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14.10.2022

Wie entwickeln sich La Niña und El Niño im Klimawandel?

     

  • dritter La-Niña-Winter in Folge, regional dramatische Auswirkungen möglich
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  • begünstigt aktuelle Überschwemmungen in Australien, ebenso wie Dürren in Ostafrika und dem Südwesten der USA
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  • unter Forschenden umstritten, ob La Niña und El Niño durch den Klimawandel häufiger/stärker werden
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Zum fünften Mal innerhalb von zwei Jahren sind einige Regionen Australiens überflutet. Ein Grund dafür ist das Wetterphänomen La Niña, das im Winter 2022/23 zum dritten Mal in Folge auftritt. Das aktuelle La-Niña-Ereignis wird sehr wahrscheinlich mindestens bis Ende dieses Jahres anhalten, so ein aktueller Bericht der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) [I]. Dies könnte dramatische Folgen für verschiedene Regionen haben, in denen La Niña die Wetterverhältnisse beeinflusst. Während das Phänomen in Australien Überflutungen wahrscheinlicher macht, begünstigt es ebenfalls die schweren Dürren, die an der Westküste Nordamerikas sowie am Horn von Afrika herrschen. Von 1974 bis 1976 und von 1999 bis 2001 gab es schon einmal La-Niña-Ereignisse, die drei Jahre in Folge auftraten.

La Niña ist die kalte Phase eines Zyklus im östlichen Pazifik und das Gegenstück der warmen Phase El Niño. Beide Phänomene sind durch Veränderungen von Ozean- und Luftströmungen im tropischen Pazifik gekennzeichnet und begünstigen Extremwetter in verschiedenen Weltregionen. Weitere Hintergrundinformationen zu El Niño und La Niña sowie deren Auswirkungen auf regionale Wetterextreme finden Sie hier unter den Statements.

In Kombination mit dem Klimawandel, der ebenfalls zu mehr Extremwetterereignissen führt, könnten die Wetterauswirkungen von La-Niña- und El-Niño-Jahren künftig noch problematischer werden. Zudem ist unter Forschenden höchst umstritten, ob und wie sich die Stärke und Häufigkeit von La-Niña- und El-Niño-Ereignissen mit dem Klimawandel verändern könnten. Für einen Einblick in diese Debatte hat das SMC Forschende zu der Bedeutung des aktuellen La-Niña-Ereignisses und der Rolle des Klimawandels befragt – sowie dazu, in welchen Punkten die Forschung noch uneinig ist.

Übersicht

     

  • Prof. Dr. Andreas Fink, Professor für Meteorologie, Arbeitsgruppe Atmosphärische Dynamik, Department Troposphärenforschung, Institut für Meteorologie und Klimaforschung, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

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  • Prof. Dr. Mojib Latif, Leiter des Forschungsbereiches Ozeanzirkulation und Klimadynamik, Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Kiel

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  • Prof. Dr. Daniela Domeisen, Assistenzprofessorin am Institut für Atmosphäre und Klima, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETHZ), Zürich

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  • Dr. Malte Stuecker, Assistenzprofessor am Department of Oceanography und am International Pacific Research Center, University of Hawaiʻi at Mānoa

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Statements

Die folgenden Statements sind bewusst mit Blick auf langfristige Verwendbarkeit eingeholt und können auch in Zukunft zu diesem Thema Hintergrundinformationen bieten und zitiert werden.

