Ein El-Niño-Ereignis hat offiziell begonnen. Das Klimaphänomen, das seinen Ursprung im tropischen Pazifik hat und in Abständen von einigen Jahren auftritt, wird für das nächste Jahr oder länger das Wetter auf der ganzen Erde prägen und zu verschiedenen Klimaextremen führen. El-Niño-ähnliche Zustände können auch über längere Zeiträume von Jahrzehnten oder Jahrhunderten auftreten.
Dies konnte in jüngster Vergangenheit von einem internationalen Forschungsteam unter der Leitung von Ana Prohaska von der Universität Kopenhagen und Dirk Sachse vom Deutschen GeoForschungsZentrum (GFZ) nachgewiesen werden. Ihre Analyse von Biomarkern – organischen Molekülen oder molekularen Fossilien von Gefäßpflanzen – in den Sedimenten eines Sees auf den Philippinen weist auf eine ungewöhnlich trockene Phase in der Region während der Kleinen Eiszeit zwischen 1600 und 1900 n. Chr. hin
Die Ergebnisse wurden nun in der Fachzeitschrift veröffentlicht Kommunikation Erde und Umwelt. Sie zeigen, wie wichtig das Verständnis vergangener Dynamiken des Klimas der tropischen Ozeanatmosphäre im Pazifik für die Verbesserung von Klimamodellen und die Vorhersage zukünftiger Klimaveränderungen ist.
Das El-Niño-Phänomen
Ein auffälliges Merkmal des Klimas im äquatorialen Pazifik ist seine Ost-West-Asymmetrie mit wärmeren Oberflächengewässern im Westen und kälteren Oberflächengewässern im Osten. Ostwinde treiben das Oberflächenwasser nach Westen, wodurch äquatorialer Auftrieb kühleres Wasser auf die Ostseite bringt. Diese Asymmetrie bricht im heutigen Klima zusammen und führt zu El-Niño-Situationen, die in unregelmäßigen Abständen von einigen Jahren auftreten und 9–12 Monate andauern.
Während eines El Niño-Ereignisses steigen die Meeresoberflächentemperaturen entlang des Äquators von der peruanischen Küste bis zum Zentralpazifik an. Der Südostpassat schwächt sich deutlich ab und es können sich leichte Westwinde entwickeln. Im westlichen Äquatorialpazifik, der ansonsten durch reichlich Niederschläge gekennzeichnet ist, herrscht eine außergewöhnliche Trockenheit, während es an den ansonsten trockenen Osträndern des Pazifiks zu starken Regenfällen kommen kann.
Vor dem Hintergrund der globalen Erwärmung wird erwartet, dass El Niño weltweit rekordverdächtige Temperaturen und verschiedene extreme Klimaereignisse wie Dürren, Überschwemmungen und Waldbrände mit sich bringt, die das Leben und Wohlergehen von Millionen Menschen erheblich beeinträchtigen werden.
El Niño-ähnliche Phänomene auf längeren Zeitskalen
Während El Niño ein zwischenjährliches Klimaphänomen ist, kann das Klimasystem des tropischen Pazifiks auch über längere Zeiträume von Jahrzehnten und Jahrhunderten El Niño-ähnliches Verhalten zeigen, was mit dem Ost-West-Gradienten der Meeresoberflächentemperaturen im Pazifik zusammenhängt.
Ein solches Verhalten konnte in jüngster Vergangenheit von einem Team um Ana Prohaska, Assistenzprofessorin an der Universität Kopenhagen und ehemalige Gastwissenschaftlerin am GFZ, und Dirk Sachse, Arbeitsgruppenleiter im GFZ-Bereich 4.6 „Geomorphologie“, nachgewiesen werden. und Leiter des Topic 5 „Landschaften der Zukunft“ des Helmholtz-Forschungsprogramms „Changing Earth – Sustaining our Future“.
Das Team beschreibt einen derart ausgeprägten Übergang zu El-Niño-ähnlichen Bedingungen in der zweiten Hälfte der Kleinen Eiszeit, die etwa von 1630 bis 1900 n. Chr. andauerte. Besonders bemerkenswert ist der kurze Zeitraum von nur einer Generation, in dem sich die Bedingungen für einen Zeitraum von 20 Jahren änderten mehr als 200 Jahre.
Klimaeinblicke in die Vergangenheit durch Untersuchungen von Sedimentkernen
Das Forschungsteam untersuchte Sedimentkerne, die 2013 aus dem Bulusan-See im Norden der Philippinen gesammelt wurden. Die Sedimentabfolge gibt Einblicke in die Klimaentwicklung der letzten 1.400 Jahre in einer Region, die heute stark von El-Niño-Ereignissen betroffen ist.
Insbesondere analysierten die Forscher die Zusammensetzung stabiler Wasserstoffisotope in Blattwachs-Biomarkern (δDwax). Hierbei handelt es sich um molekulare Fossilien, die aus der schützenden Oberflächenschicht der Blätter von Gefäßpflanzen stammen. Die Analyse liefert Einblicke in die Wasserversorgung während ihres Lebens.
Die Studie zeigt einen plötzlichen und signifikanten Anstieg der δDwax-Werte zwischen 1600 und 1650 n. Chr., was auf eine Verschiebung hin zu trockeneren Bedingungen im westlichen tropischen Pazifik während der zweiten Hälfte der Kleinen Eiszeit hindeutet. Die Forscher führen diese Veränderung auf eine Verschiebung des mittleren Zustands des tropischen Pazifischen Ozeans zurück, die mit zonalen Gradienten, also Ost-West-Unterschieden der Meeresoberflächentemperatur, zusammenhängt.
Die Bedeutung der aktuellen Studie für Klimavorhersagen
Ana Prohaska, Hauptautorin der Studie, betont die Bedeutung dieser Forschung: „Unsere Studie liefert überzeugende Beweise für die komplexe Beziehung zwischen zonalen Gradienten der Meeresoberflächentemperatur und hydrologischen Mustern im tropischen Pazifik. Wir verstehen die Art und das Tempo vergangener Veränderungen in.“ Das Klimasystem des tropischen Pazifiks ist entscheidend für die Vorhersage des zukünftigen Klimawandels und seiner möglichen Auswirkungen auf diese gefährdete Region.“
Dirk Sachse vom GFZ fügt hinzu: „Obwohl es immer mehr Hinweise darauf gibt, dass es in der Vergangenheit zu plötzlichen Klimaveränderungen gekommen ist, können aktuelle Klimamodelle solche abrupten Verschiebungen des Mittelzustands im tropischen Pazifik nicht reproduzieren. Dies unterstreicht, dass das Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen unzureichend ist.“ noch begrenzt. Im Kontext des anthropogenen Klimawandels ist ein besseres Verständnis der Treiber und Konsequenzen der komplexen Dynamik des mittleren Zustands des tropischen Pazifiks von großer Bedeutung. Dabei spielt die Integration paläoklimatologischer Daten in moderne Klimamodelle eine große Rolle entscheidende Rolle.“
Mehr Informationen:
Ana Prohaska et al., Abrupte Änderung des mittleren Klimazustands im tropischen Pazifik während der Kleinen Eiszeit, Kommunikation Erde und Umwelt (2023). DOI: 10.1038/s43247-023-00882-7