Die "kleine Schwester" von El Niño - La Niña

La Niña ist ein Wetterereignis im äquatorialen Pazifik und das Gegenstück zu El Niño. Dabei bringt es besonders im Bereich des Pazifiks das Wetter durcheinander. La Niña tritt in der Regel nach El-Niño-Ereignissen auf.

Ebenso ist festzustellen, dass es überdurchschnittlich hohe Luftdruckunterschiede zwischen Indonesien und Südamerika gibt. So ist der Luftdruck vor den Küsten Südamerikas wesentlich höher als in Indonesien. Dieser Unterschied bewirkt, dass die Passatwinde stärker als sonst von Ost nach West wehen. Die Passate gleichen den hohen Luftdruckunterschied aus.

Die veränderten Luftströmungen bringen das Wetter in erster Linie von Südamerika bis nach Südostasien und Australien durcheinander. Je näher Menschen am äquatorialen Pazifik wohnen, desto stärker sind sie davon betroffen.

Das vergangene La-Niña-Ereignis begann im September 2020 und endete Anfang 2023. Zum ersten Mal in diesem Jahrhundert hat das Phänomen in drei aufeinanderfolgenden Jahren das Wetter in recht vielen Regionen der Erde beeinflusst.

El Niño und La Niña sind großräumige Phänomene im äquatornahen Pazifik, die sich in vielen Erdteilen auswirken. Den dahinterstehenden Mechanismus haben Forscher und Forscherinnen bisher noch nicht vollständig geklärt.

Als gesichert gilt, dass der zugrundeliegende Mechanismus dann ausgelöst wird, wenn der tropische Ozean und die Atmosphäre wechselwirken. Noch nicht endgültig verstanden sind allerdings die Ursachen dieser Wechselwirkungen. Dies gilt insbesondere für den Phasenumschwung zu einem neuen El-Niño-Ereignis.

In Jahren, in denen im äquatorialen Pazifik weder El-Niño- noch La-Niña-Bedingungen herrschen, wehen die Passatwinde nördlich des Äquators aus Nordosten, südlich davon aus Südosten. Diese Winde schieben das oberflächennahe Wasser von den Küsten Südamerikas weg nach Westen.

So wird der von Süden kommende Humboldtstrom, der kaltes, antarktisches und nährstoffreiches Wasser transportiert, entlang der Westküste Südamerikas nach Norden getrieben. Südlich des Äquators wird der Strom abgelenkt und zum Süd-Äquatorialstrom.

Dieser stete Druck in Richtung Westen führt dazu, dass sich der Meeresspiegel im Westpazifik vor Südostasien bis zu 60 Zentimeter höher als vor der Westküste Südamerikas befindet.

Der Auftrieb des Tiefenwassers an den Küsten Amerikas hält an, solange die Passatwinde in etwa gleicher Stärke wehen. Dieses 15 bis 20 Grad kalte Wasser schiebt sich immer mehr als eine Kaltwasserzunge in den mittleren Pazifik. Gleichzeitig erwärmt sich durch die Sonneneinstrahlung das Oberflächenwasser dann auf seinem weiteren Weg nach Westen, bis die Wassermassen vor Südostasien schließlich eine Temperatur von 26 bis 30 Grad erreichen.

Dieser Warmwasserkörper im Westpazifik reicht bis in eine Tiefe von rund 150 Metern und dehnt sich bis in Bereiche von etwa 15° Nord und Süd aus. Der Warmwasserkörper pendelt mit dem Sonnenstand über den Äquator. Das Verteilungsmuster wird maßgeblich durch Winde beeinflusst.

Das warme Wasser im Bereich Südostasiens verdampft, steigt als warme feuchte Luft auf und kühlt sich dort wieder ab. Wolken lassen dann immer wieder Regen zurück. Dagegen ist es an der Westküste Südamerikas sehr trocken.

