Wie kann derselbe El Niño in einem Teil der Welt Dürre und in einem anderen Überschwemmungen verursachen?

Der Pazifische Ozean erwärmt sich ungewöhnlich schnell und der diesjährige El Niño hat bereits frühere Rekorde übertroffen. Prognostiker gehen davon aus, dass er sich noch weiter verstärken wird, bevor er etwa im Dezember seinen üblichen Höhepunkt erreicht.

El Niño, die warme Phase einer natürlichen Schwankung im Klimasystem der Erde, kann das Wetter Tausende von Kilometern entfernt verändern und in einigen Regionen Dürre auslösen, während in anderen das Risiko von Starkregen und Überschwemmungen steigt. Um zu verstehen, warum, müssen Sie verfolgen, was mit dem warmen Wasser des Pazifiks – und der Luft darüber – passiert.

Normalerweise wehen Winde über dem tropischen Pazifik von Ost nach West und drücken warmes Oberflächenwasser in Richtung Westpazifik, wo es sich um Indonesien und die umliegenden Regionen herum staut. Das sind die Passatwinde. Wenn sich warmes Wasser nach Westen bewegt, steigt kälteres Wasser aus tieferen Meeresschichten auf, um es im Osten zu ersetzen – ein Vorgang, der als Auftrieb bezeichnet wird. Aus diesem Grund ist der Westpazifik normalerweise viel wärmer als der Ostpazifik.

Wärmeres Wasser bedeutet mehr Verdunstung, ähnlich wie beim Erhitzen von Wasser auf einem Herd mehr davon in Dampf umgewandelt wird. Der warme Westpazifik führt daher mehr Feuchtigkeit in die Luft darüber. Der Ozean erwärmt diese Luft auch, wodurch sie weniger dicht ist als die kühlere Luft um sie herum, sodass sie aufsteigt.

Wenn die Luft aufsteigt, drückt weniger Luft über ihr nach unten, sodass der Druck um sie herum abnimmt. Die aufsteigende Luft dehnt sich in dieser Umgebung mit niedrigerem Druck aus und kühlt sich ab. Der Wasserdampf kondensiert dann zu Wolken und Regen. Dabei wird die vom Wasserdampf nach oben getragene Energie als Wärme an die Atmosphäre abgegeben.

Hoch über dem Pazifik breitet sich die aufsteigende Luft aus. Ein Teil davon wandert nach Osten, bevor es über dem kühleren Ostpazifik wieder sinkt. Nahe der Oberfläche strömt die Luft als Passatwinde zurück nach Westen und vervollständigt so den großen Zirkulationskreislauf, der als Walker-Zirkulation bekannt ist.

Dies ist einer der Gründe, warum es in Orten rund um Indonesien und im Westpazifik so viel Niederschlag gibt, während der östliche tropische Pazifik und ein Großteil der Küste Perus normalerweise weitaus trockener sind. Tatsächlich kann es in einigen Teilen Indonesiens in einem einzigen Monat zu mehr Regen kommen als in Lima in einem ganzen Jahr.

Das gleiche Ozean-Atmosphäre-Muster trägt auch dazu bei, sich selbst am Laufen zu halten. Der warme Westpazifik begünstigt das Aufsteigen der Luft, während kühlere Bedingungen im Osten das Absinken der Luft begünstigen. Dies trägt dazu bei, die Ost-West-Passatwinde aufrechtzuerhalten. Diese Winde drücken dann weiterhin warmes Wasser nach Westen und bringen im Osten kälteres Wasser an die Oberfläche, wodurch der Temperaturkontrast erhalten bleibt, der die Winde überhaupt erst angetrieben hat. Auf diese Weise verstärken sich Ozean und Atmosphäre gegenseitig – ein Prozess, den Wissenschaftler als Bjerknes-Rückkopplung bezeichnen.

Wie El Niño den tropischen Pazifik verändert:

Was ändert sich also während El Niño?

In manchen Jahren folgt der tropische Pazifik nicht mehr seinem gewohnten Drehbuch. Die Ost-West-Passatwinde werden schwächer, sodass weniger warmes Oberflächenwasser in Richtung Westpazifik gedrückt wird. Im Zentral- und Ostpazifik verbleibt mehr warmes Wasser, während der Westpazifik relativ kühler werden kann. Das ist El Niño.