Dr. Malte Stuecker

„El-Niño-Jahre zeichnen sich durch eine großflächige temporäre Erwärmung der oberen Wasserschichten des tropischen Ostpazifiks aus, während in La-Niña-Jahren dieser Teil des Ozeans ungewöhnlich kalt ist. Die drei stärksten El-Niño-Ereignisse fanden im Winter der Nordhemisphäre in den Jahren 1982/83, 1997/98 und 2015/16 statt. Alle drei El-Niño-Episoden hatten katastrophale regionale Auswirkungen aufgrund von Verschiebungen der globalen Wettersysteme. Diese Verschiebungen führten zu Dürren und Überschwemmungen in verschiedenen Regionen.“

„Rekonstruktionen des Klimas der Vergangenheit für den tropischen Pazifik sind mit gewissen Unsicherheiten verbunden. Trotz dieser Unsicherheiten zeigen die Rekonstruktionen eine generelle Tendenz zu stärkeren El-Niño- und La-Niña-Ereignissen in den letzten Jahrzehnten, verglichen mit den vorangegangenen Jahrhunderten und Jahrtausenden [1] [2]. Ob diese Trends bestehen bleiben, wird noch aktiv erforscht.“

Prof. Dr. Mojib Latif

„Ein langfristiger Trend in die eine oder andere Richtung ist nicht erkennbar, wenn man eine strikte Definition von La Niña- und El Niño-Ereignissen wählt. Interessant ist jedoch, dass sich während der letzten vier Jahrzehnte große Teile des östlichen tropischen Pazifiks im Mittel abgekühlt haben, in einer Art und Weise, die La-Niña-Ereignissen ähnelt. Das widerspricht den meisten Klimamodellen, die eine Erwärmung in dieser Region infolge steigender atmosphärischer Treibhauskonzentrationen vorhersagen. Das wirft Fragen hinsichtlich der Verlässlichkeit der Klimamodelle in den Tropen auf.“

Prof. Dr. Daniela Domeisen

„In den bisherigen Beobachtungen sieht man eine Verschiebung der Temperaturanomalien hin zur Mitte des Pazifiks, sodass vermehrt sogenannte ,zentralpazifische‘ El-Niño-Ereignisse – auch ,Modoki‘ El Niño genannt – auftreten, was wahrscheinlich eine Folge des Klimawandels und der damit erwärmten Meerestemperaturen ist. Solche El-Niño-Ereignisse haben andere globale Auswirkungen als die klassischen ,ostpazifischen‘ El Niños, und daher ist es wichtig zu verstehen, wie sich diese Ereignisse verändern.“

Prof. Dr. Andreas Fink

„Ein Trend in Häufigkeit und Stärke ist seit 1950 nicht zu beobachten. Es gab mehrjährige Perioden, in denen El Niño beziehungsweise La Niña Ereignisse überwogen. So überwogen von 1982 bis 1997 El-Niño-Ereignisse, in den 1960er und 1970er Jahren dagegen La-Niña-Ereignisse. Es gibt einige Theorien für diese sogenannten dekadischen Schwankungen, eine allgemein akzeptierte ist nicht darunter.“ 

Dr. Malte Stuecker

„Ob sich die Häufigkeit und Stärke von El-Niño- und La-Niña-Ereignissen wegen des Klimawandels ändern werden, ist eine derzeit stark untersuchte Forschungsfrage und die Ergebnisse diesbezüglich werden noch aktiv diskutiert. Es gibt aber sehr klare Ergebnisse bezüglich der Auswirkungen: Da sich aufgrund des Klimawandels global die Temperaturen erhöhen – auf dem Land wie im Ozean –, ist es eine sehr sichere Vorhersage, dass sich die globalen Wetterauswirkungen von El-Niño- und La-Niña-Episoden in der Zukunft verstärken werden. Die Verschiebungen der Wettersysteme werden stärker ausfallen und sowohl regionale Dürren als auch regionale Überschwemmungen während El Niño und La Niña werden in der Zukunft extremer sein [3] [4].“

Prof. Dr. Mojib Latif

„Es ist ja vor allem der mittlere Klimazustand, der sich im tropischen Pazifik in die Richtung eines Dauer-La Niña-Ereignisses verändert hat. Deswegen sprechen wir von einer ,La-Niña-artigen‘ Veränderung in den letzten Jahrzehnten. Bei der Frage, wie sich die Verhältnisse in der Zukunft ändern werden, gibt es eine große Unsicherheit.“

