Klimaphänomen El Niño wirkt auch in Europa

El Niño, ein Klimaphänomen im tropischen Pazifik, beeinflusst Wetter und Klima in weiten Teilen der Welt. Auswirkungen auf das Klima Europas und auf die Zirkulation der Stratosphäre waren aber bisher umstritten. ETH-Forschende konnten nun zeigen, dass El Niño zu kalten Wintern in Europa und zu einer Zunahme der Dicke der Ozonschicht über der Arktis führen kann. Der Einfluss El Niños hat unter anderem zu den ausserordentlich kalten Wintern von 1940 bis 1942 geführt. Ihre Studie publizieren die Forschenden in der neusten Ausgabe des Wissenschaftsmagazins „Nature“.

Anfang Dezember 1941 wurden die deutschen Truppen auf ihrem Vormarsch gegen Moskau von einem plötzlichen Wintereinbruch überrascht; es folgte der kälteste Winter des zwanzigsten Jahrhunderts in weiten Teilen Europas, der dritte aussergewöhnlich strenge Winter in Folge. Gleichzeitig registrierten Wissenschaftler eine sehr dicke Ozonschicht über Europa. Vom Herbst 1939 bis Frühling 1942 herrschte im tropischen Pazifik ausserdem ein starker El Niño. Zufall oder nicht? „Das gleichzeitige Auftreten von starkem El Niño und mehreren kalten Wintern in Europa war kein Zufall, sondern eine Klimafernkopplung. Dies lässt sich im Modell nachvollziehen“, sagt Stefan Brönnimann, Professor für Klimatologie an der ETH Zürich. Seine Studie lässt die Beziehung zwischen El Niño, dem Klima Europas und der Stratosphäre – seit langem ein Diskussionspunkt in der Klimaforschung – in einem neuen Licht erscheinen.

Wetterballone aus der Kriegszeit

Die Analyse der Klimaschwankung während der Kriegszeit war kein einfaches Unterfangen. Bisher reichten dreidimensionale Daten zur atmosphärischen Zirkulation nur bis 1948 zurück. Unterstützt durch den Schweizerischen Nationalfonds sowie die Holderbank- und Janggen-Poehn-Stiftung sammelte Stefan Brönnimann während drei Jahren umfangreiche Datenbestände, vor allem Wetterballon- und Flugzeugmessdaten aus Europa, der Sowjetunion und Nordamerika. Aus diesen Daten konnte die Zirkulation bis in die untere Stratosphäre rekonstruiert werden. Gleichzeitig wurden alle auffindbaren Daten zur stratosphärischen Ozonschicht (Gesamtozon) aufbereitet. Zum Vergleich wurden einerseits die vorhandenen Daten seit 1948 herbeigezogen, andererseits Klimamodellsimulationen.

Globale Extreme des Klimas

Das Ergebnis zeigte, dass die Jahre 1940 bis 1942 in vielfacher Hinsicht eine extreme Periode darstellten. Die kalten Winter in Europa waren dabei nur ein Ausschnitt einer globalen Klimaschwankung. Andere Merkmale waren warme Winter in Alaska und tiefe Temperaturen im Nordpazifik. Ebenso starke Abweichungen wurden in der Stratosphäre verzeichnet: hohe Temperaturen über der Arktis, ein schwacher Polarwirbel und eine Zunahme der Ozonschicht über der Arktis und Europa. Alle diese Ereignisse können durch eine Änderung der Wellenstruktur der Westwinde in den Mittelbreiten erklärt werden. Während starken El Niños ist das Aleutentief über dem Nordpazifik besonders stark ausgeprägt. Dadurch entsteht eine Wirkungskette, welche zu einem schwachen Islandtief über dem Atlantik und einem schwachen Polarwirbel in der Stratosphäre führen kann. Gleichzeitig verstärkt sich in der Stratosphäre der Transport ozonreicher Luft aus den Tropen in Richtung Arktis.

Starke Schwankungen der Ozonschicht

Das Extremereignis aus der Vergangenheit zeigt, dass El Niño durchaus weitreichende Folgen für Europa haben kann. Obwohl sich nicht jeder El Niño bis nach Europa auswirkt, können solche Ereignisse nach Annahme der Klimaforschenden jederzeit wiederkehren und hätten auch heute fatale Folgen. „Wichtig ist dabei auch der Einfluss auf die Ozonschicht“, stellt Stefan Brönnimann fest, „Bis jetzt war nicht bekannt, dass mehrjährige starke Schwankungen vorkommen“. So war die Zunahme in den Jahren 1940 bis 1942 laut der Messreihe der MeteoSchweiz in Arosa etwa gleich stark wie der Rückgang der Ozonschicht seit den 1970er Jahren. Wegen des weltweiten Emissionsstopps ozonzerstörender Substanzen wird eine Erholung der Ozonschicht in den nächsten Jahrzehnten erwartet. Die Schwankungen werden aber den Nachweis, dass sich die Ozonschicht erholt hat, erschweren.