La Nina: Der Winter kommt, ich komme wieder

Produziert von: Popular Science Expo

Autor: Half Lazy, Not Lazy (Institut für Atmosphärenphysik, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Hersteller: China Science Expo

Im Juni 2024 hatte El Niño (was auf Spanisch „kleiner Junge“ bedeutet) gerade die Bühne verlassen, und im September sagte die Weltorganisation für Meteorologie (WMO), dass La Niña (was auf Spanisch „kleines Mädchen“ bedeutet) bereit sei, im Herbst „wiederzukehren“.

Laut der aktuellen Warnung des US-Klimazentrums liegt die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von La Niña zwischen September und November 2024 bei 71 %, was ein schwaches Ereignis sein könnte.

Vorhersage der ENSO-Auftretenswahrscheinlichkeit

(Bildquelle: NOAA)

Viele Menschen glauben fälschlicherweise, dass das Auftreten von La Niña bedeutet, dass die Winter in unserem Land kälter werden und sogar mehr Kältewellen mit sich bringen. Allerdings ist La Niña nicht mit einem kalten Winter gleichzusetzen und seine Auswirkungen sind sogar etwas „komplex“. Lassen Sie uns als Nächstes gemeinsam das „Geheimnis“ von La Niña lüften!

La Niña: Ja, ich bin ein kaltes Mädchen. Vielen Menschen sind die Namen El Niño und La Niña bereits ein Begriff – insbesondere in den letzten Jahren sind die beiden Phänomene so etwas wie die Hauptakteure in den Schlagzeilen der Wetternachrichten.

Beobachtete und prognostizierte Temperaturen in den Hauptüberwachungsgebieten des tropischen Pazifiks ENSO von Anfang 2024 bis Frühjahr 2025

(Bildquelle: NOAA)

La Niña und El Niño haben dieselbe Heimat, den tropischen Pazifik, aber sie haben sehr unterschiedliche Persönlichkeiten. Als La-Niña-Ereignis bezeichnet man ein Phänomen, bei dem die Meeresoberflächentemperatur im zentralen und östlichen äquatorialen Pazifik über ein großes Gebiet hinweg ungewöhnlich kalt wird und Intensität und Dauer des Ereignisses bestimmten Bedingungen entsprechen. In der Meteorologie spricht man allgemein von einer „Kaltphase“.

El Niño hingegen entspricht einer großflächigen Erwärmung der Meeresoberflächentemperatur im zentralen und östlichen äquatorialen Pazifik, die in der Meteorologie allgemein als „Warmphase“ bezeichnet wird. Es ist wichtig zu beachten, dass beim Auftreten von La Niña nicht nur die Meeresoberfläche kälter ist, sondern auch das Tiefenwasser im tropischen Pazifik kälter als normal ist.

Zwischen dem 12. Juli und dem 9. September 2024 bildet sich unter der Oberfläche des tropischen Pazifischen Ozeans am Äquator ein Becken mit unterdurchschnittlich kühlem (blauem) Wasser.

(Bildquelle: NOAA)

Die Bewegung der Meeresoberfläche wird hauptsächlich durch den Oberflächenwind gesteuert.

Wenn die östlichen Passatwinde stärker werden, wird das warme Wasser im östlichen Pazifik stärker nach Westen geweht, wodurch der Meeresspiegel im östlichen Pazifik im Vergleich zum westlichen Pazifik sinkt. Das tiefe, kalte Wasser entlang der Westküste Südamerikas und der Äquatorküste trägt Tiefseefischschwärme nach oben, wodurch die Meeresoberflächentemperatur im östlichen Pazifik unter das normale Niveau sinkt. Auch die Fischer entlang der Nordküste Ecuadors und Perus haben einen „großen Fang“ an Hochseefischen. Gleichzeitig ist die Meerwassertemperatur im westlichen Pazifik hoch, der Luftdruck sinkt und die feuchte und heiße Luft liefert hier Energie für die Entstehung von Konvektion, die ebenfalls zur Entstehung und Entwicklung von Taifunen und tropischen Stürmen beiträgt.

Die Ozean-Atmosphäre-Zirkulationssituation entsprechend El Niño und La Niña

(Bildquelle: NOAA)

**El Niño und La Niña lieben es, ein „Duett“ aufzuführen – nach einem starken El Niño erscheint wahrscheinlich La Niña. **La Niña trat beispielsweise nach 1997–1998, 1972–1973 und 2009–2010 auf; aber es ist nicht absolut – zum Beispiel 1991-1992 und 2002-2003 . Nach dem Ende des El Niño-Ereignisses bleibt der Ozean für eine gewisse Zeit in einem „neutralen“ Zustand (weder El Niño noch La Niña), bevor er langsam in die nächste Phase übergeht .