„Eine Gruppe von Forschenden favorisiert die Hypothese, dass sich der mittlere Klimazustand ,El-Niño-artig‘ verändern wird, mit einer stärkeren Erwärmung im Osten als im Westen, übereinstimmend mit den Klimamodellen. Eine andere Gruppe favorisiert die ,La-Niña-artige‘ Veränderung, mit einer Abkühlung im Osten oder zumindest einer schwächeren Erwärmung im Osten als im Westen. Und wieder andere haben publiziert, dass sich entweder La Niña- oder El Niño-Ereignisse intensivieren werden. Jede dieser möglichen Veränderungen hätte schwerwiegende Folgen für viele Regionen rund um den Globus.“

Prof. Dr. Daniela Domeisen

„Dazu machen verschiedene Studien und Modelle unterschiedliche Aussagen. Einige Modelle sagen mit dem Klimawandel vermehrt stärkere El-Niño [3][5] und zum Teil auch stärkere La-Niña-Ereignisse voraus [6]. Speziell für El Niño sagen verschiedene Studien, dass in Zukunft sogenannte ,Super-El-Niños‘ auftreten könnten [7], ähnlich oder stärker als zum Beispiel die extremen El-Niño-Ereignisse in 1997/1998 und2015/2016, mit potenziell extremen globalen sozioökonomischen Konsequenzen.“

Prof. Dr. Andreas Fink

„Die Klimamodelle sind sich uneins in Bezug auf eine veränderte Stärke von ENSO (ENSO steht für El Niño and the Southern Oscillation; Anm. d. Red.) – also die mit ENSO einhergehenden Schwankungen der Wassertemperaturen im tropischen Pazifik. Es gibt auch keine überzeugenden Hinweise, dass El Niño oder La Niña Ereignisse sich in Zukunft häufen oder mehrere Jahre andauern werden. Ein gewisser Konsensus besteht lediglich dahingehend, dass sich die mit ENSO einhergehende Variabilität der Niederschläge ab Mitte dieses Jahrhunderts verstärken dürfte. Ein Grund für den fehlenden Konsens der Modelle besteht nach wie in deren Defiziten, das gekoppelte Atmosphäre-Ozeansystem und die ozeanischen Zirkulationen im Pazifik richtig zu simulieren.“ 

Dr. Malte Stuecker

„Mehrjährige La-Niña-Ereignisse können besonderes in den Regionen, in denen La Niña mit weniger Niederschlag verbunden ist – zum Beispiel im Südwesten der USA und am Horn von Afrika – verheerende Auswirkungen haben. Diese Niederschlagsdefizite akkumulieren sich über mehrere Jahre und können so zu starken Dürren und mehrjährigen Ernteausfällen führen. Die Dürre am Horn von Afrika besteht nun schon seit fünf Jahren und die vergangen La-Niña-Episoden haben wahrscheinlich dazu beigetragen. Aufgrund des dritten La-Niña-Winters in Folge werden wieder Niederschlagsdefizite in dieser Region erwartet. Deswegen hat die Weltorganisation für Meteorologie (WMO) eindringliche Warnungen herausgegeben, dass sich die Hungersnot in der Region weiter verschlimmern wird. Diese Situation wird durch die kriegsbedingten Engpässe in den globalen Getreidemärkten noch weiter verstärkt.“

Prof. Dr. Mojib Latif

„Die Auswirkungen eines außergewöhnlich lange anhaltenden La-Niña-Ereignisses oder einer Art Dauer-La-Niña wären verheerend, weil die typischen Auswirkungen von La-Niña-Ereignissen länger anhalten würden, wie zum Beispiel die Dürren in Ostafrika oder im Südwesten der USA. Australien hätte mit mehr tropischen Wirbelstürmen zu rechnen. Es handelt sich hierbei allerdings um Wahrscheinlichkeiten des Auftretens solcher Ereignisse, die sich durch La Niña erhöhen. Das sind bei Weitem keine eins-zu-eins Beziehungen. Die Atmosphäre ist chaotisch und hat ihr Eigenleben.“