Die Temperaturunterschiede des Wassers haben auch einen Einfluss auf die Stärke der Druckgebiete. Hier spielt die nach dem Meteorologen Gilbert Walker benannte Walker-Zirkulation oder Walker-Zelle eine entscheidende Rolle. Angetrieben wird sie durch Luftdruckunterschiede im Westpazifik und im zentralen Pazifik.

In der Regel liegt über dem westlichen Pazifik im Bereich Südost­asiens ein stabiles Tiefdruckgebiet und über dem zentralen Pazifik ein Hochdruckgebiet.

Über dem kälteren Wasser bleibt das Hoch stabil, da das kältere Wasser die unteren Luftschichten abkühlt und so ein Auf- und Absteigen der Luft weitestgehend unterbindet. Das liegt daran, dass kalte Luft schwerer und dichter ist als warme Luft.

In Südostasien steigt über den höheren Wasseroberflächentemperaturen dagegen stetig warme und feuchte Luft auf, sodass das Tiefdruckgebiet stärker ausgeprägt ist.

Der Luftdruckunterschied zwischen Ostpazifik (hoher Luftdruck) und Südostasien (tiefer Luftdruck) führt dazu, dass in der unteren Troposphäre permanent Luftmassen gen Westen transportiert werden. Je stärker der Luftdruckunterschied ist, desto stärker ist diese östliche Strömung.

In der Höhe strömt dann die Luft direkt nach Osten. Über dem südamerikanischen Kontinent sinkt die Luft schließlich ­wieder ab und strömt zurück gen Westen. Da sich die Luftfeuchtigkeit bereits über Südostasien in starken Regenfällen entlädt, ist die Luft, die an der Westseite Südamerikas absinkt, sehr trocken.

Auf El Niño folgt in der Regel La Niña. La Niña tritt im Schnitt alle drei bis vier Jahre auf, sie muss aber nicht direkt auf ein El-Niño-Ereignis folgen.

Bei diesem Wetterphänomen handelt es sich letztendlich um verstärkte Normalbedingungen. Die ohnehin schon niedrigen Meeresoberflächentemperaturen im östlichen und zentralen Pazifik sinken durch aufquellendes kaltes Tiefenwasser noch weiter ab. Gleichzeitig steigen die Meeresoberflächentemperaturen im Westpazifik weiter an.

Noch entscheidender für La Niña ist der größer werdende Luftdruck­unterschied. Dabei nimmt der Luftdruck über dem indonesischen Archipel weiter ab, während der Luftdruck über dem zentralen Pazifik stetig steigt. Dadurch legen die Passate an Stärke zu. Sie treiben verstärkt das warme Oberflächenwasser des Pazifiks weiter nach Südostasien. Durch den Wasserverlust an den Küsten Amerikas steigt noch mehr kaltes Tiefenwasser auf. Es bildet sich entlang des Äquators eine markante Kaltwasserzunge. Die Wassertemperaturen im zentralen und östlichen tropischen Pazifik sinken deutlich unter die langjährigen Mittelwerte ab.

Diese Kaltwasserzunge reicht wegen der starken Passatwinde bis weit nach Westen. Kälteres Wasser bremst zwar Konvektion und Wolkenbildung aus, aber durch die starke Sonneneinstrahlung erwärmt sich das Wasser im mittleren Pazifik. Dieses wird, während es sich weiter erwärmt, nach Westen getrieben.

In Südostasien steigt über den höheren Wasseroberflächentemperaturen noch mehr warme und feuchte Luft als üblich auf, sodass das Tiefdruckgebiet stärker ausgeprägt ist. Die starken Niederschläge kühlen das Wasser im südostasiatischen Bereich und vor Nordaustralien nach und nach ab.

Der Temperaturunterschied der Wasseroberflächentemperatur zwischen dem östlichen und westlichen Pazifik kann mehr als zehn Grad betragen. Das führt auch dazu, dass der große Luftdruckunterschied beibehalten wird und die Walker-Zirkulation dadurch noch stärker ausgeprägt ist.

