Das ENSO-Phänomen

Jahreszeitenvorhersage

Meteorologische Verfahren, die zum Ziel haben, Witterungs- und Klimazustände für Jahreszeiten vorherzusagen, verbunden mit Aussagen zu ihrer Eintrittswahrscheinlichkeit.

Während Wettervorhersagen für den Kurz- und Mittelfristzeitraum den Wetterzustand in der Form einer Punkt-Termin-Aussage oder als Region-Zeitintervall-Aussage beschreiben, wird bei einer Jahreszeitenvorhersage der mittlere Zustand der Atmosphäre charakterisiert. Die Vorhersage wird dabei stets in Relation zum langjährigen klimatologischen Mittelwert für die betreffende Jahreszeit und für eine größere Region formuliert und enthält qualitative Aussagen wie: zu warm / zu kühl, zu feucht / zu trocken u.ä. Zur Gewinnung von Jahreszeitenvorhersagen existieren weltweit unterschiedliche Prognosetechniken.

Der Deutsche Wetterdienst (DWD) wird Partner bei EUROSIP, ein Projekt, in welchem die Jahreszeitenvorhersage im Multi-Modellansatz am Europäischen Zentrum für Mittelfrist-Wettervorhersagen (EZMWF) erstellt wird. Im Zuge der Implementierung der operationellen Kette soll eine kontinuierliche Überwachung der Ozeanmodellergebnisse anhand von Satellitendaten installiert werden. Der Schwerpunkt der Evaluierung liegt bei physikalischen Größen an der Meeres- und Meereisoberfläche.
Ein Großteil der Beobachtungs-Datensätze für dieses Projekt kann zunächst durch die Copernicus-Daten aus MyOcean abgedeckt werden. Aus der kommenden Satellitengeneration der Sentinels sollen Daten wie Altimetrie, Oberflächentemperatur sowie Meereisparameter genutzt werden. Diese Anwendung geht hinsichtlich ihres Potenzials über das Gewässermonitoring hinaus, insofern die Evaluation des Ozeanmodells die Grundlage für eine bessere Jahreszeiten-Prognose für Land und auch den Ozean liefert.

Seit Oktober 2016 ist das German Climate Forecast System (GCFS) online, ein System zur routinemäßigen globalen Jahreszeitenvorhersage, die einmal pro Monat berechnet wird. Das GCFS ist eine gemeinsame Arbeit von Klimaforschenden des Centrums für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit (CEN) der Universität Hamburg und des Max-Planck- Instituts für Meteorologie (MPI-M) in Zusammenarbeit mit den Meteorologinnen und Meteorologen vom Deutschen Wetterdienst (DWD). MPI-M und CEN bringen hierfür ihre Expertise auf dem Gebiet der Klimamodellierung ein. Der Deutsche Wetterdienst ergänzt dies durch seine Erfahrungen im operationellen Betrieb der Modellvorhersage, der Qualitätsbewertung sowie der Nutzerprodukte.

Bei einer Prognose über einen Zeitraum von mehreren Monaten sind viele Komponenten des Klimasystems zu berücksichtigen: nicht nur die untere Schicht der Atmosphäre (die Troposphäre, bis in maximal 16 Kilometer Höhe), sondern auch höhere Luftschichten, der Boden sowie Ozean und Meereis. Für die Jahreszeitenvorhersage wird ein mit all diesen Komponenten gekoppeltes Klimamodell genutzt.
Die Grundlage für die saisonale Vorhersage bildet das Erdsystem-Modell des Max-Planck-Instituts für Meteorologie (MPI-ESM), welches alle oben genannten Komponenten enthält. Diese Konfiguration wurde auf die Bedürfnisse der Jahreszeitenvorhersage angepasst. Jetzt können Startfelder erzeugt werden, die den Zustand des Klimasystems zum Startpunkt der Vorhersage für das Modell aufbereiten und Ensembles rechnen, die eine Vorhersage mit minimalen Änderungen im System wiederholen.

Die Methodik hinter dem GCFS unterscheidet sich grundlegend von der der Wettervorhersage. Denn statt detaillierter Aussagen gibt eine Jahreszeitenvorhersage Auskunft über jahreszeitlich gemittelte Trends. Es geht also um Aussagen zu Wahrscheinlichkeiten, mit denen Abweichungen gegenüber dem Langzeitklima erwartet werden. Auf den Karten der Website sieht man also die für die kommenden Monate prognostizierten Temperaturabweichungen von der Durchschnittstemperatur.

Ein wichtiger Bereich der Website widmet sich dem Naturphänomen El Niño-Southern Oscillation (ENSO) im tropischen Pazifik. In den äquatorialen Breiten, die von ENSO stark bestimmt werden, funktioniert die operationelle Jahreszeitenvorhersage bereits sehr gut. Für die Wahrscheinlichkeitsprognose zu ENSO bietet die Webseite ein monatlich aktualisiertes Blockbild des äquatorialen Pazifiks von 160° O bis 90° W und von 9° N bis 9° S. Der dargestellte Wasserkörper reicht bis in 300 m Tiefe. Ergänzt ist die Darstellung durch einen Schnitt durch die Atmosphäre bis in ca. 12 km Höhe. Die 3D-Darstellung enthält die Meerestemperaturen,

In dem Blockbild sind die Anomalien der Temperatur des Ozeans von der Oberfläche bis in 300 m Tiefe dargestellt. Außerdem sind auf der Oberseite des Blockbildes zusätzlich die Anomalien der Windstärke und Windrichtung für die Höhe der unteren Wolkengrenze (850 hPa) abgebildet. Die jeweils aktuellen Darstellungen können interaktiv verglichen werden mit den älteren Prognosen, insbesondere auch mit den Darstellungen von zwei Extremereignissen in den neunziger Jahren.

Vorhersage vom Oktober 2016	Reanalyse für das starke El Niño-Ereignis 1997/98	Reanalyse für das starke La Niña-Ereignis 1998/99
Quelle: DWD