Um festzustellen, ob La Niña nach dem Auftreten von El Niño ohne Probleme eintritt, müssen wir einen Blick zurück auf den Ozean werfen. Derzeit wird zur Beurteilung hauptsächlich der Niño 3.4-Index verwendet, der sich auf die Meerestemperaturanomalie im Bereich von 170°W-120°W und 5°S-5°N bezieht. Für mein Land ist ein La Niña-Ereignis definiert als ein gleitender 3-Monats-Durchschnitt des Meeresoberflächentemperaturindex in der Niño 3.4-Zone ≤ -0,5 °C für 5 aufeinanderfolgende Monate.

2-jähriger Verlauf der Meeresoberflächentemperatur für alle starken El Niño-Ereignisse seit 1950 (graue Linie) und das jüngste (2023-24) Ereignis (violette Linie) in der tropischen Pazifikregion Niño 3.4

(Bildquelle: NOAA)

El Niño tritt normalerweise unregelmäßig auf, etwa alle zwei bis sieben Jahre, und reift normalerweise innerhalb eines Jahres heran und klingt schnell ab. La Niña ist normalerweise schwächer als El Niño, dauert aber länger, normalerweise etwa 9 bis 12 Monate, und einige dauern sogar länger als zwei Jahre (der sogenannte mehrjährige Zeitraum). Das erste „dreifache“ La Niña-Ereignis dieses Jahrhunderts ereignete sich in den Jahren 2020–2023; das letzte Mal war es Ende der 1990er Jahre.

Wie mächtig ist das „kleine Mädchen“?

Warum benötigen diese beiden bei so vielen Konkurrenten „besondere“ Aufmerksamkeit?

**Dies liegt daran, dass El Niño und La Niña (gemeinsam als El Niño -Southern Oscillation oder ENSO bezeichnet)** die stärksten Signale für die interannuelle Variabilität im Klimasystem der Erde sind und ihre Auswirkungen nicht unterschätzt werden sollten .

Weltweit haben die mit La Niña verbundenen Extremkatastrophen im Laufe der Jahre enorme menschliche und wirtschaftliche Verluste gefordert. Dazu zählen schwere Dürren, Hitzewellen und Waldbrände im Südwesten der USA, verheerende Überschwemmungen in Australien, Bangladesch, China und Venezuela sowie tödliche Hurrikane.

Mehrjährige La-Niña-Ereignisse haben in Australien, Indonesien, im tropischen Südamerika und im südlichen Afrika zu anhaltenden Überschwemmungen und im Süden der USA, in Äquatorialafrika, in Indien und im Südosten Chinas zu extremer Dürre geführt.

Die Auswirkungen von La Niña auf das globale Klima

(Bildquelle: NOAA)

In meinem Land ist im Herbst, wenn La Niña auftritt, mit mehr Niederschlägen im Norden und einer hohen Wahrscheinlichkeit von Herbstüberschwemmungen zu rechnen. So führten beispielsweise die La Niña-Ereignisse der Jahre 1974, 1984 und 2000 in den jeweiligen Herbstmonaten zu mehr Niederschlag in den Becken des Gelben Flusses und des Huaihe-Flusses. Im Winter, wenn es auftritt, sind die Temperaturen wahrscheinlich niedrig und es wird wahrscheinlich ein kalter Winter.

Während des La-Niña-Ereignisses 2007–2008 kam es Anfang 2008 im Süden meines Landes zu einer großflächigen Katastrophe mit niedrigen Temperaturen, Regen, Schnee und Frost. Während der „dreifachen“ La-Niña-Periode von 2021 bis 2023 durchbrachen oder erreichten die niedrigsten Temperaturen an mehr als 60 Wetterbeobachtungsstationen in Nordchina im Winter 2021 historische Extremwerte seit der Eröffnung der Stationen. Viele Orte in der Inneren Mongolei erlebten den stärksten Schneesturm in der Geschichte der Wetteraufzeichnungen. Mehr als 1,18 Milliarden Menschen und 90 % der Region (einschließlich Hainan) waren betroffen.