Prof. Dr. Daniela Domeisen

„Drei Folgejahre mit La Niña sind zwar selten, aber durchaus bereits aus der Vergangenheit bekannt. La Niña bringt normalerweise trockene Bedingungen für eine Reihe von Regionen, unter anderem den Südwesten der USA – vor allem den Süden von Kalifornien – und für Ostafrika. Südkalifornien, als Beispiel, ist sowieso bereits längere Zeit in einem konstanten Dürrezustand, und bräuchte eher einen El Niño, welcher normalerweise zu mehr Regen führt. Der anhaltende La-Niña-Zustand des tropischen Pazifiks macht den dringend nötigen Regen in Südkalifornien noch unwahrscheinlicher. Er kann dort Hitze und Dürre verstärken und damit auch die Gefahr von Waldbränden.“

Prof. Dr. Andreas Fink

„Ein dreijähriges La Niña Ereignis gab es in den letzten 50 Jahren schon zweimal: 1973 bis 1976 und 1998 bis 2001. Daher würde ich dies den natürlichen Schwankungen zuschreiben. Für den küstennahen Südwesten der USA bedeutet dies derzeit eher eine Tendenz zu trockeneren Wintermonaten und eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass die seit mehreren Jahren anhaltende Dürre fortbesteht.“

„Die Niederschläge in Ostafrika nehmen seit vielen Jahren ab, ohne dass dies von den Klimamodellen simuliert wurde. Eine vielbeachtete Hypothese besagt, dass dies mit der durch die anthropogen verursachten, stärkeren Erwärmung des tropischen Westpazifiks gegenüber dem Zentralpazifik – und einer damit stärkeren tropischen Walkerzelle über dem Indischen Ozean – zusammenhängt. Deren absteigender und damit niederschlagsunterdrückender Ast ist in der zweiten und stärkeren Regenzeit in Ostafrika (März bis Mai) stärker geworden.“

„In diesem Kontext wirkt die natürliche ENSO-Variabilität derzeit wohl verstärkend, ohne für den Rückgang der Niederschläge am Horn von Afrika verantwortlich zu sein. Einmal werden wegen La Niña die Wassertemperaturen im Westpazifik noch höher. Zum anderen fallen die Niederschläge im Januar und Februar – zwischen den Regenzeiten im Herbst (September bis Oktober) und im Frühjahr (März bis Mai) – wegen La Niña oft schwächer aus. Mit anderen Worten: Hier wirken sich eine natürliche Schwankung (ENSO) und ein anthropogen verursachter Trend – die höhere Erwärmung des West- gegenüber dem Zentralpazifik – über drei Jahre verstärkend auf die Dürre in Ostafrika aus – mit katastrophalen Folgen für die dortige Bevölkerung.“

Dr. Malte Stuecker

„Die Auswirkungen von El Niño und La Niña auf die Polarregionen sind Gegenstand aktiver Forschung. Die genauen Details einer jeden Episode – zum Beispiel wo genau im Ostpazifik die Erwärmung oder Abkühlung des Ozeans stattfindet – spielen eine große Rolle auf die Auswirkungen in den Polarregionen [8]. Ein Beispiel, bei dem El Niño eine Schlüsselrolle beim raschen Rückgang des Meereises spielte, war der Frühling in der Südhemisphäre im Jahr 2016. In dieser Jahreszeit wurde das klimawandelbedingte Schmelzen des Meereises in der Antarktis durch das El-Niño-Ereignis beschleunigt [9]. Langfristig spielen El-Niño- und La-Niña-Ereignisse jedoch eine untergeordnete Rolle beim Rückgang des Meer- und Landeises in den Polarregionen. Die Hauptursache ist die direkte Erwärmung durch den Klimawandel, welche an den Polen am stärksten ausfällt [10].“

