Hypothesen zur Erklärung von ENSO

Einleitung

Ein abgerundetes Erklärungsgebäude für ENSO liegt gegenwärtig trotz des guten Verständnisses der einzelnen Abläufe noch nicht vor. Alle glaubwürdigen Theorien beinhalten Wechselwirkungen zwischen dem Ozean, der Atmosphäre und äquatorialen Ozeanwellen. Manche Wissenschaftler betonen eher den meteorologischen, andere den ozeanographischen Aspekt des gekoppelten meteorologisch-ozeanographischen ENSO-Phänomens.

Die theoretischen Erklärungen von ENSO können grob in zwei Kategorien eingeteilt werden. Zum Einen sieht man El Niño als eine Phase einer eigenständigen, unstabilen und natürlichen Oszillations-Mode des gekoppelten Ozean-Atmosphäre-Systems. Zum Anderen sieht man El Niño als stabile (oder gedämpfte) Mode, ausgelöst von oder zusammenwirkend mit stochastischen Antrieben oder mit Hintergrundrauschen wie Westerly Wind Bursts und Madden Julian-Ereignissen, sowie tropischen Instabilitätswellen im Ostpazifik. In beiden Kategorien ist die Bjerknes'sche positive Ozean-Atmosphären-Rückkopplung enthalten (Bjerknes 1969). Nachdem ein El Niño seine Reifephase erreicht, sind negative Rückkopplungen (negative feedbacks) vonnöten, um das Wachstum der unter El Niño-Bedingungen entstandenen Anomalien im zentralen und östlichen Pazifik zu beenden. Vier negative Feedbacks sind in verschiedenen Oszillationsmodellen vorgeschlagen worden:

  1. Kelvinwellen, die am westlichen Pazifikrand reflektiert werden
  2. ein Entladungsprozess aufgrund von Sverdruptransport
  3. Kelvinwellen, die westpazifischen Winden angetrieben werden
  4. anomale zonale Advektion.

Diese negativen Rückkopplungen wirken möglicherweise bei der Beendigung von El Niño auch zusammen, wobei sich ihr jeweiliger Anteil von Zeit zu Zeit ändern kann (Wang 2001).

Vorhersagen der verschiedenen ENSO-Phasen reichen auch mit aufwendigen OAGCMs (Ocean-Atmosphere-General-Circulation-Model) beim heutigen Stand der Forschung lediglich in einen Zeitraum von bis zu 6, maximal 12 Monaten.

Die Akkumulationshypothese nach Wyrtki

Der deutschstämmige Ozeanograph Wyrtki (1975) sieht in ENSO eine energetische Relaxation (ein sich entladender Energiestau) des gekoppelten Systems Ozean-Atmosphäre: Der durch die Passate ausgeübte Windschub führt zu einer Ansammlung (Akkumulation) von warmem Oberflächenwasser im Westpazifik, verbunden mit einem höheren Niveau des Meeresspiegels (rd. 40 cm) im Westen gegenüber dem im Ostpazifik. Dieser Vorgang kann mehrere Jahre andauern bis eine kritische Menge warmen Wassers angestaut ist. Ohne die meridional ausgerichteten Küstenbegrenzungen im Pazifik wäre diese Ansammlung nicht möglich. Ist eine kritische Menge von warmem Wasser angestaut, so kann ein rasches Abschwächen der Passate (Auslösefunktion) eine sich nach Osten ausbreitende äquatoriale ozeanische Kelvinwelle auslösen, die zu einer massiven Verlagerung des warmen Oberflächenwassers vom West- in den Ostpazifik entlang des Äquators führt. Ein El Niño-Ereignis entsteht. Hiermit ist eine Verlagerung des maximalen Wärmeflusses vom Ozean in die Atmosphäre und somit auch des Gebietes mit konvektivem Niederschlag von Indonesien in den Zentralpazifik verbunden. Das warme Wasser wird nach Erreichen der amerikanischen Küste nach Norden bzw. Süden abgelenkt und geht damit dem tropischen Pazifik verloren. Insofern ist ein El Niño ein Weg für den tropischen Pazifik, Wärme abzuführen. El Niño wird in diesem Konzept als isoliertes Ereignis gesehen.

