Das ENSO-Phänomen

Tropical Ocean Global Atmosphere (TOGA)

Das TOGA-Programm (1985-1994) war ein wesentlicher Bestandteil des Weltklimaforschungsprogramms (WCRP), der insbesondere auf die Vorhersage von Klimaphänomenen im Zeitraster von Monaten und Jahren abzielte.

TOGA fokussierte seine Arbeit auf die tropischen Ozeanteile und ihre Beziehung zur globalen Atmosphäre. Dem Konzept liegt die Annahme zu Grunde, dass dynamische Anpassungen der Ozeane in den Tropen sich rascher vollzieht als in höheren Breiten und damit in der Kopplung beider Sphären besser beobachtbar sind. So können Störungen aus dem westlichen Pazifik (z. B. El Niño) den Ozean innerhalb von Wochen überqueren, verglichen mit einer Dauer von Jahren für eine beckenweite Ausbreitung in höheren Breiten.

Vor dem Start von TOGA waren die für den ENSO-Zyklus verantwortlichen Prozesse noch wenig verstanden, die Fähigkeit, Veränderungen in den tropischen Ozeanen zu beobachten ware primitiv, und die Vorhersagemöglichkeit bezüglich ENSO war nicht gegeben. Daher unterstützte und initiierte TOGA Anstrengungen zur Echtzeit-Messung folgender ozeanographischen Schlüsselvariablen: Oberflächenwinde, Meeresoberflächentemperatur, Temperatur unterhalb der Wasseroberfläche, Meeresspiegel und Strömungsgeschwindigkeit. Spezielle in situ-Beobachtungsprogramme zur Gewinnung entsprechender Datensätze umfassten das TAO-System mit fest verankerten Bojen im Pazifik, ein System oberflächennaher Treibbojen, ein Pegelnetz an Inseln und Küsten und ein Netz von Einweg-Bathythermographen, die von (Handels-)Schiffen auf freiwilliger Basis (ships of opportunity) ausgesetzt werden.
Diese in situ-Messungen wurden ergänzt durch Satelliten-Missionen, die eine nahezu globale Beobachtung der Oberflächenwinde, der Meeresoberflächentemperatur und der Meerespiegelhöhe ermöglichten.

Die Datensätze von TOGA erlaubten es den Wissenschaftlern, die physikalischen Prozesse des ENSO-Phänomens besser zu verstehen und führte zur Entwicklung von gekoppelten Ozean-Atmosphärenmodellen für die ENSO-Vorhersage (Zebiak und Cane 1987, Schopf und Suarez 1988), was für einen großen Kreis von Entscheidungsträgern von Bedeutung ist. Saisonale Vorhersagen kann operationelle Entscheidungen z.B. in der Landwirtschaft oder der öffentlichen Infrastruktur wesentlich beeinflussen. Forschungsarbeiten aus dem Jahr 2002 haben gezeigt, dass der Nutzen aus ENSO-Vorhersagen für die US-amerikanische Landwirtschaft zwischen $507 Millionen und $959 Millionen pro Jahr beträgt.

Zur Etablierung des TOGA-Programms hatte nicht zuletzt der extreme El Niño von 1982/83 beigetragen, der neben seiner Stärke auch durch seine weitreichenden Telekonnektionen und seine öffentliche Aufmerksamkeit bemerkenswert war. Das Ereignis war erst entdeckt worden als es längst im Gange war, was auf das Fehlen eines Echtzeit-Beobachtungssystems zurückzuführen war. Der zeitliche Ablauf und die Entwicklung unterschieden sich deutlich von einigen vorangegangenen Ereignissen.