Das verschwinden der quasi-biennialen Oszillation unter anhaltender globaler Erwärmung

Winde hoch am Himmel, die unser Wetter formen

Weit über unseren Köpfen, in einer Luftschicht, die Verkehrsflugzeuge kaum erreichen, hilft ein langsamer Windrhythmus leise dabei, Wetter und Klima an der Erdoberfläche mitzuprägen. Diese Studie stellt eine deutliche Frage: Könnte dieser Rhythmus mit fortschreitender globaler Erwärmung einfach verschwinden? Anhand modernster Klimamodelle, die weit über das Jahr 2100 hinauslaufen, untersuchen die Autorinnen und Autoren, wie ein wichtiges Windmuster in der tropischen Stratosphäre verblassen könnte — und was das für die Verlässlichkeit unserer 2–3-jährigen Klimaaussichten bedeuten würde.

Eine verborgene Winduhr über dem Äquator

In der tropischen Stratosphäre, etwa 20–30 Kilometer über der Erde, drehen die Winde ihre Richtung natürlicherweise etwa alle zwei bis drei Jahre um. Dieses Hin- und Her, die sogenannte quasi-bienniale Oszillation, wirkt wie eine langsam tickende „Winduhr“. Ihre abwechselnden ost- und westwärts gerichteten Phasen lenken Luftströmungen, die die Tropen mit den Polen verbinden, und beeinflussen auf subtile Weise Monsune, Winterstürme und sogar Stärke und Lage der Jetstreams. Jahrzehntelang haben Prognostiker auf diesen regelmäßigen Rhythmus gesetzt, um saisonale und mehrjährige Klimavorhersagen zu verbessern.

Was passiert mit dieser Winduhr in einer wärmeren Welt

Die Autorinnen und Autoren nutzen vier fortgeschrittene Klimamodelle des CMIP6-Projekts, die jeweils unter einem hohen Emissionspfad laufen, bei dem die Treibhausgase bis ins 22. Jahrhundert weiter ansteigen. In diesen Simulationen wird das vertraute Zwei- bis Drei-Jahres-Signal in der unteren Stratosphäre schwächer und sein Zyklus beschleunigt sich, bis das Muster in etwa 50 hPa — einer Schlüsselhöhe für diese Oszillation — faktisch verschwindet. In den verschiedenen Modellen erfolgt dieser Verlust zwischen etwa 2075 und dem späten 23. Jahrhundert, doch die Erzählung ist konsistent: Der regelmäßige Rhythmus bricht in kürzere, jährliche oder sogar halbjährliche Pulse auseinander, und der einst eindeutige Zweijahres-Takt verschwindet aus den Aufzeichnungen.

Wie Ozeanerwärmung und aufsteigende Luft den Rhythmus untergraben

Die Studie untersucht dann das „Wie“. Wenn sich die Ozeane erwärmen, besonders im zentralen und östlichen tropischen Pazifik, verstärkt sich die Konvektion — aufsteigende Säulen warmer, feuchter Luft. Das fördert großräumige Aufwärtsbewegungen in den Tropen und erzeugt mehr atmosphärische Wellen, die in die Stratosphäre gelangen können. Normalerweise treiben genau diese Wellen in ihrer Mischung das sanfte Absinken der wechselnden Windbänder und erhalten so die Oszillation. Unter starker Erwärmung treten jedoch zwei Effekte gleichzeitig auf: Die Aufwärtsbewegung verstärkt sich, was die Oszillation weiter oben hält und sie darunter abschwächt, und die Wellenaktivität nimmt zu, wodurch das Umkippen der Winde beschleunigt wird. Einfache idealisierte Modelle in der Studie zeigen, dass mit stärkerer Wellenanregung und zunehmendem Auftrieb die Periodendauer der Oszillation schrittweise von etwa zwei Jahren auf etwa ein Jahr und dann auf ungefähr ein halbes Jahr verkürzt wird, bis der klassische langsame Zyklus nicht mehr eindeutig erkennbar ist.

Verschiedene Zukunftsszenarien bei hohen und niedrigen Emissionen

Um zu prüfen, ob dies direkt vom Kohlendioxid oder von der durch CO₂ verursachten Erwärmung getrieben wird, führen die Autorinnen und Autoren gezielte Experimente durch, in denen sie CO₂-Konzentrationen und Meeresoberflächentemperaturen getrennt anpassen. Die Ergebnisse deuten auf die Ozeanerwärmung als Hauptverursacher hin: Die Oszillation verschwindet auch, wenn die Ozeane so erhitzt werden wie in einer Welt mit sechsfachen CO₂-Werten, selbst wenn die atmosphärische CO₂-Konzentration auf vorindustriellem Niveau gehalten wird. Im scharfen Kontrast dazu zeigen Modelle unter einem Niedrigemissionspfad, der die Erwärmung unter etwa 2 °C hält, keine langfristige Abschwächung oder den Verlust der Oszillation. In dieser moderateren Zukunft tickt die stratosphärische Winduhr größtenteils wie heute weiter.

Wellen, die bis ins tägliche Wetter ausstrahlen

Da dieses hochliegende Windmuster die Wettergeschehnisse weiter unten beeinflusst, hat sein Verschwinden Folgen für die Vorhersagbarkeit. Die Autorinnen und Autoren untersuchen, wie das vertraute Zwei- bis Drei-Jahres-Signal sich in den Jetstream-Winden beider Hemisphären zeigt. Wenn die Oszillation stark ist, hebt sich dieses Signal deutlich vom Hintergrundrauschen ab und gibt Prognostikerinnen und Prognostikern ein besseres Gespür dafür, wie sich die subtropischen Jetstreams verschieben könnten. Schwächt und verschwindet die Oszillation in den Hoch-Emissions-Simulationen, so verblasst dieses Signal auch in der Troposphäre, und seine Stärke relativ zum Rauschen nimmt ab. Sorgfältig gestaltete Experimente, die Modellwelten mit und ohne Oszillation vergleichen, bestätigen die Aussage: Ohne diesen stratosphärischen Rhythmus werden die mehrjährigen Schwankungen wichtiger Windzonen schwächer und schwerer vorherzusagen.

Was eine verschwindende Winduhr für uns bedeutet

Kurz gesagt legt die Studie nahe, dass bei sehr hohen Treibhausgasemissionen ein langlebiges „Metronom“ des Klimasystems irgendwann zwischen dem späten 21. und dem 23. Jahrhundert verstummen könnte. Sein Verlust würde keine sofortige Katastrophe auslösen, aber er würde eines der Instrumente schwächen, mit dem Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler das Wetter und Klima für einige Jahre im Voraus abschätzen — einschließlich des Verhaltens der Jetstreams, die Stürme, Hitzewellen und Dürreperioden beeinflussen. Bei starkem Klimaschutz, der die Erwärmung begrenzt, scheint diese verborgene Winduhr wahrscheinlich zu überdauern. Die Befunde fügen daher einen weniger offensichtlichen Kostenpunkt zu ungebremster Erwärmung hinzu: nicht nur mehr extreme Ereignisse, sondern eine Zukunft, in der unsere Fähigkeit, sie vorherzusehen, getrübt wird.

Zitation: Luo, F., Xie, F., Zhou, T. et al. The disappearing quasi-biennial oscillation under sustained global warming. Nat Commun 17, 2138 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68922-2

Schlüsselwörter: quasi-bienniale Oszillation, Stratosphärenwinde, Klima-Vorhersagbarkeit, globale Erwärmung, Jetstream