralien regnet es besonders viel. Die Kli-maforscher bezeichnen diesen Zustand als La Niña (spanisch: „das Mädchen“), alsoquasi als kleine Schwester von El Niño.

Die „Luftdruckschaukel“, die sich über demPazifik bildet, wenn das Klima zwischen ElNiño und La Niña hin und her „schwingt“,wurde übrigens bereits in den 20er Jahrendes vergangenen Jahrhunderts entdeckt, lan-ge bevor die Wissenschaftler ihre Bedeutungfür das Weltklima kannten. Sie erhieltseinerzeit den Namen Southern Oszillation(Südliche Oszillation, SO). Da sie als wesentlicher Bestandteil von El Niño gilt,sprechen die Wissenschaftler heute meistvom El Niño/Southern Oszillation-Phänomenoder kurz ENSO-Phänomen.

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2Seite

B

Vergleich der normalen Wetterlage mit der El Niño Wetterlage

Infolge der ausbleibenden nährstoffreichen Auftriebsströmung weichen die Fischein andere Gewässer aus.

„EL NIÑO“: DAS SPIEL VON WIND UND MEER

NORMALE WETTERLAGE

EL NIÑO WETTERLAGE

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WISSENSCHAFT IM MEER VERANKERTZur Erforschung dieses Phänomens haben vorallem amerikanische Wissenschaftler 1985,kurz nach der El Niño-Phase von 1982/83, einMessnetz aus vielen Bojen innerhalb einesetwa 10.000 Kilometer breiten Gürtels längsdes Äquators von Indonesien bis Südamerikainstalliert. Die Bojen gleichen großen Ret-tungsringen (Abbildung C), die in rund 4000Meter Tiefe vertäut sind. An den Ankerkettensind Sensoren befestigt, die Temperatur undStrömung in unterschiedlichen Wassertiefenmessen. Über der Wasseroberfläche werdenLufttemperatur und Luftbewegungen regis-triert. Die Daten werden kontinuierlich ge-sammelt, zu Weltraum gestützten Satellitengefunkt und dann den Wissenschaftlernweltweit zur Verfügung gestellt. „Wir holenuns etwa alle fünf Tage einen Datensatz ausdem Internet“, erklärt Mojib Latif, der seit

rund 20 Jahren das ENSO-Phänomen er-forscht. Er und seine Hamburger Kollegen ha-ben sich darauf spezialisiert, ausgeklügelteComputermodelle zu entwickeln, mit denensie das Weltklima, darunter auch El Niño-und La Niña-Ereignisse, simulieren können.„Unser Ziel ist es, das Klimageschehen bes-ser zu verstehen“, sagt Latif. Dabei ist esdem Team zugleich gelungen, die El Niño-Vorhersagen entscheidend zu verbessern:Die Hamburger Klimaforscher waren welt-weit die einzigen, die den bisher stärksten ElNiño, den „El Niño Grande“ von 1997/98, be-reits sechs Monate vor Eintreten der erstenWetterveränderungen vorhersagen konnten(Abbildung D). Das Klimamodell, das siedabei verwendeten, entwickelten sie ge-meinsam mit Kollegen des EuropäischenZentrums für mittelfristige Wettervorhersagein Reading, England.

COMPUTER SPIELT MIT WÜRFELNÄhnlich wie bei der Wettervorhersage, „füt-tern“ die Forscher ihr Computermodell mitBeobachtungsdaten, beispielsweise denWasser- und Lufttemperaturen oder denWindgeschwindigkeiten der letzten ein biszwei Jahre, und berechnen daraus quasi das

„Klima der Zukunft“. Um eine möglichst hoheräumliche Auflösung zu erreichen, teilen siedas Modell der Erde und Atmosphäre zuvor inWürfel (Abbildung E). Für jeden einzelnen be-rechnet der Computer dann – nach den Ge-setzen der klassischen Physik – ein „lokales“Klima. „Da steckt nicht so viel Intelligenz da-hinter, sondern vor allem eine wahnsinnighohe Rechnerleistung“, sagt Mojib Latif. Sogesehen bestimmt letztlich der Computer dieGenauigkeit der Klimaanalyse. Für eine exak-te Abbildung der Natur müssten die Forscherdas Modell in unendlich viele kleine Würfelteilen. In diesem Fall würde der Computerdann aber auch unendlich lange benötigen,um das Klima zu berechnen. Die Forschermüssen sich deshalb mit einer räumlichenAuflösung von 250 Kilometern begnügen;und selbst dann braucht der Rechner immernoch 100 Tage, um das Klima für die näch-sten 100 Jahre zu simulieren.