El Niño und La Niña sind keine plötzlichen Ereignisse, vielmehr wechselwirken sie mit der Atmosphäre. Der immer größer werdende Warmwasserkörper in den Tropen baut sich vor einem El Niño auf. Während eines El Niño schwappt dieser Warmwasserpool über und das Wasser fließt langsam Richtung Osten zurück. Es breitet sich dabei auch süd- und nordwärts aus und wird gleichzeitig im Westpazifik abgebaut.

Die einsetzende stärkere Verdunstung in den tropischen Regionen kühlt die Ozeane ab. Sobald sich Wolken bilden, setzen sie überschüssige Wärme frei, die an die mittlere und obere Troposphäre abgegeben wird.

El Niño oder La Niña dauern typischerweise neun bis zwölf Monate an. Die beiden veränderten Meeresströmungsmuster entwickeln sich im Frühling, in den Monaten von März bis Juni und sind im Spätherbst und im Winter besonders intensiv.

Der Pazifik ist grob gesagt wie eine unruhige Badewanne, in der das wärmere Wasser mal nach Westen, dann mal wieder nach Osten schwappt. Das hat Einfluss auf die Stärke der Verdunstung des Pazifikwassers, denn es verdunstet dementsprechend mal hier schneller und mal da langsamer. Dieses beeinflusst wiederum die atmosphärischen Zirkulationen, vor allem im pazifischen Raum. Inwieweit der Jetstream in seiner Stärke und Zugbahn gestört wird, ist bisher noch nicht geklärt. Es gibt zwar Studien dazu, doch diese widersprechen sich.

Im Fall von La Niña befindet sich das wärmere Wasser im westlichen Pazifik. Dies setzt eine Kette von atmosphärischen Prozessen in Gang, die sich nicht nur auf den Pazifik, sondern auch auf die anderen Erdteile auswirken können.

Insgesamt sind die Auswirkungen von La Niña jedoch nicht ganz so stark wie beim Gegenspieler El Niño. Am meisten sind unmittelbar die an den Pazifik grenzenden Regionen betroffen.

Bei La Niña nimmt die Gefahr schwerer Unwetter deutlich zu. Denn durch die höhere oberflächennahe Wassertemperatur kann mehr Wasser verdunsten. Es bilden sich mächtige Cumulonimbus-Wolken, die sich in heftigen Regenfällen über Südostasien sowie in Nord- und Ostaustralien entladen.

Die bis zur Tropopause hochreichenden Wolkentürme setzen bei der Kondensation überschüssige Wärme frei. Diese breitet sich in der höheren Troposphäre ost- und west-, sowie polwärts aus.

Das wärmere Wasser begünstigt außerdem die Entwicklung von Tropenstürmen oder Taifunen.

Im ohnehin schon trockenen Küstenbereich Südamerikas wird es dagegen noch trockener als sonst. Die Trockenphasen können sich bis nach Chile und Argentinien ausbreiten, weil aus oberen Schichten verstärkt Luft absinkt und damit die Bildung von Tiefdruckgebieten unterbindet.

Als atmosphärische Zirkulation bezeichnet man alle großräumigen Luftbewegungen in der Atmosphäre. Die freigesetzte Wärme in der mittleren und oberen Troposphäre bringt die atmosphärischen Zirkulationen verstärkt in Bewegung. Durch den stärkeren Wärmetransport nimmt der Temperaturkontrast zwischen den Polen und den Äquatorregionen weiter zu. Dadurch werden atmosphärische Zirkulationen beispielsweise in ihrer Ausdehnung, ihrer Bahn oder Geschwindigkeit gestört oder verstärkt. Insbesondere betrifft dies den Subtropenjet oder auch den polaren Jetstream.