Prof. Dr. Mojib Latif

„Das ist höchst umstritten. Die Klimamodelle unterscheiden sich in ihren Projektionen hinsichtlich des tropischen Klimas erheblich voneinander. Außerdem sind einige Auswirkungen von El Niño oder La Niña auf die mittleren Breiten oder die Polarregionen eher schwach und nicht statistisch signifikant. Europa zum Beispiel ist kaum betroffen. Sein Klima wird mehr vom Atlantik bestimmt. Gerade was El Niño oder La Niña anbelangt, stellt die globale Erwärmung ein Experiment planetarischen Ausmaßes dar, dessen Ausgang wir nicht kennen.“

Prof. Dr. Daniela Domeisen

„El Niño und La Niña können durch ihre globalen Auswirkungen Effekte des Klimawandels abschwächen, aber natürlich auch verstärken. Dabei spielt auch der Effekt des Klimawandels auf die ENSO-Region (ENSO steht für El Niño and the Southern Oscillation, mit der Region ist der tropische Pazifik gemeint; Anm. d. Red.) eine Rolle, was zu einer Verstärkung von ENSO-Ereignissen (La Niña und El Niño; Anm. d. Red.) führen kann, die dann wiederum Effekte des Klimawandels weltweit verstärken können. Diese Wechselwirkung wird dann gefährlich, wenn sich die Effekte des Klimawandels und von ENSO gegenseitig verstärken.“

Angaben zu möglichen Interessenkonflikten

Prof. Dr. Andreas Fink: „Ich erkläre hiermit, dass keine Interessenkonflikte bestehen.“

Prof. Dr. Mojib Latif: „Interessenkonflikte habe ich keine.“

Prof. Dr. Daniela Domeisen: „Keine.“

Alle anderen: Keine Angaben erhalten.

Literaturstellen, die von den Experten zitiert wurden

[1] McGregor S et al. (2010): A unified proxy for ENSO and PDO variability since 1650. Climate of the Past. DOI: 10.5194/cp-6-1-2010.

[2] Grothe PR et al. (2019): Enhanced El Niño–Southern Oscillation Variability in Recent Decades. Geophysical Research Letters. DOI: 10.1029/2019GL083906.

[3] Cai W et al. (2014): Increasing frequency of extreme El Niño events due to greenhouse warming. Nature Climate Change. DOI: 10.1038/nclimate2100.

[4] Cai W et al. (2021): Changing El Niño–Southern Oscillation in a warming climate. Nature Reviews Earth & Environment. DOI: 10.1038/s43017-021-00199-z.

[5] Cai W et al. (2015): ENSO and greenhouse warming. Nature Climate Change. DOI: 10.1038/nclimate2743.

[6] Cai W et al. (2015): Increased frequency of extreme La Niña events under greenhouse warming. Nature Climate Change. DOI: 10.1038/nclimate2492

[7] Latif M et al. (2015). Super El Niños in response to global warming in a climate model. Climatic Change. DOI: 10.1007/s10584-015-1439-6.

[8] Jeong H et al. (2022): Distinct impacts of major El Niño events on Arctic temperatures due to differences in eastern tropical Pacific sea surface temperatures. Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.abl8278.

[9] Stuecker MF et al. (2017): Conditions leading to the unprecedented low Antarctic sea ice extent during the 2016 austral spring season. Geophysical Research Letters. DOI: 10.1002/2017GL074691.

[10] Stuecker MF et al. (2018): Polar amplification dominated by local forcing and feedbacks. Nature Climate Change. DOI: 10.1038/s41558-018-0339-y.

Literaturstellen, die vom SMC zitiert wurden

[I] Weltorganisation für Meteorologie (31.08.2022): El Niño/La Niña Update August 2022.

