El Niño, La Niña und der ENSO-Zyklus

Die Walker-Zirkulation: Motor des ENSO

Unter normalen (ENSO-neutralen) Bedingungen treibt die Walker-Zirkulation östliche Passatwinde über den tropischen Pazifik und stapelt warmes Oberflächenwasser gegen den maritimen Kontinent Indonesien und den Westpazifik. Dieser warme Pool – eine Fläche größer als die kontinentalen Vereinigten Staaten – liegt auf einer stark geneigten Thermokline, der Grenzschicht zwischen warmem Oberflächenwasser und kaltem Tiefwasser. Im östlichen tropischen Pazifik liegt die Thermokline nur 20–50 m unter der Oberfläche, wodurch kaltes, nährstoffreiches Wasser entlang der südamerikanischen Küste und um den Galápagos-Archipel aufsteigen kann. Dieses Auftriebswasser treibt die außergewöhnliche Produktivität an, die die ikonische Meeres-Megafauna der Galápagos-Inseln unterstützt.

El Niño: Wenn der Warmwasserpool nach Osten wandert

El Niño beginnt, wenn die Passatwinde schwächer werden – oft ausgelöst durch eine stochastische atmosphärische Störung – und eine starke positive Rückkopplungsschleife, bekannt als die Bjerknes-Rückkopplung, in Gang setzt. Wenn die Passatwinde nachlassen, fließt warmes Wasser nach Osten, unterdrückt die Thermokline des Ostpazifiks und erhöht die Meeresoberflächentemperaturen (SSTs) um 1–3°C im gesamten zentralen und östlichen Pazifik. Die atmosphärische Konvektion, die normalerweise über Indonesien verankert ist, verlagert sich in den zentralen Pazifik und verändert die Niederschlagsmuster auf sechs Kontinenten. Im Indopazifik steigen die SSTs im Indischen Ozean während reifer El Niño-Jahre häufig 1–2°C über den Normalwert an, wodurch Riffsysteme, die weit außerhalb des direkten ENSO-Epizentrums liegen, tödlichem thermischem Stress ausgesetzt sind [4].

La Niña: Die Überkorrektur

La Niña stellt die kühle, entgegengesetzte Phase von ENSO dar, gekennzeichnet durch anomal starke Passatwinde, eine tiefere westpazifische Thermokline und verstärktes Auftriebswasser im Osten. Für Taucher bringt La Niña im Allgemeinen kühleres, klareres Wasser und stärkere Thermoklinen in Auftriebsregionen wie den Galápagos-Inseln und Peru. Das Risiko einer Riffbleiche ist in La Niña-Phasen reduziert, aber nicht eliminiert – die allgemeine Erwärmung der Ozeane bedeutet, dass selbst neutrale Jahre jetzt SST-Anomalien liefern, die vor zwei Jahrzehnten als milde El Niño-Bedingungen gegolten hätten [2].

Drei wegweisende Ereignisse, die die Riffwissenschaft neu geschrieben haben

1997–98: Das Klimaereignis des zwanzigsten Jahrhunderts

Der El Niño von 1997–98 führte zu den stärksten SST-Anomalien in den bis dahin gemessenen Daten. Ein pan-tropischer thermischer Fußabdruck erstreckte sich von den Malediven und dem Indischen Ozean über den Pazifik bis in die Karibik. Claar et al. [4] synthetisierten Daten aus 43 Studien und fanden heraus, dass der Grad der Korallenbleiche direkt mit der El Niño-Intensität korrelierte, wobei der Indopazifik die größte Belastung trug. Schätzungsweise 16 % aller Korallenriffbedeckungen wurden bei diesem einzigen Ereignis weltweit zerstört. Tauchplätze, die jahrzehntelang makellos waren – auf den Malediven, den Seychellen und im gesamten Korallendreieck – verloren in Monaten die Aufbauarbeit von Jahrzehnten.