Sobald sich das warme Wasser nach Osten verlagert, beginnt sich auch die darüber liegende Atmosphäre zu verändern. Denken Sie an die Verlagerung des Herdes: Auch die Region mit der stärksten Verdunstung, aufsteigender feuchter Luft, Wolkenbildung und Niederschlägen verlagert sich weiter nach Osten in den Zentral- und Ostpazifik. Aus diesem Grund kann El Niño für viel feuchtere Bedingungen in Teilen des Ostpazifiks und in angrenzenden Regionen, einschließlich der Küste Perus, sorgen.

Aber dieser Wandel hat auch andernorts Konsequenzen. Da mehr Luft über dem zentralen und östlichen Pazifik aufsteigt, breitet sich Luft aus höheren Schichten der Atmosphäre nach außen aus und ein Teil davon sinkt über dem Westpazifik. Absinkende Luft erschwert die Wolkenbildung, sodass Orte wie Indonesien und die umliegende Region nahe dem Westpazifik viel trockener als gewöhnlich werden können – Bedingungen, die auch die Gefahr von Wald- und Torfbränden in Indonesien erhöhen können.

Gleichzeitig wird der Temperaturunterschied zwischen West- und Ostpazifik geringer. Dadurch wird der Druckkontrast geschwächt, der die Passatwinde antreibt, sodass die Winde noch schwächer werden können. Die gesamte Walker-Zirkulation wird dadurch schwächer und verlagert sich nach Osten.

Wie El Niño die ganze Welt erreicht

Doch der Einfluss von El Niño beschränkt sich nicht auf den Pazifik. Durch das, was Wissenschaftler als Fernverbindungen bezeichnen, kann es das Wetter in Tausenden von Kilometern Entfernung beeinflussen.

Erinnern Sie sich an die Wärme, die freigesetzt wird, wenn Wasserdampf zu Wolken kondensiert? Da sich die Hauptzone der aufsteigenden feuchten Luft während El Niño nach Osten verschiebt, verschiebt sich auch diese atmosphärische Erwärmung. Das kann die mittlere und obere tropische Atmosphäre weit über den Pazifik hinaus erwärmen.

An Orten wie der Sahelzone – dem südlichen Rand der Sahara – wird es dadurch für warme, feuchte Luft in der Nähe der Oberfläche schwieriger, weiter aufzusteigen, was regenerzeugende Wolken unterdrückt und trockenere Bedingungen begünstigt. Weniger Wolken können auch dazu führen, dass mehr Sonnenlicht die Oberfläche erreicht, was zu einer weiteren Erwärmung und Austrocknung des Landes führt. Wissenschaftler bezeichnen dies als den troposphärischen Temperaturmechanismus.

Das ist ein Weg. Ein weiterer Grund sind gewaltige Wellen in der Atmosphäre, die ausgelöst werden, wenn sich die Hauptzone der aufsteigenden Luft und des Niederschlags nach Osten verschiebt. Diese Wellen können sich weit vom Pazifik entfernt bewegen und dabei die Winde und Sturmpfade ändern. Sogar Großbritannien kann die Auswirkungen spüren: El Niño kann die Wahrscheinlichkeit feuchteren und stürmischeren Wetters im Herbst und frühen Winter erhöhen und auch das Risiko kälterer Perioden später im Winter erhöhen. Diese Zusammenhänge sind jedoch weniger sicher als viele tropische Einflüsse, da das Wetter in Großbritannien auch von mehreren anderen atmosphärischen Einflüssen geprägt wird.

Ein dritter Weg führt dazu, dass El Niño die Bedingungen in anderen Ozeanen verändert. Diese Veränderungen können mit dem Dipol des Indischen Ozeans interagieren, beispielsweise einem Temperaturwechsel zwischen dem westlichen und dem östlichen Indischen Ozean, der die Niederschläge über Ostafrika und Teilen Indiens stark beeinflusst.

Aber El Niño allein bestimmt nicht das Wetter an einem bestimmten Tag. Beispielsweise tendiert Thailand während El Niño im Allgemeinen zu trockeneren Bedingungen, dennoch kam es in Teilen des Landes, darunter Bangkok, im September zu heftigen Regenfällen und Überschwemmungen. Einen ähnlichen Kontrast zeigt auch Indien: Der Monsun war in diesem Jahr insgesamt ungewöhnlich trocken, während es in einigen Regionen immer noch zu starken Regenfällen und Überschwemmungen kam. El Niño verändert die Wahrscheinlichkeit, aber lokale Wettersysteme können immer noch Extreme in die entgegengesetzte Richtung hervorrufen.

Ligin Joseph, Doktorand, Ozeanographie, Universität Southampton