Die Folge des Versiegens des Warmwasserstroms von Westen ist eine Abkühlung des äquatorialen Oberflächenwassers im Ostpazifik, und das heißt eine La Niña. Über dem kalten Wasser kühlt sich auch die Luft ab, wodurch die Passate wiederbelebt werden.

Ein vollständiger ENSO-Zyklus hat somit einen Wärmetransport aus den Tropen zu höheren Breiten hin zur Folge; diese Wärme kann nur durch eine erneute langsame Ansammlung warmen Oberflächenwassers im tropischen Westpazifik durch wiedererstarkte Passate neu gewonnen werden. Der zeitliche Abstand zwischen zwei ENSO-Ereignissen ist also von der Dauer zum "Aufladen" des Wärmereservoirs im Westpazifik bis zur kritischen Grenze bestimmt. Nach Wyrtki ist ENSO demnach das Resultat der Kopplung eines aufgrund physikalischer Gesetzmäßigkeiten weitgehend vorherbestimmten, ("deterministischen") Ozeans mit einer zufällig agierenden ("stochastischen") Atmosphäre, da spontane Anomalien des Windfeldes ozeanische Prozesse wie z.B. Kelvinwellen auslösen können, deren weiterer Verlauf jedoch nicht mehr sehr stark von atmosphärischen Einwirkungen abhängig ist.

Die Delayed (Action) Oscillator-Hypothese (DAO)

Die DAO-Theorie von Suarez und Schopf (1988) gilt als Weiterentwicklung der Wasserstauhypothese von Wyrtki. Sie erklärt ENSO anhand relativ einfacher Kopplungsmechanismen zwischen der atmosphärischen Zirkulation in den Tropen, der Dynamik der ozeanischen Deckschicht und der SST im östlichen tropischen Pazifik. Von zentraler Bedeutung ist das Zusammenspiel äquatorialer Kelvinwellen und außeräquatorialer Rossbywellen. Die englische Bezeichnung drückt aus, dass es sich um einen Prozess handelt, bei dem zeitlich verzögerte Signale eine Rolle spielen.

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Idealisiertes Modell einer äquatorialen Kelvin-Welle auf ihrem Weg nach Osten, hervorgerufen durch eine Windschub-Anomalie (rot und orange) und korrespondierenden, sich nach Westen bewegenden Rossby-Wellen.

Wenn die Passate schwächer werden, veranlasst eine initiale Westwind-Anomalie im Zentralpazifik die Bildung einer sich ostwärts ausbreitenden Kelvin-Welle mit Downwelling. Das Downwelling drücht die Thermokline im Westen in die Tiefe und hebt sie im Osten an. Ozeanische Kelvin-Wellen sind entlang des Äquators gefangen und erreichen typischerweise eine Höhe von 5 - 10 cm, eine Breite von hunderten von km und eine gegenüber den umgebenden Wassermassen um ein paar Grad höhere Temperaturen. Sie haben Phasengeschwindigkeiten von 2-3 m/s und überqueren den Pazifik in ca. 3 Monaten.

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Nach Graham und White (1988) bzw. Suarez und Schopf verursachen äquatoriale Kelvinwellen eine sich nach Osten ausbreitende Vertiefung der Thermokline, die im östlichen und zentralen tropischen Pazifik zu einer Erhöhung der SST führt (El Niño). Das Windfeld reagiert auf diese Erwärmung mit äquatorialen Westwind-Anomalien im 850 hPa-Niveau, was weitere, die Deckschicht vertiefende Kelvinwellen begünstigt (positive Rückkopplung) und mit Ostwind-Anomalien in außeräquatorialen Breiten verknüpft ist. Diese Ostwind-Anomalien verursachen ein Auseinanderströmen der Meeresoberfläche, als Folge ein Aufquellen von Tiefenwasser und damit eine Verringerung der Deckschichttiefe in außeräquatorialen Breiten. Die hierdurch entstandene Störung breitet sich als Rossby-Welle westwärts aus und benötigt je nach geographischer Breite etwa 1-2 Jahre zum Durchqueren des Pazifiks. An der westlichen Begrenzung des Pazifiks wird diese Rossby-Welle nun als äquatoriale Kelvinwelle reflektiert, die eine Erhöhung der Deckschicht bewirkt und nach Durchqueren des Pazifiks von West nach Ost ein La Niña-Ereignis auslöst (negative Rückkopplung).

