Welche Mechanismen steuern den Temperaturtrend im tropischen Pazifik?
Im tropischen Pazifik sind die Meeresoberflächentemperaturen im Osten typischerweise kälter als im Westen. Während sogenannter El-Niño-Ereignisse ist dieser Temperaturkontrast deutlich schwächer. Der östliche tropische Pazifik ist dann außergewöhnlich warm, was zu extremen Wetterbedingungen im pazifischen Raum führt und potentiell Auswirkungen auf der ganzen Welt hat. Die meisten Klimamodelle sagen voraus, dass die globale Erwärmung besonders starke El-Niño-Ereignisse begünstigen und sich im tropischen Pazifik insgesamt ein El-Niño-ähnliches Erwärmungsmuster herausbilden wird. Beobachtungen bestätigen dies bislang jedoch nicht. Obwohl in diesem Jahr ein besonders starker El Niño bevorsteht, zeigt der langfristige Trend in die entgegengesetzte Richtung: Über die vergangenen vier Jahrzehnte betrachtet hat sich der östliche tropische Pazifik nicht erwärmt, sondern abgekühlt.
Wissenschaftler*innen gehen davon aus, dass es sich hierbei um eine intrinsische Eigenschaft der globalen Erwärmung handelt. Unter anderem hatten Forschende der Abteilung Klimadynamik am Max-Planck-Institut für Meteorologie gezeigt, dass die Reaktion des östlichen tropischen Pazifiks auf die steigende Konzentration von Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre aus mehreren Phasen besteht. Nach anfänglichen natürlichen Schwankungen bildet sich vorübergehend ein Abkühlungstrend heraus, später erwärmt sich die Region stärker als die Umgebung. Nun fügt eine neue Studie der Abteilung ein weiteres Puzzleteil hinzu: Sie stellt die Mechanismen heraus, welche die kurzfristige und langfristige Reaktion sowie den Übergang zwischen diesen Phasen steuern.
Regional vs. Fernwirkung, Atmosphäre vs. Ozean
In den von Dirk Olonscheck und Sarah Kang durchgeführten Simulationen wird der CO2-Gehalt der Atmosphäre auf einen Schlag vervierfacht und dies über unterschiedlichen Breitengraden. Diese Antriebe rufen unterschiedliche Antworten hervor, welche die Forschenden analysierten. Um ozeanische und atmosphärische Effekte zu trennen, verglichen sie zudem Simulationen mit unterschiedlich realistischer Darstellung des Ozeans.
Die kurzfristige Reaktion auf steigende CO2-Konzentrationen – die relative Abkühlung im östlichen Pazifik – ist ohne die Dynamik der Ozeane nicht zu verstehen. Die zentrale Rolle des Ozeans wird gemeinhin mit dem ozeanischen dynamischen Thermostat in Verbindung gebracht, bei dem eine lokale Erwärmung der Oberfläche den Ost-West-Temperaturkontrast durch verstärkten Auftrieb von kaltem Wasser aus den tieferen Schichten im östlichen Pazifik verstärkt. Olonscheck und Kang zeigen jedoch, dass dieser lokale, vom Ozean getriebene Mechanismus nur einen Teil der Reaktion erklärt. Auch Antriebe in entfernten Regionen und die dadurch entstehenden atmosphärischen Fernwirkungen tragen dazu bei: Als Reaktion auf den CO2-Antrieb über der nördlichen Hemisphäre erwärmt sich diese bevorzugt. Dadurch verschiebt sich die Hadley-Zirkulation, eine atmosphärische Zirkulation in den niedrigen Breiten, nach Norden. Dies verstärkt wiederum die Südwinde, die den Äquator queren, wodurch die Meeresoberfläche im östlichen äquatorialen Pazifik abkühlt.
Übergang zur Erwärmung
Nach 25 Jahren schlägt die relative Abkühlung des östlichen Pazifiks in eine Erwärmung um. Auch dies ist ein Ausdruck der kombinierten Effekte: Unter dem Einfluss lokaler Antriebe steigen die Temperaturen in den unteren Schichten des Ozeans allmählich an, da warmes subtropisches Wasser absinkt und in Richtung Äquator transportiert wird. Als Reaktion auf Antriebe aus der nördlichen Hemisphäre schwächt sich das meridionale Temperaturgefälle an der Meeresoberfläche ab, wodurch die subtropischen Winde nachlassen.
Der Autorin und dem Autor zufolge kann die anfängliche Abkühlung erheblich länger als 25 Jahre andauern, wenn der CO2-Gehalt nicht plötzlich, sondern allmählich ansteigt. Um die im östlichen tropischen Pazifik beobachtete Abkühlung vollständig zu erklären, müssen zwar auch Aerosoleffekte berücksichtigt werden – dennoch zeigt die vorliegende Studie, dass sie sich als Teil der kurzfristigen, vorübergehenden Reaktion des Klimasystems auf steigende CO2-Konzentrationen verstehen lässt.
Originalpublikation
Olonscheck, D., & Kang, S. M. (2026). Phase transition of CO2-driven equatorial Pacific warming pattern governed by ocean dynamics and remote forcing. AGU Advances, 7, e2026AV002437. DOI: 10.1029/2026AV002437
Kontakt
Prof. Dr. Sarah Kang
Max-Planck-Institut für Meteorologie
sarah.kang@mpimet.mpg.de
Dr. Dirk Olonscheck
Max-Planck-Institut für Meteorologie
dirk.olonscheck@mpimet.mpg.de