Der maximale Rückgang der niedrigsten Temperatur in meinem Land vom 5. bis 8. Januar 2021

(Fotoquelle: China National Meteorological Administration)

Direkter mit unserer „Reisschüssel“ verbunden ist die Tatsache, dass El Niño und La Niña durch ihre Auswirkungen auf Wetter und Klima erhebliche Auswirkungen auf die weltweite Nahrungsmittelproduktion haben können, wobei es regionale Unterschiede gibt.

El Niño-Ereignisse beeinträchtigen mindestens ein Viertel der weltweiten Nutzpflanzenproduktion, darunter Weizen, Mais, Reis, Sojabohnen und Sorghum. Da sich die Sojaanbaugebiete entlang der amerikanischen Küste konzentrieren, fällt das Eintreffen von El Niño häufig mit der Phase zusammen, in der Sojabohnen zum Wachsen am meisten Wasser benötigen. Daher führt das Auftreten von El Niño häufig zu einem schnellen Anstieg der weltweiten Sojabohnenproduktion.

Prognostizierte Auswirkungen von El Niño auf wichtige Nutzpflanzen, basierend auf der Analyse historischer Ernteerträge und Klimadaten von 1961 bis 2020

(Bildquelle: NOAA)

Unter dem Einfluss von La Niña verlängert sich der Wachstumszyklus von Nutzpflanzen in Gebieten mit niedrigeren Temperaturen, was zu Ertragseinbußen führen kann. In Gebieten mit höheren Temperaturen verkürzt sich der Wachstumszyklus der Nutzpflanzen, was jedoch auch zur Vermehrung und Verbreitung von Schädlingen und Krankheiten führen kann. Für China deuten einige Studien darauf hin, dass die Nettoauswirkungen von La Niña auf die Nahrungsmittelproduktivität langfristig im Allgemeinen positiv sein könnten, verglichen mit El Niño-Ereignissen.

Gerade weil beide eng mit der wirtschaftlichen Produktion verbunden sind, sind Vorhersagen über ihre Veränderungen auch in der Investment-Community ein heißes Thema.

Auswirkungen von La Niña auf die Erträge von vier Nutzpflanzen

(Bildquelle: Referenz 1)

La Niña = kalter Winter ?

Unsere größte Sorge gilt natürlich der Frage, ob das bevorstehende La Niña-Phänomen einen kälteren Winter mit sich bringen wird.

Wie eingangs zusammengefasst, können La Niña und kalte Winter nicht direkt gleichgesetzt werden; die Beziehung zwischen den beiden ist ausreichend, aber nicht notwendig .

Ob der Winter in meinem Land kälter oder wärmer ist, hängt eng mit der Intensität des ostasiatischen Wintermonsuns zusammen. Neben La Niña spielen auch das arktische Meereis, die eurasische Schneedecke und die natürliche Variabilität innerhalb des atmosphärischen Zirkulationssystems eine wichtige Rolle.

La Niña-Synthese seit 1951

(Links: Prozentsatz der Temperaturanomalie; Rechts: Wahrscheinlichkeit einer positiven Anomalie)

Bildquelle: National Climate Center

Obwohl die Wintertemperaturen in meinem Land während der La Niña-Ereignisse von 1951 bis Mitte der 1980er Jahre deutlich niedriger waren (die Temperaturen waren mehr als 1 °C niedriger als im gleichen Zeitraum der Vorjahre, im Winter 1954 waren sie sogar mehr als 3 °C niedriger), kam es vor dem Hintergrund der globalen Erwärmung seit 1986 gelegentlich zu höheren Wintertemperaturen während der La Niña-Ereignisse.

Allerdings ist laut Statistik die Wahrscheinlichkeit eines kälteren Winters in meinem Land nach dem La Niña-Ereignis tatsächlich höher. Da La Niña in diesem Jahr voraussichtlich schwächer ausfallen wird, bleibt abzuwarten, in welchem ​​Ausmaß es die Temperaturen in diesem Winter beeinflussen wird.

Wintertemperaturanomalien in meinem Land während der La Niña-Jahre

(Bildquelle: National Climate Center)

Wie schwierig ist es, ENSO genau vorherzusagen?

ENSO ist Teil des Ozean-Atmosphäre-Systems und spielt wie alle uns bekannten Wetterphänomene eine Rolle beim globalen Wetter und Klimawandel. Bedeutet dies also, dass wir auch Änderungen des ENSO-Gehalts präziser vorhersagen und so die Möglichkeit extremer Klimaereignisse wie Überschwemmungen und Dürren im Voraus besser einschätzen können, wodurch sich für uns die Kosten der Verluste verringern?