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Time evolution for the idealized experimental Kelvin and Rossby Waves across the Pacific

When trade winds falter and westerly wind anomalies persist for long months, strong Kelvin waves move east across the equator. Coincident with the eastward-moving Kelvin wave are westward-moving Rossby waves. The series of Kelvin waves leads to anomalous warming of the eastern and central Pacific. At the eastern boundary (South America) the eastward-propagating Kelvin waves reflect in the form of upwelling Rossby waves that spread out along the coast and move westward on either side of the equator (75-100 days in the figure left). The westward-propagating Rossby waves within 10 degrees of the equator are the fastest of the Rossby modes and create a shallower thermocline to the west. The slower-moving Rossby waves reflect off the western boundary (the Maritime continent) and propagate eastward as upwelling Kelvin waves that raise the thermocline in the eastern ocean (125-175 days in the figure left). An oceanic Rossby wave takes approximately 8 months to cross the Pacific. Therefore the oscillatory cycle will reverse the initial SST warming about 6 months after its onset. The delayed-oscillator theory can explain the tendency for cold anomalies to follow warm anomalies and the typical time scale of an El Niño event. However, the delayed oscillator theory does not explain the termination of cold events. For that phase of ENSO, the observed Kelvin wave amplitude and the wind stress are poorly correlated relative to that expected from the delayed oscillator theory.

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Quelle: MetEd / UCAR (Zugang über kostenfreie Registrierung)
 

"Delayed" bezieht sich darauf, dass in dieser Modellvorstellung die Rossby-Wellen im mittleren bis westlichen tropischen Pazifik angefacht werden, dann jedoch nicht direkt wieder auf das Geschehen im Ostpazifik einwirken können, sondern den zeitverzögernden Umweg über den westlichen Rand nehmen müssen. Zudem bewegen sich Wellen mit zunehmender Entfernung vom Äquator langsamer, somit sind Rossby-Wellen langsamer als Kelvin-Wellen. Ihre Signale kommen folglich mit Verzögerung im Westpazifik an. Das Windfeld reagiert auf die erniedrigte SST mit Ostwind-Anomalien in Äquatornähe und Westwind-Anomalien in außertropischen Breiten, was dort Rossby-Wellen mit "umgekehrtem Vorzeichen" auslöst (d.h. Rossby-Wellen, die eine Vertiefung der Deckschicht in außertropischen Breiten verursachen). Nach Erreichen der westlichen Berandung des Pazifischen Beckens reflektieren diese als äquatoriale Kelvinwellen, die im Bereich des äquatorialen Wellenleiters ebenfalls die Deckschicht vertiefen und somit im zentralen und östlichen Pazifik ein El Niño-Ereignis auslösen.

Dieser Mechanismus beinhaltet eine verzögerte negative Rückkopplung (außeräquatoriale Rossbywellen mit langsamer Ausbreitungsgeschwindigkeit), die zur Umkehrung der Phase des Systems notwendig ist, die Quasi-Periodizität von ENSO (ca. 3 - 7 Jahre) erklärt und auch schon mit Hilfe von gekoppelten Ozean-Atmosphärenmodellen (OAGCM, Ocean-Atmosphere General Circulation Models) durch ein Forcing mit ausgesuchten Windschubanomalien nachvollzogen wurde.
Ein Mangel dieses vergleichsweise einfachen Modells ist, dass es viele Phänomene von El Niño nicht erklärt, z.B. die unregelmäßige Periodizität.

Entwicklung des El Niño von 1997-98 (2° S - 2° N Mittelwerte)

Beginn des El Niño von 1997-98 ist gekennzeichnet durch äquatoriale Kelvin-Wellen mit Downwelling, welche von Westerly Wind Bursts ausgelöst wurden.




