Das ENSO-Phänomen

Madden-Julian Oszillation (MJO)

Bei der MJO handelt es sich um eine makroskalige intrasaisonale Zonalstörung in den Tropen mit atmosphärisch-ozeanischer Kopplung und mit Auswirkungen auf die mittleren Breiten. Sie beeinflusst die gesamten Tropen, am markantesten im Bereich zwischen Indischem Ozean und westlichem Pazifik, und äußert sich in der Variabilität von Wind, Luftdruck, Wasseroberflächentemperatur (SST – "sea surface temperature"), Bewölkung und Niederschlag. Am schwächsten ist sie über dem Atlantik.

Mit einem 30- bis 60-tägigen Zyklus von steigendem und fallendem Luftdruck stellt die MJO eine wichtige Variabilität der tropischen Atmosphäre dar. Die MJO äußert sich in einer langsamen ostwärtigen Wellenbewegung atmosphärischer Störungen mit maximalen Amplituden in der östlichen Hemisphäre. Die erdumfassenden Wellen erstrecken sich über 20 Breitengrade beidseits des Äquators. Konkret bewirkt dieser Takt, dass in vielen tropischen Regionen erst mächtige Wolkenfelder von West nach Ost ziehen, denen dann eine Reihe von klaren, trockenen Tagen folgt.

Bei der Verlagerung um den Globus ist das Gesamtsystem der MJO jedoch häufig sehr variabel in der Intensität. Perioden mit einer moderaten bis starken Aktivität folgen oft Perioden mit niedriger oder keiner. Die Ausprägung der MJO ist dabei eng mit der Oberflächenwassertemperatur verknüpft. Während die MJO im Bereich von warmen bzw. sehr warmen Oberflächenwassers, beispielsweise im westlichen Indik, an Intensität zulegt und mit kräftigen konvektiven Niederschlägen einhergeht, fällt das System über kälterem Wasser des östlichen Pazifiks zusammen, um im weiteren Verlauf über dem tropischen Atlantik wieder neu aufzuleben. Die stärkste Aktivität auf der Nordhemisphäre wird im späten Herbst, Winter sowie im zeitigen Frühling beobachtet.

Verlagerung der MJO vom Indischen Ozean in den Westpazifik (vertikaler Querschnitt) Rote Pfeile zeigen die Windrichtung an und rote (blaue) SST-Markierungen zeigen positive (negative) SST-Anomalien an. Das Herzstück des MJO ist der zonale Wind. Das ist der Wind, der sich in der tropischen Region von Westen nach Osten bewegt und uns unser Wetter vom Meer bringt. Der zonale Wind kann Sturmsysteme über den Pazifik bewegen oder ausbreiten, wo sie einen Einfluss auf die westliche nordamerikanische Küste ausüben können. Im Allgemeinen entwickeln sich diese Sturmsysteme im Indischen Ozean, mit warmen Meeresoberflächentemperaturen (SSTs) im Osten. Die warmen SSTs treiben die wärmere Luft in der Atmosphäre nach oben und tragen dazu bei, Konvektion zu erzeugen, ähnlich wie die Art von Gewittern am Nachmittag, die wir erleben. Die warmen SSTs und die aufsteigende Luft im Osten bewirken, dass sich die Konvektion nach Osten bewegt und hinterlassen kühle SSTs auf der Westseite mit kühlerer, absinkender Luft. Quelle: NOAA

Am besten ersichtlich ist ihre Erscheinung an der räumlichzeitlichen Entwicklung der von Satelliten beobachtbaren emittierten langwelligen Strahlung (OLR – "outgoing longwave radiation"), denn der tropische Niederschlag ist überwiegend konvektiven Ursprungs und die kalten Wolken emittieren relativ wenig OLR. Da man der MJO vielfältige Wechselwirkungen mit anderen Phänomenen unterschiedlicher Skalen zuschreibt, erfährt sie beträchtliches wissenschaftliches Interesse. Beispielsweise nimmt man Interaktionen mit Änderungen der Meeresoberflächentemperatur an, verstärkende Einflüsse auf die Hurrikan-Tätigkeit im Golf von Mexiko und in der Karibik oder Bezüge zum Einsetzen von El Niño.

Intrasaisonale Oszillationen wie die MJO haben oft einen engen Bezug zur jeweiligen Phase des ENSO-Zyklus. Im Allgemeinen besteht während einer mäßig starken oder starken El Niño-Episode eine Neigung zu schwacher oder ausbleibender MJO-Aktivität. Demgegenüber ist die MJO-Aktivität während ENSO-Neutralphasen oder während La Niña-Episoden oftmals von beträchtlicher Stärke.
Während ihre Struktur bereits gut erfasst ist, sind Ursache und einige Aspekte ihrer Realisierung in der Natur noch weitgehend ungeklärt. Ein besseres Verständnis ist für die Wettervorhersage in den Tropen und auch der mittleren Breiten von großem Nutzen.

Die MJO trägt die Namen von Roland Madden und Paul Julian vom National Center for Atmospheric Research, die die Wellen in den frühen 70er Jahren des 20. Jahrhunderts entdeckt und beschrieben haben, als sie die zonalen Windveränderungen im tropischen Pazifik untersuchten.

Verbindung der transpazifischen MJO-Passage mit der Entwicklung intensiver winterlicher Niederschläge im westlichen Nordamerika Die MJO wird auch mit umfassenderen atmosphärischen Auswirkungen in Verbindung gebracht: Während der aktiven Phase der MJO strömt ein Rossby-Wellenzug vom maritimen Kontinent in die Mittelbreiten der nördlichen Hemisphäre. Dies führt zu einer MJO-bedingten Veränderung des Wetters in den mittleren Breiten, insbesondere im Nordwinter. So führen beispielsweise feuchte Luftmassen (der "Pineapple Express"), die von MJO-Niederschlagsmaxima über dem zentralen Pazifik ausströmen, zu starken Niederschlägen und Überschwemmungen an der Westküste der Vereinigten Staaten und Kanadas. Neben den verstärkten Niederschlägen werden winterliche Kaltluftereignisse über Südkalifornien und den südwestlichen Wüsten Nordamerikas häufig mit bestimmten Phasen des MJO in Zusammenhang gebracht. Quelle: MetEd / UCAR

Die Madden-Julian-Oszillation ist eine strittige Anwendung des Wortes "Oszillation", da es sich dabei um ein einzelnes Gebiet mit verstärkter Sturmaktivität handelt, das um den Äquator herum wandert.