El Niño in diesem Jahr: Was wird es bringen?

Gewitterwolken für Kalifornien? Bildnachweis: matso/flickr

Gewitterwolken für Kalifornien? Bildnachweis:matso / flickr


VonCatherine Gautier,Universität von Kalifornien, Santa Barbara

Am Ende des Sommers dominiert die Hitze die meteorologische Landschaft, mit derwärmster Monatjemals aufgezeichnet wurde und die Dürre in Kalifornien unvermindert anhält. Gleichzeitig ist klar, dass ein El Niño gebaut wird, der voraussichtlich imfallen und dauern bis zum Winter, mit der Möglichkeit, dass es ein „Mega“-El Niño wird.


Die Hoffnung in Kalifornien besteht darin, dass die großen Niederschlagsmengen, die normalerweise mit extremen El-Niño-Ereignissen verbunden sind, die Auswirkungen der mehrjährigen Dürre des Staates durch teilweises Wiederauffüllen von Stauseen und Grundwasser verringern würden, selbst als WissenschaftlerVorsichtdass dies dem nicht passieren könnteAbschluss erforderlichdie gegenwärtige Situation zu ändern.

Was treibt das El Niño-Wettermuster an und was wissen Wissenschaftler über El Niño unter der vom Menschen verursachten Treibhauserwärmung?

Ein tropisches pazifisches Phänomen mit globalem Einfluss

Um es klar zu sagen, El Niño ist ein tropisches pazifisches Phänomen, obwohl es die stärksten meteorologischen Schwankungen von Jahr zu Jahr auf dem Planeten darstellt und die Zirkulation der globalen Atmosphäre stört. Wenn Änderungen der Meeresoberflächentemperatur – oder Anomalien – im östlichen äquatorialen Pazifik einen bestimmten Schwellenwert überschreiten, wird es zu einem El Niño.




Welche Mechanismen stecken dahinter?Das Kind? Unter normalen Bedingungen im tropischen Pazifik wehen die Passatwinde von Ost nach West und treiben die Meeresströmungen darunter nach Westen. Diese Strömungen transportieren warmes Wasser, das durch die Sonnenstrahlung niedriger Breiten erwärmt wird und sich schließlich im Westpazifik ansammelt. Dadurch sammelt sich im oberen Ozean Wärme an.

Unter normalen Bedingungen tragen Winde dazu bei, warmes Wasser von Ost nach West zu transportieren. Bildnachweis: Michael McPhaden/NOAA

Unter normalen Bedingungen tragen Winde dazu bei, warmes Wasser von Ost nach West zu transportieren. Bildnachweis: Michael McPhaden/NOAA

Das warme Wasser verdunstet von der Meeresoberfläche, die leichte, warme und feuchte Luft steigt auf, was zu einer tiefen Konvektion in Form von hoch aufragenden Cumulonimbus-Wolken und starken Niederschlägen führt. Wenn diese Luft aufsteigt, erreicht sie die oberen Ebenen der Troposphäre und kehrt nach Osten zurück, um schließlich über dem kühleren Wasser des östlichen Pazifiks zu sinken. Diese Ost-West (zonale) Zirkulation wird als Walker-Zirkulation bezeichnet.

Was passiert während des El Niño mit der Atmosphäre und dem Meer?


Diese Zirkulation wird alle paar Jahre durch El Niño gestört oder durch La Niña verstärkt, der gegenteilige Effekt. Dieses periodische, natürlich auftretende Phänomen wird El-Niño Southern Oscillation (ENSO) genannt.

Während des typischen El Niño, der warmen Phase dieser Oszillation, schwächen sich die Passatwinde ab, und episodische Westwindausbrüche im westlichen äquatorialen Pazifik erzeugen interne Wellen in den Ozean. Diese Wellen lösen den Transport des warmen Wassers von Westen nach Osten des Beckens aus.

Während eines El Niño schwächen sich die Passatwinde ab und verändern die Ozeanzirkulationsmuster. Bildnachweis: Michael McPhaden/NOAA

Während eines El Niño schwächen sich die Passatwinde ab und verändern die Ozeanzirkulationsmuster. Bildnachweis: Michael McPhaden/NOAA

Dies bewirkt eine Reduzierung des Auftriebs (Aufwärtsbewegung) von kaltem Wasser im Osten, am Äquator und entlang der Küste. Es erzeugt auch Anomalien der warmen Meeresoberflächentemperatur entlang des Äquators von der internationalen Datumsgrenze im Pazifik bis zur Küste Südamerikas.


Während sich der zentrale Teil des Pazifiks während des El Niño erwärmt, wandert die atmosphärische Konvektion, die normalerweise über dem westlichen warmen Pool auftritt, in den zentralen Pazifik. Diese Wärmeübertragung vom Ozean in die Atmosphäre führt zu außergewöhnlichen Niederschlägen im normalerweise trockenen östlichen äquatorialen Pazifik. Warme Luft strömt dann von Westen, speist diese Konvektion und schwächt die von Ost nach West fließenden Passatwinde weiter ab. Dies führt zu einer weiteren Erwärmung, da diese Rückkopplungsschleife das Phänomen verstärkt und sicherstellt, dass tiefe atmosphärische Konvektions- und Niederschlagsmuster im zentralen äquatorialen Pazifik aufrechterhalten werden. El Niño endet schließlich, wenn Veränderungen im Ozean negative Rückkopplungen verursachen, die die Dynamik umkehren, die die El Niño-Effekte erzeugt.