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Da stärkere El Niño-Ereignisse oft mit stärkeren Westwindanomalien verbunden sind, neigen diese Ereignisse dazu, stärkere Rossby-Wellen auszulösen, eine stärkere Wahrscheinlichkeit zum Verfall des El Niño zu entwickeln sowie sich nach ihrer stärksten Phase gegen Ende des Kalenderjahres wieder umzukehren.

Eine kürzlich vorgestellte Variante dieser Theorie geht davon aus, dass das System nicht in sich instabil ist, und dass der Zyklus auf natürliche Weise zum Erliegen käme, wenn er nicht durch eine externe Energiequelle in Gang gehalten würde. Eine solche Energiequelle könnten zufällig oder chaotisch auftretende Wetterereignisse sein, die in der Lage sind, das System in einen bestimmten Zustand zu versetzen, sofern die Rahmenbedingungen gerade passend sind. Manche Wissenschaftler sehen solche Wetterereignisse als Ursache für das rasche Einsetzen und die hohe Intensität des El Niño von 1997/98.

Die Recharge/Discharge-Theorie

Das Modell geht letztlich auf eine Idee von Wyrtki (1975, 1985) sowie Cane und Zebiak (1985) zurück. Sie wurde von Jin (1997) in seiner Recharge Oscillator-Theorie aufgegriffen, der erstmals eine einfache, konzeptionelle Gleichung daraus ableiten konnte. Er erklärt die zwei Phasen von ENSO mit einem zyklisch ablaufenden Auf- und Entladeprozess von warmem Wasser unterhalb der Oberfläche. Ostwinde und die damit verbundenen Vorticity-Anomalien jenseits des Äquators führen zu einem Zusammenströmen von warmem Oberflächenwasser am Äquator (Sverdrup-Transport), welches in der Folge absinkt, nach Westen gelangt und so den Wärmegehalt des Westpazifik zunehmend ansteigen lässt. Ist genügend warmes Wasser angesammelt, wandert die Warmwasser-Anomalie ostwärts und erzeugt einen El Niño. Die resultierenden Westwind-Anomalien bewirken nun ein Auseinanderströmen von Oberflächenwasser am Äquator und somit ein Entladen des westpazifischen Wärmegehalts. Diese Kaltwasser-Anomalie wandert ebenfalls westwärts, beendet den El Niño und erzeugt ein La Niña-Ereignis.

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Schema der Recharge/Discharge-Theorie von ENSO

Diese Theorie (Jin 1997) setzt voraus, dass vor der Entstehung von El Niño einen Masse warmen Wassers in der Äquatorregion aufgebaut wird. Die Wärme wird nach bei einem El Niño nach nach Osten und polwärts "entladen" (discharged). Der Transport unter der Ekman-Schicht ist der Schlüssel für das Aufladen und Entladen.


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Ein Schlüssel für das Verständnis liegt vermutlich auch in der Rolle des tropischen Ozeans als Hitzespeicher. Während zu Niña-Ereignissen der Ozean als Folge reduzierten Niederschlags und reduzierter Bewölkung einen verstärkten solaren Wärmezustrom erfährt, wird bei Niño-Ereignissen Wärme aus den Tropen in höhere Breiten transportiert. Dies geschieht durch Meeresströmungen und durch den Transport von latenter Wärme als Folge der in den Tropen verdunsteten Wassermassen. Weltweite Klimamittelwerte belegen diesen Wärmezustrom, sie steigen bis zu 0,3 °C in den Monaten, die auf einen starken Niño folgen. Auf diese Weise verliert der tropische Pazifik Wärme während eines Niño und nimmt während einer Niña Wärme auf.
Die Vermutung geht nun dahin, dass die Zeitspanne bis zur "Wiederaufladung" des Ozeans mit Wärme die ENSO-Zyklen steuern könnte. Es wird aber auch hierbei nicht ausgeschlossen, dass eine Kombination mehrerer Auslöser am Werk sein kann.