Die nach dem Meteorologen George Hadley benannte Hadley-Zelle ist ein zentraler Bestandteil der atmosphärischen Zirkulation in den Tropen. Die stärkere Konvektion durch El Niño intensiviert die Hadley-Zirkulation im Bereich des östlichen Pazifiks, die die freigesetzte Energie in der oberen Troposphäre polwärts verteilt.

Folglich erwärmt sich die obere Troposphäre in rund 15 Kilometern Höhe bis in die Subtropen beider Hemisphären hinein. Dies wiederum verstärkt den Temperaturgegensatz an der planetarischen Frontalzone, der Übergangszone zwischen warmer tropischer Luft und kalter Polarluft in der Troposphäre, bei etwa 30° Nord sowie 30° Süd und damit auch den Subtropenjet.

Bei La Niña ist die Hadley-Zelle auf der Südhalbkugel etwas ausgedehnter als beim Normalzustand, gleichzeitig befinden sich Hochdruckgebiete dann etwas südlicher als im Normalzustand.

Bei La-Niña-Episoden ist die Walker-Zirkulation über dem pazifischen Raum stärker als im Normalzustand ausgeprägt. Das bedeutet auch, dass sich die westliche Höhenströmung (der Antipassat) verstärkt. Im östlichen Pazifik kommt es zu stärkeren Absinkbewegungen, gleichzeitig breitet sich die Luft polwärts in der höheren Atmosphäre aus.

Die Hadley-Zelle im östlichen Pazifik während der Hochphase von La Niña:

Der geringere Temperaturkontrast in der mittleren Troposphäre zwischen Äquator und Polen führt dazu, dass der pazifische Ast des Subtropenjets nicht so stark wie bei El Niño ausgeprägt ist.

Das kältere Wasser im östlichen Pazifik breitet sich an den Küsten Südamerikas nordwärts aus und kühlt die darüberliegende Luft ab. Folglich wird die Durchmischung der Luftschichten weiter ausgebremst. Dies wiederum stabilisiert die Hochdruckgebiete im Bereich des östlichen Nordpazifiks.

Es kann sich auch ein mächtiges Hochdrucksystem über dem nordöstlichen Pazifik ausbilden, das den Jetstream besonders in den Wintermonaten weit nach Norden abdrängt. Dieser wird dann über den Norden der Vereinigten Staaten umgeleitet. Über dem östlichen Teil Nordamerikas zieht der Jetstream nachfolgend südwärts.

Der entstehende Trog facht weitere Tiefs an, die feuchtwarme Luft aus dem Golf von Mexiko an die Ostküste der USA führen. Dort fällt dann mehr Niederschlag als im Klimamittel. Im Bereich der Großen Seen sind dagegen Kaltlufteinbrüche wahrscheinlicher, zudem können sich mehr Sturmtiefs entwickeln.

Weiter westlich sind die Landesteile im Einflussbereich des Rückens (Wellenberg) und daher ist es dort trockener als im Durchschnitt.

Inwieweit sich bei La-Niña-Phasen die Lage des Islandtiefs verschiebt und somit das Wetter in Europa beeinflusst, ist noch nicht geklärt.

In Ostasien wird während der La-Niña-Phasen mehr Wärme in die höhere Atmosphäre transportiert. Diese breitet sich bis zu den Polen aus, wodurch auch die Stärke und die Lage des Polarwirbels beeinflusst werden kann. Veröffentlichte Studien beschreiben diesen Prozess der gestörten Zirkulation in der Atmosphäre, der sich auf das Wetter in Europa auswirken kann.

Allerdings gibt es durchaus unterschiedliche Auffassungen, wie sich La Niña auf das Wetter in Europa auswirkt. Manche Wissenschaftler gehen davon aus, dass La Niña in Nordeuropa kalte, schneereiche Winter auslöst. Doch in manchen La-Niña-Jahren waren die Winter weder kalt noch schneereich.