2015–16: Das dritte globale Korallenbleichereignis

Der El Niño von 2015–16, kombiniert mit dem langfristigen Trend der Ozeanerwärmung, löste das aus, was die wissenschaftliche Gemeinschaft als das dritte globale Korallenbleichereignis anerkannte, nach 1997–98 und 2010. Hughes et al. [1] führten Luft- und Unterwasseruntersuchungen über 2.300 km des Great Barrier Reefs durch und stellten fest, dass 93 % der einzelnen Riffe ein gewisses Maß an Bleiche erlebten, wobei etwa die Hälfte der Flachwasser-Korallenbedeckung im nördlichen Drittel des Riffs vollständig zerstört wurde. Hughes et al. [1] stellten fest, dass die Bleiche bei Temperaturen von ~1°C niedriger auftrat als in den 1990er-Jahren – nicht, weil die Korallen empfindlicher geworden waren, sondern weil sie erneut exponiert wurden, bevor sie sich von früheren Ereignissen vollständig erholt hatten. Im Indischen Ozean erlebten die Malediven, die Chagos und die Seychellen katastrophale Verluste. Die östlichen Riffe der Galápagos-Inseln hingegen wurden an einigen Stellen durch lokalisiertes Kaltwasserauftrieb teilweise abgefedert, was die Bedeutung von mesoskaligen ozeanographischen Refugien verdeutlicht [5].

2023: Ein neuer Maßstab

Der El Niño von 2023 entwickelte sich vor dem heißesten Ozeanhintergrund in der instrumentellen Aufzeichnung. Die globalen mittleren SSTs übertrafen die bisherigen Rekorde von April 2023 bis Mitte 2024 nahezu kontinuierlich [6]. NOAA Coral Reef Watch erklärte das vierte globale Bleichereignis im Jahr 2024, wobei Bleichungen in 77 % der tropischen Riffgebiete der Welt dokumentiert wurden – eine Abdeckung, die in der Beobachtungsära beispiellos ist. Das Ereignis zeigte, dass selbst ein moderater El Niño, überlagert auf einen bereits wärmeren Ozean-Grundlinie, katastrophale Bleichbedingungen erzeugen kann, die zuvor einen rekordverdächtigen El Niño erfordert hätten [2].

ENSOs Fingerabdruck an drei ikonischen Tauchzielen

Der Galápagos-Archipel

Die Galápagos-Inseln liegen am Zusammenfluss dreier großer Meeresströmungen: des kalten Humboldt-Stroms aus dem Süden, des Panama-Stroms aus dem Norden und des tiefen, kalten Cromwell-Stroms (Äquatorialer Unterstrom) aus dem Westen. Während La Niña- und ENSO-neutralen Bedingungen treibt der Auftrieb von Cromwell-Stromwasser die Produktivität an, die die berühmten Meeresleguane, Pinguine, Seelöwen und Galápagos-Haie des Archipels unterstützt. El Niño-Ereignisse unterdrücken diesen Auftrieb, indem sie die Thermokline vertiefen. Während der Ereignisse von 1982–83 und 1997–98 erlebten die Galápagos-Inseln katastrophale Korallenbleiche und Massensterben, und die Überlebensrate der Seelöwenjungen brach zusammen, als die Beutefische verschwanden. Das Ereignis von 2015–16 wurde an einigen nördlichen Standorten durch lokalisiertes Auftriebswasser teilweise abgefedert, das den Hitzestress abschwächte, was die Bedeutung mesoskaliger ozeanographischer Refugien verdeutlicht [5]. Taucher, die die Galápagos-Inseln während El Niño-Jahren besuchen, sollten wärmeres, weniger produktives Wasser, reduzierte Aggregationen von Megafauna und ein erhöhtes Bleichrisiko an bereits begrenzten Riffstrukturen erwarten.

Indonesiens Korallendreieck

Indonesien liegt im Korallendreieck, einer 6 Millionen km² großen Region mit der höchsten marinen Biodiversität der Erde. Der westliche äquatoriale Pazifik ist der Ursprung des ENSO-Warmwasserpools, was bedeutet, dass die ozeanischen Bedingungen Indonesiens eng mit der ENSO-Phase verbunden sind. Während El Niño verschiebt sich der Warmwasserpool nach Osten, und die Oberflächen-SSTs in einigen Teilen des indonesischen Archipels können sich tatsächlich leicht abkühlen, während der Warmwasserpool wandert. Das Ereignis von 2015–16 führte jedoch selbst innerhalb des Warmwasserpools zu anomaler Erwärmung, was zu Bleichen im Bird's Head Seascape, Raja Ampat und Komodo führte – Orte, die zuvor als relativ resilient galten [4]. Die Auswirkungen von ENSO auf das Korallendreieck sind heterogen: Die Auftriebsgebiete der Banda See können andere Stressmuster erfahren als die geschützten Korallenriffgebiete des östlichen Indonesiens.