Western Pacific Oscillator Theory

Die Theorie des Western Pacific Oscillator (Weisberg / Wang 1997) vermeidet Wellenreflexionen im Ozean gänzlich. An deren Stelle treten Wechselwirkungen mit der Atmosphäre, welche die benötigte negative sowie eine zusätzliche positive Rückkopplung erzeugen: Positive SST-Anomalien führen zu verstärkter Konvektion über dem Pazifik und induzieren ein Paar von Zyklonen nördlich und südlich des Äquators. Diese Zyklonen erzeugen Westwindanomalien über dem äquatorialen Pazifik, was wiederum die SST-Anomalie verstärkt. Gleichzeitig führt das durch die Zyklonen ausgelöste Ekman-Pumping zu einem Anstieg der Thermokline und somit zu einem Rückgang der SSTs jenseits des Äquators. Diese Anomalie breitet sich nach Westen aus, reduziert dort den Bodendruck und führt zur Entstehung von Antizyklonen außerhalb des Äquators während der El Niño-Hochphase. Die damit verbundenen Ostwindanomalien im Westpazifik erzeugen zu El Niño inverse Kelvinwellen und beenden damit den El Niño. McPhaden (1999) und Boulanger et al. (2003) fanden Hinweise auf diesen Mechanismus anhand von Beobachtungsdaten.

Conceptual model of the Western Pacific Oscillator
theory of ENSO. (Adapted from Weisberg / Wang 1997)

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The Western Pacific Oscillator theory begins with condensation heating in the west central Pacific, which induces twin off-equatorial cyclones and westerly wind anomalies at the equator. The anomalous wind stress deepens the thermocline and increases the SST in the east Pacific. Positive feedback between wind stress and SST leads to growth of the anomaly. Meanwhile the pair of cyclones raises the thermocline, so that SST decreases and sea level pressure increases off the equator in the west Pacific. Anomalous high pressure induces easterly wind anomalies which causes upwelling and cooling. The cooling spreads eastwards and provides a negative feedback, thereby creating an oscillating coupled ocean-atmospheric system. Unlike the delayed oscillator theory, this theory does not require wave reflection for the coupled ocean-atmosphere system to oscillate.

Quelle: MetEd / UCAR (Zugang über kostenfreie Registrierung)

 

Advective-Reflective Oscillator

Der Advective-Reflective Oscillator, vorgeschlagen von Picaut et al. (1997), sieht die positive Rückkopplung von zonalen Advektionsprozessen im Ozean als wesentlichen Mechanismus für ENSO an. Während eines El Niño-Ereignisses regen die Westwind-Anomalien im zentralen Pazifik demnach westwärts wandernde und mit Upwelling verbundene Rossbywellen sowie ostwärts wandernde und mit Downwelling verbundene Kelvinwellen an, die jeweils an den Rändern des pazifischen Beckens reflektiert werden. Dabei wandert die Rossbywelle als jetzt mit Upwelling verbundene Kelvinwelle zurück und umgekehrt. Beide Wellen überlagern sich im zentralen Pazifik und erzeugen westwärts gerichtete Strömungen, die den während El Niño ostwärts verlagerten westpazifische Warmpool wieder nach Westen zurückdrängen und so den El Niño beenden und die nächste Kaltphase einleiten. Da sowohl die mit Upwelling verbundenen Kelvinwellen, als auch die mit Downwelling verbundenen Rossbywellen westwärtige zonale Strömungen besitzen, tendieren sie dazu, den Western Pacific Warm Pool (WPWP) an seine ursprüngliche Position im Westpazifik zurückzuverlagern. Diese negativen Feedbacks zusammen mit dem negativen Feedback der mittleren zonalen Strömung zwingen das gekoppelte Ozean-Atmosphären-System zu oszillieren.

Auch für diesen Mechanismus konnten Anzeichen in Beobachtungen und Modellen gefunden werden (Delcroix et al. 2000; Clarke et al. 2000).

Demnach wird hier als Modifikation der Delayed Action Oscillator-Theorie ein Konzept vorgeschlagen, in dem die äquatoriale Wellenreflektion an der östlichen Ozeanberandung wichtiger ist als an der westlichen Berandung und in der zonale Advektion insgesamt effektiver ist als vertikale Advektion, um das gekoppelte ENSO-System an seinen richtigen Platz zu bringen, nämlich in den zentralen Äquatorialpazifik.