Eindeutige Hinweise, ob La Niña den Winterverlauf in Europa beeinflusst, gibt es nicht. Häufig ist zu lesen, dass der Winter wegen La Niña schneereich und kalt werden würde. Die Jahre 2021 und 2022 waren geprägt von La Niña. In Sachen Schnee und Dauerfrost war der Winter hierzulande meist ein Komplettausfall. Stattdessen überwog ein milder Wettercharakter.

Der Winter 2020/21 brachte viel Schnee, am Ende waren die Temperaturen aber durchschnittlich. Beim La-Niña-Ereignis im Jahre 2010 gab es in Mitteleuropa einen schneereichen und auch kalten Winter.

Dies zeigt wohl, dass Winterprognosen reine Spekulation sind, denn zwei Ereignisse machen noch keine Statistik. So waren die Winter bei früheren La-Niña-Ereignissen, wie zum Beispiel von 1998 bis 2000, bei uns eher mild. In Mitteleuropa gibt es Jahre mit kalten, aber auch mit milden Wintern bei La Niña.

Einer neueren Studie zufolge begünstigt La Niña kalte Winter im nördlichen Teil Asiens. Dies ist besonders der Fall, wenn das arktische Meereis im Vergleich zum langjährigen Durchschnitt eine geringe Ausdehnung hat.

Über den nördlichen und zentralen Bereichen Russlands etabliert sich im Winter in der Regel ein kräftiges Kältehoch, das sich bis nach Skandinavien ausdehnen kann. Je nach Lage des Hochs käme es auf der Nordhalbkugel dann zu Kaltluftausbrüchen und stärkeren Schneefällen, so die Forscher. Doch La Niña muss nicht zwangsläufig zu kalten Wintern in Mitteleuropa führen.

Vielmehr entscheidend für den Witterungsverlauf des Winters ist der Polarwirbel. Ist dieser kräftig ausgeprägt, dann verläuft der Jetstream über dem Atlantik eher zonal von West nach Ost, sodass vor allem West- und Mitteleuropa im Einflussbereich milder Meeresluft verbleiben.

Sobald der Polarwirbel schwächelt oder sich gar aufteilt, beginnt der Jetstream stark zu mäandrieren. Dann kann es passieren, dass in Mitteleuropa östliche Winde dominieren, die die kalte Festlandsluft aus Sibirien heranlenken.

Alle zwei bis drei Jahre schwächelt der Polarwirbel mal stärker, mal schwächer. Alle drei bis vier Jahre kommt es regelmäßig zu einem La-Niña-Ereignis. Einen direkten Zusammenhang zwischen diesen beiden Wetterphänomenen lässt sich nicht nachweisen. Er kann auch zufällig sein.

La Niña wirkt sich mitunter entlang des Äquators über den Pazifikraum hinaus aus. Dies liegt daran, dass die starke Walker-Zirkulation die Luftströmungen in den anderen Erdteilen stören kann.

Der Luftdruckunterschied zwischen Ostafrika und dem indonesischen Archipel nimmt während eines La-Niña-Ereignisses zu. In den unteren Luftschichten stellen sich Westwinde ein, die das warme oberflächennahe Wasser von Küsten Ostafrikas nach Osten Richtung Malaysia und Indonesien wegtreiben. Kühles Tiefenwasser steigt vor Ostafrika verstärkt auf. Durch das kühlere Oberflächenwasser verdunstet wiederum weniger Wasser, was geringere Niederschläge mit sich bringt.

Die Regenfälle können in manchen Jahren sogar ganz ausfallen. So sind Dürren im östlichen Äthiopien, Kenia, Somalia und nördlichen Tansania vom Oktober bis Dezember zu einem erheblichen Teil auf La-Niña-Verhältnisse zurückzuführen.

Weil dagegen die Wassertemperaturen während La Niña im östlichen Teil des Indischen Ozeans höher liegen als im westlichen, kommt es zu verstärkter Wolkenbildung und damit zu intensiveren Niederschlägen. Die Westwinde und damit der Monsunregen können dann in Südasien heftiger ausfallen. Einen eindeutigen Zusammenhang zwischen den Monsunregen und La Niña lässt sich jedoch nicht feststellen.