Wie kann El Niño das Wetter in Vereinigte Staaten von Amerika und den Niederschlag in Kalifornien beeinflussen?

In Verbindung mit El Niño führt die Wärmeumverteilung im Ozean zu einer grundlegenden Neuordnung der atmosphärischen Konvektion, die die globalen Wettermuster von Australien bis Indien und von Südafrika bis Brasilien ernsthaft stört.

El-Niño-Jahre bringen typischerweise regenführende Stürme in den Westen der USA. Bildnachweis: Stuart Rankin/flickr

El-Niño-Jahre bringen typischerweise regenführende Stürme in den Westen der USA. Bildnachweis:Stuart Rankin/flickr

Was den spezifischen Effekt für die USA und Kalifornien jedoch erklärt, ist eine besondere Art der Verbindung – sogenannte extratropische Telekonnektion – zwischen der von El Niño erzeugten Wärme und Nordamerika. Diese Erwärmung erregt Wellenzüge oder Gruppen ähnlich großer atmosphärischer Wellen, die sich nach Norden ausbreiten und den zentralen äquatorialen Pazifik mit Nordamerika verbinden. Dies verlagert den subtropischen Jetstream nach Norden und führt im Allgemeinen zu einer Reihe von Stürmen über Kalifornien und den südlichen USA. Die daraus resultierenden erhöhten Niederschläge scheinen nur während astarker El Niño.

Während El Niños in den Tropen eine eher 'typische' Signatur haben, variieren ihre Auswirkungen über Nordamerika, da in gemäßigten Klimazonen andere Einflüsse wirken. Dennoch sind die meisten El-Niño-Winter über Westkanada und Teilen der nördlichen Zentralamerika mild und nass mitungewöhnlicher Niederschlagüber den Süden der USA von Texas bis Florida.

Wie könnte sich El Niño unter der vom Menschen verursachten Treibhauserwärmung entwickeln?

Wissenschaftler sind jetztstudierendie Vielfalt des El Niño-Verhaltens – starke und schwache, Änderungen der Dauer und die verschiedenen Regionen für die maximalen SST-Anomalien. Stehen diese Veränderungen von El Niño im Zusammenhang mit der globalen Erwärmung? es istzu früh um es zu sagen.

Zum einen gibt es im Pazifik über Jahrzehnte und längere Zeiträume eine erhebliche natürliche Variabilität, die sein könnteMaskierung von Veränderungen durch die globale Erwärmung.

Klimamodelle legen nahe, dass sich die mittleren Bedingungen im Pazifik in Richtung eines wärmeren Zustands entwickeln werden. Das bedeutet, dass die Meeresoberflächentemperaturen wahrscheinlich steigen und der Passatwind nachlassen werden, was zu einem dauerhafteren El-Niño-Zustand und/oder intensiveren El-Niño-Ereignissen führen könnte.

EtwasKlimamodellprojektionen, zusammen mit Rekonstruktionen vonvorbei an El Niños, empirische Unterstützung für extremere El-Niño-Ereignisse unter Treibhauserwärmung bieten. Sie weisen auch auf eine Ostverschiebung des Mittelpunkts hin, wo Wärme vom Ozean an die Luft übertragen wird. Dies würde eine Verlagerung der außertropischen Regen-Telekonnektion nach Osten bedeuten, das Phänomen, das für Wetteränderungen in Nordamerika verantwortlich ist, einschließlich mehr Regen im Westen.

Aber die Modelle gehen auseinander in ihren Vorhersagen, ob und wie sich die Intensität der Televerbindungen ändern wird. Es gibt also keine einfache Antwort darauf, wie sich die Niederschläge in Kalifornien in Verbindung mit den Veränderungen des El Niño im Zusammenhang mit der Treibhauserwärmung ändern werden.

Ein komplexes Phänomen mit vielen Tricks für Wissenschaftler

Wird die Sensibilität der Atmosphäre für den Primärmechanismus im Herzen von El Niño – das heißt die Rückkopplung zwischen den höheren Meerestemperaturen und den nachlassenden Passatwinden, die zu einer atmosphärischen Konvektion über dem zentralen Pazifik führen – in Zukunft anhalten?

Es wurde 2014 nicht aufrechterhalten, als ansonsten günstige Bedingungen für einen großen El Niño herrschten. In diesem Fall trat im Zentralpazifik keine anhaltende tiefe Konvektion auf, und die dort übliche starke Wechselwirkung zwischen der Atmosphäre und dem Ozean spielte nicht ihre normale Rolle bei der Verankerung der Konvektion und der Wärmeübertragung.

Diese Ergebnisse zeigen uns, dass wir noch viel zu lernen haben. Dies gilt trotz der dramatischen wissenschaftlichen Fortschritte, die in den letzten Jahrzehnten in Bezug auf die El-Niño- und ENSO-Zyklen erzielt wurden, einschließlich neuer Theorien, ausgeklügelter saisonaler Vorhersagemodelle und umfassender Beobachtungssysteme.

Unsere Fähigkeit, El Niño und die möglichen Zusammenhänge zwischen steigenden Treibhausgasen und El Niño vorherzusagen, wird immer noch durch die Komplexität der ENSO-Dynamik begrenzt, wie die gescheiterte Vorhersage eines El Niño 2014 veranschaulicht. In der Zwischenzeit können wir uns auf einen Winter freuen, in dem El Niño, vielleicht sogar ein Mega-El Niño, die Wetterdiskussion dominieren wird.

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Catherine Gautier, emeritierte Professorin für Geographie,Universität von Kalifornien, Santa Barbara

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