La Ola im Ozean: Die klimazyklische Stadionwelle

Eines der großen Rätsel in den Klimawissenschaften ist, warum sich der IPCC so strikt weigert, die Ozeanzyklen bei den Temperaturprognosen zu berücksichtigen. Während im Hauptteil des letzten Klimaberichts ausführlich auf Zyklen wie etwa die Pazifisch Dekadische Osziallation (PDO) oder die Atlantische Multidekadenoszillation (AMO) eingegangen wird, sollen sie bei den Temperaturprognosen dann plötzlich keine Rolle mehr spielen. Das wäre doch nur alles ein wildes Rauschen und die Entwicklung der Zyklen weitgehend unvorhersagbar.

Interessanter Einwand. Machen wir doch einmal die Probe aufs Exempel. Vergleicht man die PDO-Kurve mit der globalen Temperaturentwicklung, so fällt eine erstaunliche gemeinsame Zyklik auf, die etwa 60 Jahre für einen Umlauf benötigt (Abbildung 1). Immer wenn die PDO anstieg, gingen auch die Temperaturen rauf. Und wenn die PDO absackte, wurde es auch wieder kühler bzw. stagnierten die Temperaturen. Der 60-Jahreszyklus ist dabei einem langfristig ansteigenden Temperaturtrend überlagert, der sich durch die Zunahme der Sonnenaktivität und möglicherweise dem CO2 erklärt. Offensichtlich vermag es der Ozeanzyklus, die Temperaturen um etwa 0,2°C nach oben oder unten zu verbiegen. Langfristig gleichen sich diese Modifikationen zwar aus, aber es ist überaus wichtig, den Anteil einer solchen Beeinflussung größenmäßig abzuschätzen. So geht wohl ein signifikanter Teil der starken Erwärmungsphase von 1977-2000 auf die ansteigende bzw. hohe PDO zurück. Der CO2-bedingte Anteil an der Erwärmung muss entsprechend geringer gewesen sein.

Abbildung 1: Die Pazifisch Dekadische Oszillation (PDO) besitzt eine Zyklendauer von ca. 60 Jahren und erhöht bzw. erniedrigt die Temperatur um jeweils etwa 0,2°C je nach PDO-Phase. Der Erwärmungsstop im Jahr 2000 fällt mit dem Abstieg der PDO zusammen und stellt eine Wiederholung der Situation aus den 1940er Jahren dar (Abbildung 25 in “Die kalte Sonne”).

Aber es gibt ja nicht nur die PDO, sondern eine ganze Flöte von weiteren klimasysteminternen Zyklen. Nehmen wir zum Beispiel die AMO. Auch sie besitzt einen etwa 60-jährigen Zyklus, der jedoch um 10-20 Jahre zeitverzögert zur PDO abläuft (Abbildung 2). Und auch die Nordatlantische Oszillation (NAO) schwingt in diesem Größenmaßstab. Ist es nicht verwunderlich, dass all diese Zyklen in ähnlichen Zeitmaßstäben schwingen, wenn auch nicht synchron?

Abbildung 2: 60-Jahreszyklik der PDO (oben) und AMO (unten). Quelle: the energycollective

Eine US-amerikanische Forschergruppe um Marcia Wyatt von der University of Colorado hat sich jetzt Gedanken über das Problem gemacht die sie 2012 im Fachjournal Climate Dynamics veröffentlichten. Die Wissenschaftler versuchen in ihrer Arbeit eine neuartige Sichtweise: Man sollte das Klimasystem nicht so sehr als Ansammlung von Klimaklötzchen sehen muss, wie es Klimamodelle tun, sondern vielmehr als ein eng miteinander verwobenes Netzwerk mit nahen aber auch fernen Verknüpfungen. Hierdurch können die Daten schlüssiger interpretiert und Trends besser herausgearbeitet werden. Insbesondere sehen die Forscher Hinweise darauf, dass sich klimasysteminterne Schwingungen wie beispielsweise die AMO im Klimasystem selbständig fortpflanzen und weitere Klimazyklen mit etwas Zeitverzug anstoßen. Die Autoren nennen ihr Modell daher „Die Stationwelle“.

Bei ihre Untersuchungen verarbeiteten Wyatt und ihre Kollegen eine Vielzahl von Klimaparametern und internen Klimazyklen. Neben der PDO, AMO und NAO berücksichtigten sie z.B. auch den El Nino. Auf diese Weise konnten die Forscher eine „Choreographie“ der Stadionwelle für die letzten 100 Jahre rekonstruieren. Das Signal scheint dabei seinen Ursprung im Atlantik zu nehmen und breitet sich dann allmählich innerhalb von einigen Jahrzehnten über die nördliche Hemisphäre aus. Anhand von statistischen Tests konnten die Wissenschaftler zeigen, dass es sich bei den dokumentierten Zyklen der Vergangenheit keineswegs nur um „Rauschen“ handelt, sondern um ein deutliches Zyklensignal.

Das Fazit des Papers wird dem IPCC gar nicht gefallen, denn es bedeutet, dass man in den vorangegangenen Temperaturprognosen wohl einen wichtigen Faktor übersehen hat:

„Die hier präsentierte Ergebnisse stützen die Hypothese, dass die AMO eine signifikante Rolle in der hemisphärischen und vermutlich auch globalen Klimavariabilität spielt, mit Auswirkungen auf die Zuordnung von Klimafaktoren und Vorhersage.“

Stichwort Vorhersage: Hätte der IPCC den Einfluss der PDO und AMO bereits früher anerkannt, wäre ihm bereits eine peinliche Vorhersage-Panne erspart geblieben. Da der PDO Zyklus um 2000 allmählich nach unten abknickte (Abbildung 1), war der Erwärmungsstop leicht vorhersehbar und kommt nicht überraschend. Aber es kommt noch besser: Da die PDO-Talfahrt noch etwa 20 Jahre anhält, wird sich der vom IPCC heißersehnte Temperatursprung nach oben auch mittelfristig nicht einstellen. Im Gegenteil, die erschlaffende Sonne wird vermutlich die Temperaturen bis 2030 sogar leicht abkühlen lassen, was durch CO2 vorerst nicht ausgeglichen werden kann. Man darf gespannt sein, wann der IPCC endlich mit den ersten Maßnahmen zur Schadensbegrenzung beginnen wird.

Siehe auch Beitrag im Blog von Roger Pielke Sr.