El Niño / Southern Oscillation

TOGA - ein ehrgeiziges Forschungsprogramm

Toga - war das nicht dieses Gewand, in dem vor 2000 Jahren die Römer über ihr Forum gelaufen sind? Ganz richtig. Als repräsentives Zeichen der freien Römer galt die Toga. Sie bestand aus einem großen ovalen Stoffstück, das schräg um den Körper drapiert wurde. Als glattes Gewand wurde dann die Tunika darüber gezogen ...
Immer wieder suchen sich Wissenschaftler gern einprägsame Namen für ihre Forschungsprogramme. Diesmal geht es aber nicht von Rom aus ins Mittelmeer, sondern die Fragestellung ist, welchen Einfluss die Tropischen Ozeane auf die Globale Atmosphäre haben.
TOGA war auf den Zeitraum von Anfang 1985 bis Ende 1994, also auf 10 Jahre ausgelegt. Man hoffte, in diesem Zeitraum zwei El Niño Ereignisse zu erleben. Ganz ohne Vorwissen stürzt man sich in natülich nicht in ein so lange dauerendes und teures Projekt. Mit welchen Vorraussetzungen ging man in die systematische Erforschung?

Nun, zum einen schlossen die Ozeanographen aus ihren Ergebnissen, dass nach Phasen starker Passate das im Westen des Pazifiks angestaute Wasser wieder gen Osten zurückschwappt. Eine solche Welle, Kelvinwelle genannt, braucht ca. 2 Monate für die Überquerung des Ozeans. Während die hierzu nötigen Antriebe und Strömungen in Ozeanmodellen nachgestellt wurden, entdeckten die Atmosphärenforscher die Abhängigkeit der Klimaschwankungen von den Ozeanen. Damit lag die Vermutung nahe, das El Niño ein regelmässig auftretendes Ereignis ist, in dem Ozeanzyklen und daran gekoppelte Kreisläufe in der Atmosphäre zusammenspielen.
Mit Hilfe von TOGA sollte diese Wechselwirkung besser verstanden werden. Man benötigte Daten, um sie mit Modellen vergleichen zu können und als Grundlage für neue Berechnungen zu verwenden. Ausserdem sollte darüber nachgedacht werden, wie eine Art Überwachungsnetz - ähnlich den Satelliten für die Wettervorhersage - aussehen müsste, mit dem sich El Niño Ereignisse schon frühzeitig vorhersagen lassen.

"Der Satellit hängt schief!"

Lassen Sie die Ente zu Wasser! Streitigkeiten um einen Platz zum Baden wird es in der Welt grössten Wanne wohl kaum geben. Die unüberschaubare Weite des Pazifiks systematisch mit einem Messnetz zu überziehen gestaltet sich dafür allerdings auch komplizierter. Pegelmessstationen an den Küstenorten und auf Inseln waren vorhanden, jedoch nicht an allen gewünschten Plätzen mitten im Ozean. Messsonden wurden im Auftrag der Forscher von Handelsschiffen ins Meer geworfen. Doch sind deren Routen auf typische Verkehrswege konzentriert und erlauben keineswegs ein gleichmässiges Messnetz auf dem Wasser. Satelliten vermessen nur Streifen von einigen hundert Kilometern Breite, wenn sie ihre Bahnen ziehen. Zudem Blicken sie nur auf die Oberfläche und nicht in die Tiefe. Um diese etwas unzureichende Basis zu ergänzen, bedurfte es neuer Messeinrichtungen. Loriot-Fans finden den vollständigen Dialogtext hier.

... nicht die Ente, aber die Boje liess man im Pazifik zu Wasser. Während der zehn Jahre des Forschungsprogrammes wurde im Pazifik schrittweise ein Netz von fest verankerten und treibenden Messbojen aufgebaut, das insbesondere in der interessanten Region um den Äquator eine Vielzahl von Messdaten liefert. Auf jeder der 64 Messbojen vom Typ ATLAS (siehe Abbildung rechts) sind Geräte installiert, die Wind, Regen, Lufttemperatur und Luftfeuchte messen. Unter der Wasseroberfläche verbirgt sich aber noch mehr. Knapp unter dem Bojenkörper (dem Schimmreifen der Boje) sitzt ein Leitfähigkeitsmesser (Messung des Salzgehaltes des Ozeanwassers) und ein Temperaturfühler für die Oberflächentemperatur. Dies ist aber nicht der einzige. Entlang einer Ankerleine bis zum Meeresgrund befinden sich mehrere dieser Sensoren in verschiedenen Tiefen bis hin zu einer Tiefe von 500m. Ein zusätzliches Druckmessgerät verrät dabei die Tiefe, die aus dem Wasserdruck ermittelt werden kann. Erfahrene Schimmer und Taucher wissen: Je tiefer man taucht desto höher wird der Druck, den die darüberliegenden Wassermassen ausüben. Nun berherbergt nicht etwa jede der Bojen einen Computer, von dem man sich die Daten mit der Diskette abholt. Vielmehr ist eine Antenne angebracht, die sie via Satellit direkt an das Auswertezentrum weiterleitet.

oben: Ansicht einer ATLAS-Messboje links: das TOA Messnetz: ATLAS Bojen (rot) Pegelmessstationen an Küsten (gelb) Satellitenmessungen driftende Bojen (orange) Schiffsrouten (blau) Quelle: NOAA/PMEL

Im Dezember 1994 zum Ende des Forschungsprojektes TOGA hatte das Messnetz die oben dargestellte Ausdehnung erreicht. Natürlich wird es nach dem Ende von TOGA weiterhin genutzt. So im Rahmen des Forschungsprogrammes CLIVAR (CLImate VARiability and Predictability = Schwankungen von Klima und ihre Vorhersagbarkeit). Hierüber informiert - allerdings in Englisch - auch die anschaulich gestaltete Homepage von CLIVAR.

Die Ergebnisse, die das Messnetz liefert werden in wissenschaftlichen Zeitschriften dargestellt, interpretiert und diskutiert. Nicht doppelt begutachtet, dafür aber im Internet ebenfalls in Englisch nachzulesen sind Artikel in CLIVAR's Newsletter Exchanges, einer Art Zeitung, die aktuelle Berichte und auch vorläufige Ergebnisse der Teilnehmer des Projektes abdruckt.

Wer gerne einen Blick in die Welt der Diskussion von Messergebnissen werfen möchte, sich aber nicht gleich den englischen Fachartikel zutraut, der sei hier eingeladen ein paar Beispiele aktueller Diskussionen anzuschauen. Mit der wichtigen Interpretation der Messdaten für die Vorhersage von El Niño wollen wir uns zum Abschluss dieser Artikelserie noch einmal beschäftigen. Zuvor aber die Frage: Warum der riesige Messaufwand?

Die Folgen von El Niño werden wir uns im nächsten Kapitel Waldbrände und Dürren an einigen konkreten Beispielen ansehen.

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