Mit mathematischen Näherungen – statt mitexakten Lösungen – müssen die Wissen-schaftler auch an anderer Stelle arbeiten. Davon der Temperatur über das Pflanzenwachs-tum bis hin zur Wolkenbildung oder dem Koh-lendioxidgehalt der Luft schier unendlich vie-le Faktoren das Klima bestimmen, können dieForscher in ihren Berechnungen nur die wich-tigsten berücksichtigen. Um die Güte der un-terschiedlichen Klimamodelle beurteilen zukönnen, berechnen sie Klimaszenarien derVergangenheit und vergleichen die Ergebnis-se mit den tatsächlichen Beobachtungsda-ten. Nur bei ausreichender Übereinstimmung

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Zwei Mechaniker bei Wartungsarbeiten aufeiner Messboje im Pazifik▲

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Vergleich der vorhergesagten zu den tatsäch-lich gemessenen Werten während der El Niño-Phase von 1997

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Erstellen von Klimamodellen (die Kantenlängeder Würfel entspricht der räumlichen Auflösung)

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E

können sie sicher sein, dass ihrComputermodell auch gut genugfür die Prognose zukünftigerKlimaszenarien ist.

Auf diese Weise erhielten MojibLatif und seine Kollegen gleich-falls ein detailliertes Klima-modell für Europa. Da sie sichdabei auf einen Erdteil be-schränkten, konnten sie einehöhere räumliche Auflösungwählen als bei ihrem globalenModell. Die hohe Qualität ihrerSimulationen bewiesen die For-scher, indem sie das europäi-sche Klima der letzten 100 Jahreberechneten. „Wir konntenwichtige Klimabeobachtungendes vergangenen Jahrhundertskorrekt reproduzieren, auchzurückliegende El Niño-Ereignis-se,“ berichtet Latif. Die Hambur-ger Wissenschaftler konntenerstmals feststellen, wie El Niñodas Wetter in verschiedenenTeilen Europas beeinflusst. DasErgebnis: El Niño führt zu einerleichten Verschiebung charakte-ristischer Wetterphänomene. Sowandern die meisten Tiefdruck-gebiete normalerweise über dennördlichen Teil unseres Konti-nents. Während eines El Niño-Ereignisses verschiebt sich ihreRoute dagegen nach Süden. In Skandinavienund England regnet es folglich weniger, imMittelmeerraum dagegen mehr als in ande-ren Jahren. Im Vergleich zu den Wetterver-änderungen beiderseits des Pazifiks sind die-se Effekte allerdings gering.

WIRD DIE AUSNAHME ZUR REGEL?Grundsätzlich handelt es sich bei El Niño umein uraltes, natürliches Phänomen; das bele-gen unter anderem Untersuchungen von Eis-bohrkernen. Schriftlich überliefert wurden ElNiño typische Ereignisse schon seit der Ent-deckung Amerikas vor über einem halbenJahrtausend. Mittlerweile beobachten Kli-maforscher, dass die gemessenen Schwan-kungen der Wassertemperaturen im Pazifikinnerhalb der letzten 100 Jahre stetig zuge-nommen haben. Die Frage, die die Forschervom Max-Planck-Institut für Meteorologiedaher besonders interessiert, lautet: Inwie-weit beeinflusst der weltweit beobachteteanthropogene Treibhauseffekt die Inten-sität oder Häufigkeit von El Niño-Phasen?