Im Grunde handelt es sich bei ENSO um eine Instabilität des Ozeans, also eine Fluktuation, die Energie aus dem Hintergrundzustand gewinnt. Während wir eine gute Vorstellung davon haben, wie sich Wettersysteme über kurze Zeiträume (etwa einen Tag) verhalten, werden die Ergebnisse weniger zuverlässig, wenn wir unsere Prognosen auf längere Zeiträume ausdehnen. Ein einfaches Beispiel: Wir können die Größe eines Kindes im nächsten Jahr grob anhand seiner Größe in diesem Jahr schätzen, es ist jedoch schwierig vorherzusagen, wie groß es in sechs Jahren sein wird.

Denn bei der jährlichen Extrapolation treten bei jedem Schritt Fehler auf, und wenn sich die Fehler weiter anhäufen, tritt ein Schmetterlingseffekt auf: Ein kleiner Unterschied im ersten Schritt der Spekulation kann am Ende zu völlig anderen Ergebnissen führen. Wenn Sie lediglich die durchschnittliche Körpergröße von Sechstklässlern wissen möchten, ist der Schwierigkeitsgrad natürlich erheblich geringer. Aus diesem Grund sind Meteorologen schon seit langem der Meinung, dass die Genauigkeit von Wetter- und Klimamodellen davon abhängt, wie weit im Voraus man Vorhersagen treffen möchte und wie detailliert man sein möchte .

Da die ENSO-Vorhersage so wichtig ist, haben viele Institutionen und Teams im In- und Ausland ihre eigenen dynamischen und statistischen Modelle (einschließlich KI-Modelle) entwickelt, um zu versuchen, rollierende Echtzeitvorhersagen von ENSO zu erstellen. Allerdings sind die erwarteten Fähigkeiten der einzelnen Modelle unterschiedlich und können teilweise erheblich variieren. Sogar die Prognosegenauigkeit desselben Modells für verschiedene ENSO-Ereignisse ist nicht stabil.

Im Allgemeinen ist die Wechselwirkung zwischen Ozean und Atmosphäre zu komplex und ENSO bringt immer noch ein hohes Maß an Unvorhersehbarkeit mit sich.

Aktuelle Mainstream-ENSO-Vorhersagemodelle und Vergleich ihrer Ergebnisse

(Bildquelle: International Climate Research Institute (IRI), Columbia University, USA)

Wird La Niña in Zukunft häufiger auftreten?

Es ist erwähnenswert, dass La Niña kein Ereignis mit hoher Wahrscheinlichkeit ist . In den letzten 100 Jahren gab es insgesamt 20 La Niña-Ereignisse, davon 10 einjährige und 10 mehrjährige Ereignisse, insgesamt also 33 La Niña-Jahre.

Tatsächlich treten mehrjährige La-Niña-Ereignisse jedoch häufiger auf: Seit Beginn des 21. Jahrhunderts gab es fünf mehrjährige La-Niña-Ereignisse, nämlich 1998–2000, 2007–2008, 2010–2011, 2016–2017 und 2020–2022. Da das mehrjährige La Niña - Phänomen mit stärkeren Anomalien der Meerestemperatur einhergeht, hat es häufig anhaltende und kumulative zerstörerische Auswirkungen auf das globale Klima, die Umwelt, die Wirtschaft und die Gesellschaft und erhöht das Risiko extremer Wetterkatastrophen erheblich.

Zeitliche Entwicklung der SST-Anomalien von Niño 3.4. La Niña-Jahre werden als unterdurchschnittliche (< - 0,5 °C) Niño 3.4-Index definiert, wobei die SST-Anomalie in der Indexregion (5 °S-5 °N, 120-170 °W) über die Reifeperiode des ONDJF gemittelt wird.

Graue Balken stellen neutrale Jahre dar und blaue Schattierungen repräsentieren 1970–2022. b, c, Vergleich der zusammengesetzten kumulativen Durchschnittswerte der Klimaanomalien von 10 einjährigen La-Niña-Ereignissen (b) und 10 mehrjährigen La-Niña-Ereignissen (c) von 1920 bis 2022. Die kumulative Anomalie ist die Summe der mittleren Anomalien der ONDJF in jedem Jahr des gesamten Ereignisses, einschließlich der Anomalien der Niederschläge an Land (mm Monat−1), der SST (°C) und des 850-hPa-Windes (ms−1).

(Bildquelle: Referenz 2)

Beobachtungsdaten haben einen sich beschleunigenden Trend bei den aktuellen mehrjährigen La Niña-Ereignissen offenbart.

Einigen Studien zufolge könnte die Häufigkeit des La-Niña-Phänomens in Zukunft zunehmen, und ihre Zahl wird mit der zunehmenden Intensität der Treibhausgasemissionen steigen. Die Spanne erhöht sich von 19±11 % im Niedrigemissionsszenario auf 33±13 % im Hochemissionsszenario. Dies bedeutet auch, dass extreme Wetter- und Klimabedingungen, die bei mehrjährigen Ereignissen beobachtet wurden, in Zukunft häufiger auftreten können.

Die prognostizierte Zunahme der Häufigkeit mehrjähriger La Niña-Ereignisse.

a, Vergleich der Anzahl mehrjähriger La Niña-Ereignisse (Anzahl der Ereignisse in 100 Jahren) für 1900–1999 (blaue Balken) und 2000–2099 (rote Balken) im unter SSP585 ausgewählten Modell (linke Seite der vertikalen Linie).

b. Mehrjährige Entwicklung von La Niña-Ereignissen (Ereignisse, die alle 100 Jahre auftreten) in den letzten 500 Jahren für Picontrol (schwarz) und die 60-jährigen Verschiebungen zwischen 1850 (dem Beginn des historischen Laufs) (blau) und dem Ende des 21. Jahrhunderts für SSP585 (rot).

c. Der Anteil (Prozentsatz) der mehrjährigen La Niña-Ereignisse, die unter verschiedenen Szenarien gemäß SSP585 auftreten (siehe Buchstaben auf der x-Achse und entsprechende Beschreibungen unten).

(Bildquelle: Referenz 3)

Der Weg ist unbekannt und erfordert große Anstrengungen

Der jüngste Bericht der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) zeigt, dass die globale Jahresdurchschnittstemperatur in den nächsten fünf Jahren mit einer Wahrscheinlichkeit von 80 % mindestens einmal um 1,5 °C über dem vorindustriellen Niveau liegen wird. Dies bedeutet, dass wir den im Pariser Klimaabkommen festgelegten Zielen näher kommen, es bedeutet aber auch, dass wir uns immer weiter vom globalen Ziel entfernen, auf die globale Erwärmung zu reagieren.

Ergebnisse der Ensemble-Vorhersage der globalen Temperatur für 2024–2028

(Bildquelle: NOAA)

Doch sind El Niño und La Niña nicht wirklich für die „schlechtere“ Zukunft verantwortlich, die uns bevorsteht – schließlich waren sie schon lange vor der Umweltverschmutzung oder der globalen Erwärmung Teil der Erdzyklen. Obwohl die globale Erwärmung eine feststehende Tatsache ist, herrscht hinsichtlich künftiger Klimaänderungen, insbesondere hinsichtlich der Veränderungen in verschiedenen Regionen, noch immer große Unsicherheit. Genau wie bei der wissenschaftlichen Erforschung haben wir noch einen langen Weg vor uns. Sicher ist jedoch, dass die Geschichte dieses Winters gerade erst beginnt.

Quellen:

1. Iizumi, T., Luo, JJ., Challinor, A. et al. Auswirkungen der El Niño-Southern Oscillation auf die weltweiten Erträge wichtiger Nutzpflanzen. Nat Commun 5, 3712 (2014). https://doi.org/10.1038/ncomms4712

2. Wang, B., Sun, W., Jin, C. et al. Den jüngsten Anstieg mehrjähriger La Niñas-Ereignisse verstehen. Nat. Klima. Ändern. 13, 1075–1081 (2023). https://doi.org/10.1038/s41558-023-01801-6

3. Li, Y., Strapasson, A. & Rojas, O. (2020). Bewertung der Auswirkungen von El Niño und La Niña auf China: Verbesserung des Frühwarnsystems für Lebensmittel und Landwirtschaft. Wetter- und Klimaextreme, 27, 100208.

4. Geng, T., Jia, F., Cai, W. et al. Zunehmendes Auftreten aufeinanderfolgender La-Niña-Ereignisse aufgrund der globalen Erwärmung. Nature 619, 774–781 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06236-9

5. https://www.climate.gov/news-features/blogs/enso/september-2024-enso-update-binge-watch

6.https://iri.columbia.edu/our-expertise/climate/forecasts/enso/current/?enso_tab=enso-sst_table

7.Capotondi, A. Extreme La Niña-Ereignisse nehmen zu. Nature Climate Change 5, 100–101 (2015). https://doi.org/10.1038/nclimate2509