Transport von Luftmassen im Zusammenhang mit "El Niño" entschlüsselt

Das El-Niño-Phänomen beeinflusst das Wetter in weit entfernten Gegenden, bis hin nach Australien, Indien oder dem Mittelmeer, doch wie diese so genannten Telekonnektionen genau funktionieren, war bisher noch nicht geklärt. Atmosphärenforscher*innen der Universität Wien konnten nun zeigen, dass für diese Klima-Anomalien Schwankungen des Transports von Luftmassen, Wärme, Feuchtigkeit und Energie aus dem tropischen Pazifik verantwortlich sind. Und: El Niño wärmt auch den Atlantik auf, so die aktuell im Fachjournal "Geophysical Research Letters" publizierte Studie.

Die El-Niño-Südliche Oszillation (ENSO) – eine der wichtigsten Klimaschwankungen weltweit – sorgt regelmäßig für weltweite Wetterkapriolen mit großen Auswirkungen etwa auf Fischerei oder Landwirtschaft. ENSO steht im Zusammenhang mit Veränderungen der Oberflächentemperatur des tropischen Pazifiks. Alle zwei bis sieben Jahre gibt es Perioden mit höheren Temperaturen – diese verursachen dann das so genannte El-Niño-Phänomen, welches wiederum in vielen Regionen der Welt zu ausgeprägten Wetteranomalien führt, wie zum Beispiel Dürren im Amazonasbecken und in Australien, verstärkten Niederschlägen im Süden der USA oder stärkeren Monsunereignissen in Indien.  Diese weitreichenden Auswirkungen bzw. ihre Zusammenhänge werden als Telekonnektionen bezeichnet.

Durchbruch bei Verständnis von Luftmassentransport

Die Mechanismen hinter diesen Telekonnektionen waren bisher – trotz zahlreicher Forschungsarbeiten über ENSO – noch nicht ausreichend geklärt. Am Institut für Meteorologie und Geophysik der Universität Wien gelang nun ein Durchbruch im Verständnis der Rolle des Luftmassentransports bei Telekonnektionen: Ein Forschungsteam konnte zeigen, dass Schwankungen des Transports von Luftmassen, Wärme, Feuchtigkeit und Energie aus dem tropischen Pazifik für viele der beobachteten Klimaanomalien kausal verantwortlich sind.

"In unserer Studie betrachteten wir diese Telekonnektionen aus einer neuen Perspektive – konkret untersuchten wir, wie die Wärme und Feuchtigkeit aus dem Pazifik über die Atmosphäre transportiert wird. Dadurch können wir eine direkte Verbindung zwischen dem Pazifik und entfernten Regionen herstellen", erklärt Katharina Baier, Erstautorin und Nachwuchswissenschafterin der Vienna International School of Earth and Space Sciences (VISESS). So zeigt sich beispielsweise in der Studie, dass während El Niño anomal trockene Luft in Richtung Amazonasbecken transportiert wird und dort Dürren verursacht. "Im Gegensatz dazu wird besonders feuchte Luft in Richtung des Südostens der USA transportiert, was dort wiederum vermehrte Niederschläge begünstigt", erklärt Baier. 

El Niño wärmt auch Atlantik auf

Auch Atmosphärenforscher Andreas Stohl von der Universität Wien, der Leiter der aktuell im Journal Geophysical Research Letters publizierten Studie, betont: "Unsere Ergebnisse tragen zum Verständnis von Wetterphänomenen weltweit bei, zum Beispiel auch in Australien, Afrika oder dem Mittelmeerraum. Außerdem können wir zeigen, dass während El Niño anomal große Wärmemengen aus dem tropischen Pazifik in den Atlantik transportiert werden, der daraufhin mit einer Erwärmung reagiert", so der Leiter des Instituts für Meteorologie und Geophysik und des Forschungsverbundes VINAR.

Methodisch setzte das Forschungsteam der Universität Wien auf atmosphärische Ausbreitungsmodelle, die so genannten Lagrangeʼschen Modelle. Während herkömmliche Modelle meteorologische Parameter wie Luftfeuchtigkeit oder Temperatur an fixen Punkten erfassen, folgen die sogenannten Lagrangeʼschen Modelle den einzelnen Partikeln und erfassen, wie sich die meteorologischen Parameter entlang deren Weges ändern. Mithilfe dieser Modelle kann auch die Ausbreitung von Partikeln wie Ruß oder Mikroplastik beziehungsweise von Treibhausgasen analysiert werden.

Die vorliegende Studie wurde von der Dr. Gottfried und Dr. Vera Weiss Wissenschaftsstiftung und dem Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) im Rahmen des Projekts P 34170-N, "A demonstration of a Lagrangian re-analysis (LARA)" unterstützt. 

Publikation in Geophysical Research Letters:

The role of atmospheric transport for El Nino-Southern Oscillation teleconnections. K. Baier, M. Duetsch, M. Mayer, L. Bakels, L. Haimberger and A. Stohl (2022). In: Geophysical Research Letters

DOI: 10.1029/2022GL100906

Abbildungen:

Abb. 1: Zusammenfassung des atmosphärischen Transports aus dem Tropischen Pazifik. Die durchgezogenen Pfeile zeigen eine Zunahme des Massentransports während El Niño, während gestrichelte Pfeile eine Abnahme zeigen. Blaue Pfeile zeigen den Transport von relativ feuchter Luft an; braune von relativ trockener Luft. Blaue Schattierungen zeigen anomal feuchte lokale Bedingungen (braune Schattierungen trockene). Rote Kreise zeigen den Transport warmer Luft in der Höhe, die stabile Bedingungen begünstigt. Die orangen Schattierungen zeigen den Transport der anomal größeren Wärmemenge aus dem Pazifik in den Tropischen Atlantik. (C: Baier et al. 2022, Geophysical Research Letters. CC BY 4.0)

Abb. 2: Katharina Baier (C: Barbara Mair)

Abb. 3: Andreas Stohl (C: Barbara Mair)

Links:

VINAR - Vienna Network for Atmospheric Research - https://vinar.univie.ac.at/ 

Institut für Meteorologie und Geophysik - https://img.univie.ac.at/