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Pazifikzustand ermöglicht El-Niño-Prognosen zwölf Monate im Voraus
Ob sich ein El Niño schon ein Jahr vor seinem Höhepunkt vorhersagen lässt, hängt stark vom vorherigen Zustand des tropischen Pazifiks ab. Eine Analyse von neun Klimamodellen zeigt, dass Vorhersagen aus einer La-Niña-Phase deutlich zuverlässiger sind als aus neutralen Bedingungen. Bei einem bestimmten Übergang lagen drei Modelle in mehr als 70 Prozent der Fälle richtig.
Melbourne (Australien). El Niño und La Niña verändern die Temperaturen im tropischen Pazifik und beeinflussen dadurch Regenfälle, Dürren und andere Wetterextreme rund um den Globus. Frühzeitige Prognosen könnten deshalb der Landwirtschaft, der Wasserversorgung und dem Katastrophenschutz bei der Vorbereitung helfen. Doch über einen Zeitraum von neun Monaten hinaus waren solche Vorhersagen bisher besonders schwierig.
Ein Grund ist die sogenannte Frühjahrsbarriere der ENSO-Vorhersage. Gerade im nördlichen Frühjahr reagieren die miteinander gekoppelten Ozean- und Luftströmungen empfindlich auf kleine Störungen. Wie zuverlässig eine Prognose das folgende Jahr beschreibt, hängt offenbar nicht allein vom verwendeten Klimamodell ab.
Forscher der Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) um Dr. Nandini Ramesh haben nun untersucht, unter welchen Ausgangsbedingungen längere Vorhersagen besonders belastbar sind. Das Team wertete rund 7.500 historische Modellprognosen aus neun Klimamodellen aus, die auf Simulationen für rund 60 verschiedene Startjahre beruhen. Dabei verglichen die Wissenschaftler die berechnete Entwicklung des Pazifiks mit den tatsächlich beobachteten Klimaphasen.
Dazu ordneten sie jedes Jahr einer von drei Kategorien zu. Entscheidend war, ob während des üblichen Höhepunkts zwischen Oktober und Februar La Niña mit relativ kühlem Pazifikwasser, El Niño mit relativ warmem Wasser oder eine neutrale Phase vorlag. Untersucht wurde der Übergang von einer solchen Hauptsaison zur nächsten, nicht der genaue Beginn oder die Stärke eines Ereignisses.
Die Anfangsbedingungen erwiesen sich als wichtiger für die Vorhersagequalität als die Unterschiede zwischen den neun Modellen. Starteten die Prognosen während einer La-Niña-Phase, schnitten alle Modelle besser ab als eine einfache, aus historischen Übergangswahrscheinlichkeiten abgeleitete Vergleichsvorhersage. Begannen die Berechnungen dagegen unter neutralen Bedingungen, lagen die Modelle durchgängig hinter dieser Vergleichsprognose.
Besonders groß war der Vorsprung bei der Vorhersage eines Wechsels von La Niña zu El Niño. Drei der Modelle sagten diesen Übergang rund ein Jahr vor der folgenden Hauptsaison in mehr als 70 Prozent ihrer entsprechenden Prognosen richtig voraus. Ein Modell erreichte dabei sogar 82,21 Prozent. Diese Zahl bezeichnet allerdings nur den Anteil eingetroffener Vorhersagen dieses konkreten Übergangs und keine allgemeine Trefferquote für sämtliche El-Niño-Prognosen.
„Unsere Studie liefert wertvolle zusätzliche Informationen, um El Niño und La Niña lange im Voraus vorherzusagen“, erklärt Dr. Mandy Freund von der University of Melbourne.
Wie deutlich die Grenzen solcher Jahresprognosen ausfallen, zeigt die Auswertung neutraler Ausgangsphasen. Hier trafen die Klimamodelle die nachfolgende Phase nur in etwa 23 bis 43 Prozent der Fälle. Eine schlichte Vorhersage aus den beobachteten historischen Übergängen wäre dagegen bei 61 Prozent richtig gelegen. Vor allem Prognosen für einen Wechsel von neutralen Bedingungen zu La Niña erzeugten zahlreiche Fehlalarme.
Das ist bemerkenswert, weil die historischen Klimadaten durchaus regelmäßigere Wechsel nach neutralen Jahren erkennen lassen. Die Forscher vermuten deshalb, dass das Anpassen der Modelle an den gerade beobachteten Zustand Störungen und systematische Verzerrungen auslöst. Dieser sogenannte Initialisierungsschock könnte die ohnehin vorhandene Vorhersagbarkeit gerade unter neutralen Bedingungen beeinträchtigen. Der genaue physikalische Mechanismus ist allerdings noch nicht abschließend geklärt.