Der winterliche Mittelwert der NAO: Weißes Rauschen und Vorhersagbarkeit

Warum das für das Winterwetter wichtig ist

Wer rund um den Nordatlantik lebt, weiß, dass einige Winter stürmisch und nass sind, während andere ruhig und kalt ausfallen. Ein Muster, die Nordatlantische Oszillation (NAO), hilft, diese Schwankungen zu erklären. Da die NAO europäische Temperaturen, Niederschlag und Stürme beeinflusst, hoffen Wissenschaftler seit Langem, sie Jahre im Voraus vorhersagen zu können. Diese Studie stellt eine auf den ersten Blick einfache Frage: Enthält die NAO irgendeinen verborgenen Rhythmus, der sie auf dekadischen Zeitskalen vorhersagbar machen könnte, oder verhält sie sich von einem Winter zum nächsten eher wie zufälliges Rauschen?

Ein Klimaschalter über dem Atlantik

Die NAO beschreibt den Luftdruckunterschied etwa zwischen Island und den Azoren. Wenn dieser Druckkontrast stark ist (positive NAO), verlagern sich die Sturzbänder nach Norden, was nördliches Europa milde, feuchte Winter und im Süden trockenere Verhältnisse bringt. Ist er schwach (negative NAO), kehrt sich das Muster um: Nördlichere Regionen bekommen häufiger kältere, trockenere Bedingungen, während es im Süden nasser wird. Weil dieser einzelne Index so viel vom nordatlantischen Winterklima zusammenfasst, könnten Hinweise auf eingebaute Zyklen wertvolle Anhaltspunkte für künftige europäische Winter liefern.

Auf der Suche nach verborgenen Rhythmen

Frühere Untersuchungen legten nahe, dass die NAO mit bevorzugten Perioden von etwa 2–10 Jahren schwanken könnte, insbesondere um 7–8 Jahre. Wenn solche Peaks echt und beständig wären, würden sie wie ein Herzschlag funktionieren und langfristigen Prognosen Orientierung geben. Die Autorinnen und Autoren untersuchten diese Idee neu anhand von mehr als 150 Jahren Beobachtungen und einer großen Sammlung moderner Klimamodellsimulationen. Sie verglichen die tatsächliche NAO-Reihe mit Tausenden rein zufälliger „weißer Rausch“-Zeitreihen und nutzten Werkzeuge, die untersuchen, wie sich die Variabilität über Zeit­skalen verteilt (Spektren und Wavelets) und wie jeder Winter mit dem nächsten zusammenhängt (autoregressive und andere Zeitreihen­tests).

Wenn das Klima wie Störrauschen aussieht

Auf den ersten Blick sind die beobachtete NAO und eine Weißrausch‑Reihe überraschend schwer zu unterscheiden, selbst nach Glättung, um dekadische Schwankungen hervorzuheben. Die Forscher fanden, dass der oft erwähnte 8‑Jahres‑Peak im NAO‑Leistungsspektrum in der Periode nach 1950 tatsächlich auftaucht – nicht jedoch in früheren Jahrzehnten und nicht konsistent in Modellen. Betrachtet man das gesamte Spektrum der Zeitskalen, war die Anzahl scheinbar „besonderer“ Frequenzen in den Beobachtungen nicht größer als das, was man rein zufällig in Weißrauschen erwarten würde. Wavelet‑Analysen, die verfolgen, wie die Leistung bei verschiedenen Perioden sich im Lauf der Zeit verändert, zeigten ebenfalls, dass das 8‑Jahres‑Merkmal nach 1950 leicht eine zufällige Aufwallung statt ein stabiles Zyklusmuster sein könnte.

Was Klimamodelle sagen

Das Team untersuchte anschließend ein großes CMIP6‑Modellensemble: 215 Simulationen von 45 verschiedenen Modellen für die historische Periode. Wenn es eine echte dekadische Struktur der NAO gäbe und die Modelle diese erfassten, müssten einige Modelle oder ihr Ensemblemittel klare Peaks auf mehrjährigen Zeitskalen zeigen. Stattdessen waren die Modellspektren im Wesentlichen flach — genau wie Weißrauschen — und nur etwa fünf Prozent der Modellläufe zeigten statistisch ungewöhnliche Merkmale, exakt so viel, wie der Zufall erwarten lässt. Tests zur Abhängigkeit eines NAO‑Werts im einen Winter von vorhergehenden Wintern fanden ebenfalls kein robustes Gedächtnis in Beobachtungen oder Modellen. Die interne Jahr‑zu‑Jahr‑Zufälligkeit innerhalb jedes Modells war viel größer als systematische Unterschiede zwischen Modellen, was darauf hindeutet, dass die Modellphysik wenig vorhersehbare Struktur zur NAO auf diesen Zeitskalen beisteuert.

Grenzen langfristiger NAO‑Prognosen

Unter Einbeziehung aller Beweislagen kommen die Autorinnen und Autoren zu dem Schluss, dass der winterliche Mittelwert der NAO, mit sehr guter Annäherung, auf interannualen und dekadischen Skalen weißes Gaußsches Rauschen ist. Einfach gesagt bedeutet das: Die Kenntnis der NAO der letzten Winter hilft kaum, ihren Wert mehrere Jahre im Voraus zu prognostizieren; die beste statistische Vorhersage ist im Grunde der langjährige Mittelwert. Zwar mag es weiterhin subtile physikalische Verknüpfungen zu langsameren Teilen des Klimasystems oder zu zufälligen externen Schocks wie Vulkanausbrüchen geben, doch hinterlassen diese kaum Spuren in der winterlichen NAO selbst. Für den Moment deutet diese Studie darauf hin, dass Hoffnungen auf hochqualitative NAO‑Vorhersagen im Jahrzehntbereich — und die detaillierten Winterprognosen für Europa, die damit einhergingen — voraussichtlich außer Reichweite bleiben.

Zitation: Christiansen, B., Yang, S. The winter mean NAO: white noise and predictability. npj Clim Atmos Sci 9, 53 (2026). https://doi.org/10.1038/s41612-026-01326-7

Schlüsselwörter: Nordatlantische Oszillation, Klima­variabilität, dekadische Vorhersagbarkeit, weißes Rauschen, Winterklima in Europa