ENSO-Phasenwechsel ermöglicht Vorhersage der Nordatlantischen Oszillation für den Winter ein Jahr im Voraus

Warum das für das tägliche Wetter wichtig ist

Die Hochs und Tiefs der europäischen Winter—ob stürmisch, mild oder eiskalt—werden stark von einem großräumigen Windsystem über dem Nordatlantik beeinflusst, der sogenannten Nordatlantischen Oszillation (NAO). Gleichzeitig sorgen die bekannten El-Niño- und La-Niña-Ereignisse im tropischen Pazifik regelmäßig für Schlagzeilen, weil sie das Wetter weltweit umgestalten. Diese Studie zeigt, dass, wenn El Niño in La Niña umschlägt oder umgekehrt, dieser tropische Wechsel Wissenschaftlern helfen kann, den Zustand der nordatlantischen Atmosphäre ein ganzes Jahr im Voraus vorherzusagen, was früheren Warnungen für Bereiche wie Energie, Verkehr und Landwirtschaft Tür und Tor öffnet.

Ein zentrales Muster über dem Atlantik

Die NAO beschreibt eine Wippe im Luftdruck zwischen den Azoren und Island, die Jetstream und Sturmspuren über dem Nordatlantik lenkt. In ihrer positiven Phase verstärken sich die Westwinde, was oft mildere, feuchtere Winter in Nordeuropa bringt; in der negativen Phase kann kalte Luft nach Süden strömen, was das Risiko von Schnee und langanhaltenden Frösten erhöht. Weil dieses Muster so viele Wetterextreme steuert, suchen Vorhersagemodelle seit langem nach verlässlichen Wegen, die NAO Monate bis Jahre im Voraus zu prognostizieren. Kurzfristige, saisonale Vorhersagen haben Fortschritte gemacht, aber die Vorhersagegüte auf ein ganzes Jahr auszuweiten, erwies sich als schwierig und begrenzt damit, wie früh Planer mit Zuverlässigkeit Maßnahmen treffen können.

El Niños verzögerter Einfluss

Die Autoren konzentrieren sich auf die El Niño–Southern Oscillation (ENSO), die natürliche Erwärmung und Abkühlung des tropischen Pazifiks, die zwischen El Niño und La Niña wechselt. Anstatt nur die unmittelbare Winterreaktion zu betrachten, untersuchen sie, was passiert, wenn ENSO von einem Jahr zum nächsten die Phase wechselt—ein Übergang von El Niño zu La Niña oder umgekehrt. Anhand langer Beobachtungsreihen und einer großen Sammlung von Klimavorhersagemodellen finden sie, dass Winter nach solchen Übergängen ein stärkeres und besser vorhersagbares NAO-Verhalten zeigen als Winter, in denen ENSO in derselben Phase bleibt. Perioden in der Geschichte mit vielen ENSO-Übergängen korrespondieren eng mit Zeiten, in denen Modelle ungewöhnlich gut darin waren, die NAO ein Jahr im Voraus vorherzusagen.

Eine langsame atmosphärische Brücke

Warum hallt ein tropischer Phasenwechsel ein Jahr später so stark im Nordatlantik nach? Die Studie hebt eine subtile, aber kraftvolle Verbindung hervor, die das atmosphärische Drehmoment einschließt—ein Maß dafür, wie Winde der Atmosphäre den Erdspin transportieren. In ENSO-Übergangsjahren erzeugt der erste Winter des El Niño oder La Niña starke Anomalien dieses Drehmoments in der Nähe der Tropen. Diese Anomalien wandern dann über viele Monate langsam in Richtung Pole und erreichen schließlich höhere Breiten, wo sie die Windmuster über dem Nordatlantik umgestalten. In Beobachtungen ist dieser nordwärts gerichtete Verlauf klar erkennbar, und Modelle können ihn in Übergangsjahren abbilden. Wenn ENSO die Phase nicht ändert, bleiben die Drehmomentanomalien dagegen schwach und näher am Äquator gebunden, und die NAO ein Jahr später ist deutlich weniger organisiert und schwerer vorherzusagen.

Stärke durch Menge: Einsatz großer Ensembles

Die Forscher fragen außerdem, wie viele Vorhersagesimulationen—sogenannte Ensemblemitglieder—nötig sind, um diese Quelle der Vorhersagbarkeit zu nutzen. Sie zeigen, dass in ENSO-Übergangsjahren das Hinzufügen weiterer Ensemblemitglieder die Zuverlässigkeit der NAO-Vorhersagen für ein Jahr stetig erhöht. Sobald das Ensemble etwa zehn Mitglieder übersteigt, erscheint die reale Welt vorhersehbarer, als die Modelle selbst vermuten lassen—ein Phänomen, das als „Signal-zu-Rauschen-Paradoxon“ bekannt ist. Einfach gesagt scheint die Atmosphäre einem klareren Muster zu folgen, als die Modelle annehmen, wenn ein starker ENSO-Phasenwechsel stattfindet; daher sind große Ensembles besonders wertvoll, um das sich abzeichnende Muster sichtbar zu machen.

Was das für künftige Vorhersagen bedeutet

Für Nichtfachleute lautet die wichtigste Erkenntnis, dass nicht alle Jahre gleich gut vorhersagbar sind. Wenn sich der tropische Pazifik gerade zwischen El Niño und La Niña umstellt, richtet die Atmosphäre eine Kettenreaktion ein, die die Nordatlantik-Winde und Stürme für den folgenden Winter vorbedingen kann. Indem man diese Übergangsjahre erkennt und viele Modellläufe durchführt, können Vorhersager selbstbewusstere Aussagen über wahrscheinliche Winterbedingungen in Europa und angrenzenden Regionen ein Jahr im Voraus treffen. Zwar spielen auch andere Einflüsse eine Rolle, doch weist diese Arbeit ENSO-Phasenwechsel als praktisches Frühwarnsignal aus, das genutzt werden kann, um langfristige Klimadienste zu verbessern, auf die die Gesellschaft zunehmend angewiesen ist.

Zitation: Kim, K., Lee, MI., Scaife, A.A. et al. ENSO phase transition enables prediction of winter North Atlantic Oscillation one year ahead. Nat Commun 17, 2588 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70646-2

Schlüsselwörter: El Niño–Southern Oscillation, Nordatlantische Oszillation, saisonale Klimavorhersage, atmosphärische Televerbindungen, langfristige Wettervorhersagen