[II] Helmholtz-Zentrum Potsdam: Auswirkungen des El Niño-Phänomens.
Einfache Erklärung des El Niño Phänomens und von dessen Auswirkungen auf der Wissensplattform des Forschungsbereichs Erde und Umwelt der Helmholtz-Gemeinschaft.

[III] NASA: ENSO Index: 1993-Present.
Abbildung der Entwicklung des ENSO Index seit 1993. Die roten Bereiche markieren El-Niño-ähnliche Bedingungen, die blauen Bereiche markieren La-Niña-ähnliche Bedingungen.

[IV] National Weather Services: ENSO Indices.
Erklärung der verschiedenen ENSO Indizes von der US-amerikanischen Wetterbehörde.

Hintergrundinformationen

Als La Niña und El Niño bezeichnet man Veränderungen im System von Meeres- und Luftströmungen im äquatorialen Pazifik, dem sogenannten ENSO-System („El Niño and Southern Oscillation“). In „normalen“ Jahren wehen Passatwinde entlang des Äquators über dem Pazifik von Ost nach West – von Südamerika nach Südostasien. Diese Winde schieben das warme Wasser an der Oberfläche des Pazifiks vor sich her. Dadurch sammeln sich warme Wassermassen vor der Küste Südostasiens, während vor der Küste Südamerikas kaltes Wasser aus tiefen Meeresschichten von Süden her nachströmt. Somit ist der westliche Pazifik einige Grad wärmer als der östliche. In El-Niño-Jahren werden die äquatorialen Passatwinde schwächer oder fallen ganz aus – normalerweise passiert das im Herbst/Winter der nördlichen Hemisphäre. In Folge erwärmt sich der Pazifik vor Südamerika und kühlt vor Südostasien ab. In La-Niña-Jahren wehen die Passatwinde stärker als normal und es passiert das Gegenteil.

Sowohl El Niño als auch La Niña verändern das Wetter vor allem in Regionen nahe des tropischen Pazifiks [II]: In El-Niño-Jahren wird es an der Pazifikküste in Süd- und Nordamerika tendenziell nasser – da mehr Wasser aus dem wärmeren Pazifik verdunstet –, in La-Niña-Jahren trockener. In Südostasien und Australien dagegen kommt es in El-Niño-Jahren vermehrt zu Dürren, während La Niña Starkregen und Überflutungen begünstigt – etwa den starken Monsunregen in Pakistan im Sommer 2022 oder das wiederholte Hochwasser in Australien in den vergangenen Jahren. Über sogenannte Fernwirkungen hat das ENSO-System aber auch Auswirkungen auf das Wetter in Regionen fernab des äquatorialen Pazifiks: Am Horn von Afrika etwa kommt es in La-Niña-Jahren eher zu Dürren, wie es in den vergangenen Jahren der Fall war. Auswirkungen auf das Wetter in Europa sind nicht bekannt.

Obwohl oft von La-Niña- und El-Niño-Ereignissen die Rede ist, handelt es sich eigentlich nicht um klar abgegrenzte Ereignisse. Vielmehr ist das ENSO-System stets in einem Zustand, der eher La-Niña-ähnlich oder eher El-Niño-ähnlich ist (eine Abbildung dazu finden Sie hier [III]). Dieser Zustand kann über verschiedene Indizes gemessen werden, die die Unterschiede in der Wassertemperatur, der Lufttemperatur oder dem Luftdruck über dem Ost- und Westpazifik angeben [IV]. Übersteigt ein solcher Index einen bestimmten Schwellenwert, spricht man von einem La-Niña- beziehungsweise einem El-Niño-Ereignis. Aktuell – im Herbst 2022 – befindet sich das ENSO-System seit dem Sommer 2020 in einem eher La-Niña-ähnlichen Zustand, auch wenn nicht durchgängig der Schwellenwert für ein La-Niña-Ereignis überschritten war [IV].