Um einen möglichen Zusammenhang zwi-schen El Niño und dem anthropogenen Treib-hauseffekt nachweisen zu können, simulier-ten die Hamburger Forscher den Treibhausef-fekt mit dem Klimamodell, mit dem sie be-reits den El Niño Grande korrekt vorhergesagthatten. Die gewählte Zeitspanne reichte von1860 bis 2100. Bis 1990 konnten sie dietatsächlich gemessenen Treibhausgaskon-zentrationen einsetzen, für die Zeitspanne da-nach wählten sie die von einem internationa-len Expertengremium vorhergesagten Werte.Das Ergebnis der Berechnungen: Der Treib-hauseffekt verursacht ähnliche Temperatur-verschiebungen im Pazifik wie El Niño, näm-lich eine Temperaturerhöhung im Ostpazifikund eine Abkühlung im Westpazifik. Addiertman die beiden Effekte, erkennt man sehrschnell, dass El Niño durch den anthropoge-nen Treibhauseffekt verstärkt, La Niña-Ereig-nisse dagegen abgeschwächt werden. „Beiweiterhin ungebremstem Anstieg der Kohlen-dioxidkonzentrationen in der Atmosphäre

werden El Niño-ähnliche Zu-stände wohl eher die Norm alsdie Ausnahme werden“, be-fürchtet Mojib Latif.

EL NIÑO KOMMT TEUERDie Fische vor der Küste Süd-amerikas werden dann nochöfter als bisher in kühlere, nah-rungsreichere Regionen aus-weichen und die peruanischenFischer werden es nochschwerer haben, ihren Lebens-unterhalt zu verdienen. Abernicht nur die südamerikanischeFischindustrie wird verstärktunter einer Häufung der ElNiño-Ereignisse leiden. Bereitsheute spüren auch viele ande-re Wirtschaftszweige die ne-gativen Folgen dieser Klima-anomalie. So war beispiels-weise der Kokosölpreis in denletzten Jahren abhängig von ElNiño (Abbildung F). Und selbstin Ländern, wo die Menschennicht direkt unter extremerDürre oder massiven Über-schwemmungen zu leiden haben, beeinträchtigt El Niñodie Lebensbedingungen unddie Gesundheit: In Kolumbiensorgt das abnormal warme Klima dafür, dass sich vieleMückenarten, darunter auch

die Überträger der Malaria, stärker als nor-mal vermehren. Folglich steigt die Zahl derMalariakranken (Abbildung G). All dies kannauch die exakteste El Niño-Vorhersage nichtverhindern. Aber es gibt erste Versuche, ElNiño-Warnungen in konkrete Vorsorgemaß-nahmen umzusetzen: In El Niño-Jahren gibtbeispielsweise die peruanische RegierungEmpfehlungen, welches Saatgut die Landwir-te bevorzugt einsetzen sollen. Dabei handeltes sich um Pflanzensorten, die trotz der zu er-wartenden Regenfälle noch relativ gute Ern-ten versprechen.

Schlagwörter: Passatwinde, La Niña, Südliche Oszil-

lation, ENSO-Phänomen, Klimamodelle, anthropogener

Treibhauseffekt

Lesetipp: Stichwort El Niño, Christian Eckert,

Heyne-Verlag, 1998.

Internet: www.mpimet.mpg.de, www.noaa.gov

➔

auch unter www.mpg.deBIOMAX und GEOMAX erscheinen jeweils zwei-mal im Jahr. In dieser Reihe bereitet die Max-Planck-Gesellschaft aktuelle Forschungsergeb-nisse aus ihren Instituten vor allem für Lehrer undSchüler auf.

BIOMAX - GEOMAX

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4Seite

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Etwa ein Jahr nach El Niño-Ereignissen steigt der Kokosölpreis. Verant-wortlich dafür ist die extreme Dürre in Südostasien, die zu zahlreichen Miss-ernten führt.

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El Niño verursacht eine Häufung von Malariafällen. Vivax und Falciparumsind die beiden wichtigsten Erreger dieser Erkrankung.▲

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