Unified Oscillator

Die Unified Oscillator-Theorie (Wang 2001) versucht die physikalischen Elemente der früheren Oszillationsmodelle zu kombinieren. Da ENSO sowohl im östlichen als auch im westlichen Pazifik Anomaliemuster aufweist, wurde dieses Oszillatormodell so entworfen, dass es SST-Anomalien im äquatorialen Ostpazifik, Anomalien des zonalen Windschubs im zentralen und westlichen Äquatorialpazifik und Tiefenanomalien der Thermokline im äquatorferneren Westpazifik berücksichtigt. Das Modell kann auf interannuellen Zeitskalen oszillieren. Der Unified Oscillator behandelt ENSO als Multimechanismus-Phänomen, und die relative Bedeutung der verschiedenen Mechanismen ist zeitabhängig (Picaut 2002). Die oben vorgestellten Oscillator-Modelle werden als Spezialfälle der Unified Oscillator-Theorie gesehen.

Heat Pump-Hypothese

Sun (2003) betrachtet ENSO in seiner Heat-Pump-Hypothese aus einem energetischen Blickwinkel. Dazu analysierte er Beobachtungsdaten zunächst im Rahmen einer Fallstudie anhand des 1986/87-El Niño (Sun 2000) unter Verwendung von Daten des Earth Radiation Budget Experiments (ERBE, 1985-89). Später weitete er die Analyse mit NCEP/NOAA-Daten zur Zirkulation auf den Zeitraum von 1980 bis 2000 aus (Sun 2003). Er konnte darin feststellen, dass der polwärtige Transport von äquatorialer Wärme schubweise abläuft und diese Schübe sehr gut mit El Niño-Ereignissen korrelliert sind. Er betrachtete daher El Niño als den wesentlichen Mechanismus, über den der äquatoriale Pazifik Wärme polwärts abtransportiert. Darüber hinaus stellt er fest, dass den schweren El Niños von 1982/83 und 1997/98 eine ungewöhnlich starke Erwärmung des westpazifischen Warmwasserkörpers vorausging und dass dieses Übermaß an thermischer Energie für die Stärke der El Niños verantwortlich sein könnte. Das Ansammeln von Wärme geschieht dabei während eines La Niña-Zustands: Die Kaltwasserzunge des La Niña führt zu einem erhöhten Wärmestrom in den Pazifik, da Verdunstung und fühlbarer Wärmefluss reduziert sind. Der hohe Zonalgradient der SST bewirkt außerdem verstärkte Ostwinde, die dafür sorgen, dass die eingestrahlte Energie in hohem Maße in tiefere Ozeanschichten im Westpazifik abgeführt und dort akkumuliert wird. Dadurch erfolgt ein allmähliches Ansteigen des westpazifischen Wärmegehalts verbunden mit einem Absinken der Thermokline. Sun vermutet, dass der Ozean dadurch zunehmend an Stabilität verliert und es schließlich zu einem El Niño-Ereignis kommt.

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Schemadarstellung der Heat Pump-Hypothese für ENSO

Die Reaktion des gekoppelten Systems Ozean-Atmosphäre am Äquator auf eine Zunahme der strahlungsbedingten Erwärmung besteht aus zwei Phasen. In Phase I verstärkt sich der zonale SST-Kontrast - der Westpazifik wird wärmer, aber der Ostpazifik wird kälter. Dies erlaubt es dem Ozean die zusätzliche Wärme von oben aufzunehmen und sie in die Wassersäule unterhalb der Oberfläche (subsurface ocean) zu transportieren, insbesondere im Westpazifik. (Abb. oben).

Wenn die Thermokline im Westen tiefer sinkt, wird der Ozean jedoch unstabiler. Es entwickelt sich dann ein stärkerer El Niño, der mehr Wärme polwärts transportiert und die Wirkung der verstärkten strahlungsbedingten Erwärmung auf die Meeresoberflächentemperaturen sowie auf die Tiefe der Thermokline in Phase I umkehrt. Dadurch wird der Effekt der verstärkten strahlungsbedingten Erwärmung auf die Struktur des gekoppelten Ozean-Atmosphäre-Systems am Äquator.