Das Great Barrier Reef

Das GBR ist Australiens am besten untersuchtes Riffsystem und wurde zum globalen Indexstandort für ENSO-getriebene Bleichungsforschung. McGowan et al. [3] zeigten, dass ENSO-Phasen-Wettermuster – durch ihre Auswirkungen auf Bewölkung, Windvermischung und Sonneneinstrahlung – die SST und das Bleichungsrisiko im gesamten GBR erheblich modulieren, insbesondere in den nördlichen Abschnitten, wo die Variabilität der Passatwinde am größten ist. Die 2016 von Hughes et al. [1] dokumentierte Bleiche war die schwerste in der aufgezeichneten Geschichte des GBR, angetrieben durch eine Kombination aus El Niño-SST-Anomalien und dem langfristigen Erwärmungstrend. Ein nachfolgendes Bleichereignis im Jahr 2020 – während eines La Niña-Jahres – unterstrich, dass die Hintergrunderwärmung allein inzwischen ausreicht, um schwere Ereignisse auszulösen, selbst ohne El Niño-Verstärkung [7].

Das Taucherlebnis im ENSO-Zyklus

• El Niño: Flachere Thermoklinen an einigen Stellen, wärmeres Oberflächenwasser, gebleichte oder gestresste Korallen, reduzierte Fisch- und Wirbellosenansammlungen in auftriebsabhängigen Gebieten.
• La Niña: Stärkere Thermoklinen, kälteres Auftriebswasser auf den Galápagos-Inseln und in Socorro, höhere Produktivität, bessere Sicht in einigen Regionen, reduziertes Bleichrisiko.
• ENSO-neutral: Im Allgemeinen stabile Bedingungen; plane Tauchgänge um diese Phase herum für die besten Begegnungen mit Meereslebewesen an Auftriebsdestinationen.
• Alle Phasen: Die Hintergrunderwärmung der Ozeane bedeutet, dass die Basistemperaturen an den meisten tropischen Tauchplätzen jetzt 0,5–1,0°C über den Durchschnittswerten des 20. Jahrhunderts liegen – El Niño-Anomalien addieren sich zu diesem bereits erhöhten Niveau.

Klimawandel und die Zukunft des ENSO

Cai et al. [2] verwendeten ein CMIP5-Ensemble von 21 Modellen, um zu projizieren, dass extreme El Niño-Ereignisse – definiert durch eine ausgeprägte östliche Ausdehnung des Warmwasserpools und eine Verlagerung der Niederschläge in den zentralen Pazifik – bei dem RCP8.5-Emissionsszenario mit hohen Emissionen ungefähr doppelt so häufig auftreten werden, d.h. etwa einmal alle 10 Jahre statt einmal alle 20 Jahre. Diese Projektion hat tiefgreifende Auswirkungen auf die Rifferholung. Hoegh-Guldberg et al. [5] berechneten, dass Riffe mindestens 10–15 Jahre bleichefreier Bedingungen benötigen, um ihre strukturelle Komplexität nach einem schweren Ereignis wiederherzustellen; bei doppelter El Niño-Häufigkeit wäre die Erholung chronisch unvollständig. Kwiatkowski et al. [7] prognostizierten ferner, dass unter SSP5-8.5 der pH-Wert des tropischen Ozeans sinken und die Schichtung zunehmen wird, was den thermischen Stress mit dem Versauerungsdruck auf dieselben Riffsysteme verstärkt.

Die Frage ist nicht länger, ob der Klimawandel Korallenriffe beeinflussen wird, sondern wie viele Korallen die kommenden Jahrzehnte wiederholter Hitzestressereignisse überleben werden.

— Hoegh-Guldberg et al., Science, 2007 [5]

Tauchgänge um ENSO herum planen

Das Climate Prediction Center der NOAA veröffentlicht ENSO-Ausblicke mit Vorlaufzeiten von 3, 6 und 9 Monaten. Das Degree Heating Week (DHW)-Produkt des NOAA Coral Reef Watch integriert SST-Anomalien über die Zeit, um Echtzeit-Bleichrisikobewertungen an mehr als 200 virtuellen Stationen weltweit bereitzustellen. Taucher, die hochwertige Reisen zu ENSO-sensiblen Zielen – Galápagos, Kokosinsel, GBR, Malediven – planen, sollten vor der Buchung sowohl die ENSO-Phasenvorhersage als auch die aktuellen DHW-Werte konsultieren. La Niña- oder ENSO-neutrale Fenster bieten typischerweise die stabilsten, produktivsten Bedingungen an Auftriebsstandorten.