Bei La Niña wird die Walker-Zelle über Südamerika und dem Südatlantik weiter nach Osten gedrängt. Sein aufsteigender Ast befindet sich dann über Nordostbrasilien, wo es dann zu stärkeren Niederschlägen kommt. Überflutungen und massives Hochwasser sind dann wahrscheinlicher.

Bei El Niño verschiebt sich der absteigende Ast der Walker-Zirkulation bis über den brasilianischen Nordosten und westlichen Atlantik. Absinkende und trockene Luftmassen verstärken die subtropischen Hochdruckzellen beiderseits der Innertropischen Konvergenz, einem mächtigen Regenband über dem tropischen Atlantik.

Die absinkenden Luftmassen erzeugen über dem nordöstlichen Südamerika starke und trockene Ostwinde, die vor den Anden wegen der Gebirgsbarriere einerseits nach Norden und andererseits nach Süden abgelenkt werden. Dies drängt den südlichen Ast der Konvergenzzone (SACZ) weiter nach Süden und verschiebt damit entsprechend die Regengebiete nach Südbrasilien, Nordargentinien, Uruguay, Bolivien und die östlichen Andenregionen.

El Niño hat im tropischen Atlantik einen kleinen Bruder und eine kleine Schwester. Ähnlich wie ENSO im Pazifik gibt es im Atlantik ein vergleichbares Zirkulationsmuster, das Forschende des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel zusammen mit Kollegen vom Bjerknes Centre for Climate Research (Norwegen) und JAMSTEC (Japan) näher untersucht haben. Im Südatlantik werden sie Atlantik Niño und Altlantik Niña bezeichnet.

Diese Luftdruck- und Wasserwippe ist schwächer ausgeprägt und von kürzerer Dauer als die der großen Geschwister El Niño und La Niña, hat jedoch ebenfalls weitreichende Folgen. Denn der Einfluss der Atlantik Niños und Niñas beschränkt sich dabei nicht nur auf den atlantischen Raum, sondern wechselwirkt mit dem Pazifik und dem Indischen Ozean.

Im "Normalzustand" sorgen die Passate (östliche Winde) dafür, dass im Westen des atlantischen Ozeanbeckens warmes Wasser vor allem an den Küsten von Brasilien aufgestaut wird. Im Osten vor der Atlantikküste Afrikas dagegen kann durch das sogenannte Upwelling kaltes Wasser nach oben dringen.

Der an der Küste von Südost nach Nordwest wehende Passat kann das Aufsteigen von kälterem Wasser an der Küste Westafrikas verstärken. Dann gehen die Meerestemperaturen auf unter 25 Grad zurück.

Wenn dagegen die atlantische "ENSO-Region" im Sommer überdurchschnittlich warme Meeresoberflächentemperaturen aufweist und dieses Signal den ganzen Sommer über anhält, verstärkt dies die westpazifischen Passatwinde. Sie treiben das oberflächennahe kalte Wasser nach Westen und La Niña setzt ein. Diese Rückkopplung schließt sich im Pazifik normalerweise etwa sieben Monate nach ihrem Auftreten im Atlantik an.

Der atlantische Niño stört häufig den westafrikanischen Sommermonsun, was zu geringeren Niederschlägen in der Sahelzone führt. Zudem wird er mit häufigeren Überschwemmungen im Nordosten Südamerikas und in den westafrikanischen Subsahel-Ländern, die an den Golf von Guinea grenzen, in Verbindung gebracht.

Die Atlantische Niña sorgt für überdurchschnittlich kühle Bedingungen im äquatorialen Atlantik und löst deshalb die gegenteiligen Effekte auf die Passate und die Niederschläge aus. Diese sogenannten Telekonnexionen sind noch Gegenstand der Forschung

Studien: