Der Klimawandel (auch als globale Erwärmung bezeichnet) ist die Änderung des Klimazustandes, der durch die durchschnittlichen Änderungen der Klimaeigenschaften über Jahrzehnte oder länger bestimmt wird (1). Einer der größten Indikatoren für den Klimawandel ist der Anstieg der globalen Temperatur, die in der Vergangenheit schwankten, jedoch nie mit der heutigen zu beobachteten Beschleunigung.

Der für den Klimawandel verantwortliche Prozess wird als Treibhauseffekt bezeichnet. Es beginnt, wenn Sonnenlicht auf die Erde trifft. Ein Teil der Sonnenenergie wird in den Weltraum reflektiert, ein anderer Teil wird von der Erde absorbiert und als Wärme von dieser wieder abgestrahlt. Diese Wärme wird von Treibhausgasen absorbiert, die wie eine Barriere wirken und verhindern, dass die Wärme in den Weltraum entweicht. Dies ist ein natürlicher Prozess und der Grund, warum das Leben auf der Erde möglich ist, ohne zu frieren. Seit der industriellen Revolution setzen die Menschen jedoch einen Überschuss an Treibhausgasen frei, was den Treibhauseffekt auf der Erde verstärkt (2).

Die wichtigsten Treibhausgase sind Wasserdampf und Kohlendioxid (CO2), andere sind Methan, Lachgas und Ozon (2). Der Mensch trägt zum Zuwachs von Treibhausgasen in unserer Atmosphäre bei, indem er große Mengen CO2 emittiert, hauptsächlich durch Verbrennung fossiler Brennstoffe (Kohle, Öl und Gas), Zementproduktion, Verbrennung von Erdgasen und Abholzung der Wälder (2). Wie in der folgenden Grafik zu sehen ist, sind die CO2-Werte viel höher als in den letzten Jahrtausenden.

Die Zunahme der Treibhausgase und die daraus resultierende Erwärmung der Erde hatten und werden große Auswirkungen auf die Erde und ihre Bewohner haben. Allgemeine Klimaveränderungen können einen Anstieg der Durchschnittstemperatur in den meisten Land- und Ozeanregionen, extrem heiße Bedingungen in vielen bewohnten Regionen, einen Anstieg des Meeresspiegels und extreme Wetterereignisse umfassen (3). Veränderungen in Niederschlägen oder das Schmelzen von Schnee und Eis können das hydrologische System verändern, Tierarten erfahren Verschiebungen in ihren geografischen Bereichen, saisonale Aktivitäten, Artenvielfalt, Artenwechselwirkungen und Migrationsmuster, und die Ernteerträge werden beeinflusst (4). Ein weiterer Effekt der von Relevanz für unsere Forschung ist, ist die Versauerung der Ozeane. Mehr info dazu im Artikel Ozean Versauerung.

Fotokredit: The Ocean Agency/XL Catlin Seaview Survey/Richard Vevers and Christophe Bailhache

El Niño Southern Oscillation (ENSO)

El Niño oder auch El Niño Southern Oscillation (ENSO) ist ein Wetter Phänomen im tropischen Pazifik. Es wurde als erstes von peruanischen Fischern im Dezember entdeckt, die es El Niño „der Junge“ nach dem Christus Kind nannten (7) (8).

Dieses Phänomen wiederholt sich alle 3-7 Jahre und wird verursacht durch eine Änderung in der Windrichtung, welche jetzt warme Wassermassen nach Osten schiebt. Dies bringt heftige Niederschläge an die sonst trockenen Regionen in Südamerika und Regionen in Pazifik mit viel Regen erfahren Dürren (5) (6) (7). Diese Wetteränderungen können wirtschaftliche und soziale Folgen auf Nahrungsmittelversorgung und deren Bepreisung haben, zudem steigende Waldbrandgefahr und es kann Einfluss auf wirtschaftliche und politische Entscheidungen haben (8).

Normale Bedingungen (nach Open University, 2001)
El Niño Bedingungen (nach Open University, 2001)

Drei ENSO Stadien können im Bezug auf die ozeanographischen und atmosphärischen Bedingungen beschrieben werden.

