Klimavariabilität und -oszillationen
Die wiederkehrenden Muster, nach denen das gekoppelte Ozean-Atmosphäre-System über Monate bis Jahrzehnte schwankt und dabei Temperatur, Niederschlag und Stürme weltweit neu organisiert.
Definition
Klimavariabilität ist die Schwankung des Klimasystems um seinen mittleren Zustand auf Zeitskalen von Monaten bis Jahrhunderten, wobei ein Großteil davon intern durch gekoppelte Ozean-Atmosphäre-Modi, bekannt als Oszillationen, entsteht.
Scope
Dieser Bereich umfasst die intern erzeugte Klimavariabilität und die wichtigsten Modi, die sie organisieren: die El Niño-Southern Oscillation im tropischen Pazifik, die nordatlantische und arktische Oszillation der Außertropen, die Monsunsysteme und ihre interannuelle Variabilität sowie langsamere dekadische und multidekadische Fluktuationen. Er behandelt die gekoppelten Ozean-Atmosphäre-Mechanismen, die diese Oszillationen aufrechterhalten, ihre Telekonnektionen zu entfernten Regionen und wie sie von extern erzwungenen Veränderungen unterschieden werden.
Sub-topics
Core questions
- Welche gekoppelten Mechanismen erhalten wiederkehrende Klimaoszillationen aufrecht?
- Wie beeinflussen tropische Modi wie El Niño das Wetter weltweit durch Telekonnektionen?
- Wie kann interne Variabilität von extern erzwungenen Veränderungen unterschieden werden?
- Wie vorhersagbar sind diese Modi auf saisonalen bis dekadischen Zeitskalen?
Key theories
- Gekoppelte Ozean-Atmosphäre-Instabilität
- Modi wie El Niño entstehen aus einer positiven Rückkopplung zwischen Meeresoberflächentemperatur, Wind und der Tiefe der ozeanischen Thermokline, die es dem gekoppelten System ermöglicht, ohne externe Einwirkung zu oszillieren.
- Telekonnektionen
- Anomalien in einer Region erregen atmosphärische Wellenmuster, die den Einfluss weitertragen, sodass ein Ereignis im tropischen Pazifik Temperatur und Niederschlag auf weit entfernten Kontinenten verändern kann.
Mechanisms
Gekoppelte Rückkopplungen zwischen der Meeresoberfläche und der Atmosphäre ermöglichen es dem System, zwischen kontrastierenden Zuständen zu wechseln; zum Beispiel erwärmen sich durch schwächer werdende Passatwinde der östliche tropische Pazifik, was die Winde weiter schwächt und El Niño hervorruft. Diese Anomalien lösen atmosphärische Wellen aus, die Druck, Temperatur und Niederschlag durch Telekonnektionen in entfernte Regionen umverteilen, während langsamere Ozeanprozesse die Zeitskalen dekadischer Modi bestimmen.
Clinical relevance
Variabilitätsmodi treiben einen Großteil der jährlichen und dekadischen Schwankungen bei Dürren, Überschwemmungen und Hitzewellen an, daher ist ihr Verständnis die Grundlage für saisonale Vorhersagen und die Interpretation von Klimatrends.
Evidence & guidelines
Der Sechste Sachstandsbericht des IPCC bewertet die wichtigsten Variabilitätsmodi, ihre Darstellung in Modellen und wie sie sich unter Erwärmung ändern können, warnt jedoch davor, dass interne Variabilität erzwungene Trends über kurze Zeiträume maskieren oder verstärken kann.
History
Gilbert Walker beschrieb die Southern Oscillation im frühen zwanzigsten Jahrhundert, und Bjerknes verknüpfte sie später mit den Ozeantemperaturen als El Niño, wodurch die gekoppelte Sichtweise etabliert wurde; die folgenden Jahrzehnte erweiterten den Katalog der Variabilitätsmodi und klärten ihre Telekonnektionen durch Beobachtungen und gekoppelte Modellierung.
Debates
- Erzwungene Veränderung versus interne Variabilität in beobachteten Trends
- Die Zuordnung beobachteter regionaler Trends zu Treibhausgas-Erzwingung versus natürlichen Oszillationen ist umstritten, da dekadische Variabilität das erzwungene Signal vorübergehend verstärken oder aufheben kann.
Key figures
- Jacob Bjerknes
- George Philander
- Gilbert Walker
- Edward Lorenz
Related topics
Seminal works
- philander1990
- hartmann2016
Frequently asked questions
- Was ist eine Klimaoszillation?
- Es ist ein wiederkehrendes Muster, bei dem das gekoppelte Ozean-Atmosphäre-System über Monate bis Jahrzehnte zwischen kontrastierenden Zuständen schwankt, wie zum Beispiel El Niño und La Niña.
- Verursachen Oszillationen den Klimawandel?
- Nein; sie verteilen Wärme und Niederschlag intern um und mitteln sich über die Zeit aus, während langfristiger Klimawandel eine anhaltende Verschiebung im Energiehaushalt des Systems widerspiegelt.