 

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Quelle: Sun (2003)
 
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Von stochastischem Antrieb ausgelöster stabiler Modus

Eine weitere Auffassung von ENSO sieht El Niños als Serie von separaten Warmereignissen, die von neutralen oder kalten Bedingungen (La Niñas) unterbrochen werden. Das heißt, ENSO kann als stabiler (oder gedämpfter) Modus charakterisiert werden, der durch stochastische Antriebe aus Ozean oder Atmosphäre ausgelöst wird (z.B. Philander/Fedorov 2003; Kessler 2002). Diese Hypothese beinhaltet, dass Störungen von außerhalb des gekoppelten Systems die Quelle von zufälligen Antrieben sind, die ENSO antreiben. Ein reizvolles Merkmal dieser Hypothese besteht darin, dass sie eine natürliche Erklärung für das unregelmäßige Verhalten der ENSO-Variabilität in Gestalt von Hintergrundrauschen bietet.

Da diese ENSO-Sicht das Vorhandensein von „Rauschen“ erfordert, erklärt sich leicht, weshalb jeder El Niño verschieden ist und El Niño so schwierig vorherzusagen ist (z.B. Landsea and Knaff 2000; Philander/Federov 2003). Der externe atmosphärische Antrieb kann von der Madden-Julian Oscillation oder von Westerly Wind Bursts (z.B. Gebbie et al. 2007) herkommen, und das ozeanische Rauschen mag von tropischen Instabilitätswellen herrühren (z.B. An 2008).

Schlussbemerkungen

Unabhängig davon, ob El Niño ein eigenständiger Oszillator oder eine stabile Mode ist, die durch stochastischen Antrieb ausgelöst wird, er beginnt mit warmen SST-Anomalien im äquatorialen Zentral- und Ostpazifik. Nachdem ein El Niño sein Reifestadium erreicht hat, sind negative Rückkopplungen nötig um das Wachstum der Anomalien des reifen El Niño im zentralen und östlichen Pazifik zu beenden. Mit anderen Worten die negativen Feedbacks des Delayed Oscillators, des Recharge Oscillators, des Western Pacific Oscillators und des Advective-Reflective Oscillators können immer noch für den Niedergang eines El Niño verantwortlich sein, auch wenn El Niño als eine stabile Mode betrachtet wird, die durch zufälligen Antrieb ausgelöst wurde.

Obwohl jede dieser Theorien die Bildung und Entwicklung von ENSO teilweise erklären kann, bleiben dessen grundlegende Ursachen und Mechanismen unklar. Daher befindet sich auch die Vorhersagemöglichkeit von ENSO noch immer bei einer Grenze von ca. sechs Monaten, wobei keine verlässlichen Aussagen zur Intensität und Dauer möglich sind. Im Zusammenhang mit der Beantwortung fundamentaler ENSO-Fragen lohnt ein schmunzelnder Blick auf eine diesbezügliche Aussage von Bob Kessler (NOAA): "If I could answer them, I'd publish the results and retire famous" (Eichholz 2012).

Auf der Suche nach möglichen Auslösern für El Niño-Ereignisse entstanden auch umstrittene Theorien. Eine davon sieht einen Zusammenhang zwischen El Niño und der Anzahl der Sonnenflecken. Eine andere Theorie meint, dass die französischen Atomtests im Pazifik vor einigen Jahren El Niño beeinflusst hätten. Beide Theorien werden von den meisten Wissenschaftlern jedoch nicht sehr ernst genommen. Auch wird ein ursächliches Einwirken von Vulkanismus auf ENSO überwiegend ausgeschlossen, ist aber noch nicht endgültig geklärt. Umgekehrt ist beispielsweise die Wirkung von Vulkanismus auf den Luftdruck in Meeresspiegelhöhe stark von ENSO überlagert. Ohne nachhaltigen Beleg blieben auch Überlegungen zu einem ursächlichen Zusammenhang zwischen untermeerischen Lavaaustritten und El Niño.

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