Normalerweise bei ENSO neutralen Bedingungen ist der Südpazifik dominiert von einem subtropischen Hochdruck Gebiet im östlichen Südpazifik mit kalter, trockener Luft und dem indonesischen Tiefdruck Gebiet mit warmer, feuchter und aufsteigender Luft. Der Unterschied in der Stärke dieser Druckgebiete bestimmt die Geschwindigkeit der Südostpassade zwischen ihnen (Luft bewegt sich vom Hochdruckgebiet zum Tiefdruckgebiet und bildet Wind). Außerdem gibt es ein Gefälle in der Meeresoberflächentemperatur des Ozeans zwischen dem warmen tropischen Westpazifik und dem kaltem Südost Pazifik, wo das kalte nährstoffreiche Wasser am östlichen Kontinentalrand und am Äquator aufsteigt  (5) (6) (7) (9).

Bei einem El Niño Event wird das südpazifische Hochdruckgebiet ungewöhnlich schwach. Während das indonesische Tiefdruckgebiet ungewöhnlich hohen Druck erfährt (also schwächer ist als normal) und sich östlich in den zentralen Pazifik bewegt. Schließlich werden der Druckunterschied und somit auch die Südostpassade zwischen ihnen schwächer oder können sich sogar umkehren. Mit dem schwachen oder umgekehrten Wind dringt das warme Oberflächenwasser weiter in den Osten ein. Dies kann das an den östlichen Kontinentalrändern aufströmende, kalte und nährstoffreiche Wasser abschneiden. Über Indonesien wird der Niederschlag reduziert während der Niederschlag an der Westküste Südamerikas und über dem tropischen Pazifik zunimmt (5) (6) (7) (9).

Das dritte ENSO Stadium ist die Umkehrung der El Niño Bedingungen, genannt La Niña. La Niña Bedingungen zeigen ein großes Abkühlen an den östlichen Rändern und eine Stärkung der Drucksysteme, sodass die Südostpassade stärker werden. Über Indonesien verstärkt sich der Niederschlag, während er über dem tropischen Zentralpazifik abnimmt (7) (9).

Die Effekte dieser Veränderungen können über große Teile der Welt beobachtet werden, Regionen im Pazifik mit hohem Niederschlag erfahren Dürren und in Regionen mit normalerweise trockenen Bedingungen können starke Regenfälle zu Überflutungen und Erdrutschungen führen. Es bilden sich häufiger und weiter östlich Zyklone als normal. Die Auswirkung auf die atmosphärische Zirkulation und den Wassertransport kann auch globale Effekte haben, zum Beispiel werden die Winter im Südosten der USA kälter und regnerischer während eines El Niño Events und die Winter in Neuengland dagegen milder. Diese Wetteränderungen können wirtschaftliche und soziale Folgen auf Nahrungsmittelversorgung und deren Bepreisung, zudem steigende Waldbrandgefahr und es kann Einfluss auf wirtschaftliche und politische Entscheidungen haben (7) (8).

  1. IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, R.K. Pachauri and L.A. Meyer (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, 151.
  2. IPCC, 2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 996.
  3. IPCC, 2019: Summary for Policymakers. In: IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate [H.-O. Pörtner, D.C. Roberts, V. Masson-Delmotte, P. Zhai, M. Tignor, E. Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegría, M. Nicolai, A. Okem, J. Petzold, B. Rama, N.M. Weyer (eds.)]. In press.
  4. IPCC, 2014: Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Part A: Global and Sectoral Aspects. Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Field, C.B., V.R. Barros, D.J. Dokken, K.J. Mach, M.D. Mastrandrea, T.E. Bilir, M. Chatterjee, K.L. Ebi, Y.O. Estrada, R.C. Genova, B. Girma, E.S. Kissel, A.N. Levy, S. MacCracken, P.R. Mastrandrea, and L.L.White (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 1132
  5. Hartman, 1994. Global Physical Climatology. Published by Academic Press, San Diego
  6. Open University, 2001. Ocean Circulation. Published by Butterworth-Heinemann
  7. Press and Siever,2008. Understanding Earth. Published by Springer-Verlag, Heidelberg
  8. https://www.noaa.gov/education/resource-collections/weather-atmosphere/el-nino
  9. https://www.climate.gov/news-features/blogs/enso/what-el-ni%C3%B1o%E2%80%93southern-oscillation-enso-nutshell
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