Als der Ozeanograf Kelvin Richards im August 2015 östlich der Marschallinseln am Äquator herumschipperte, kam ihm der tropische Pazifik irgendwie anders vor als sonst. Sechs Zyklonen waren in den vorausgegangenen Monaten über den Ozean hinweggefegt, und weitere zogen auf, während er und sein Expeditionsteam gerade unterwegs waren. Die Meeresoberfläche der Region war ungewöhnlich warm, und die Wassertemperaturen lagen um mindestens ein Grad Celsius höher als erwartet. Außerdem fanden die Forscher Hinweise auf starke Turbulenzen bis in Hunderte von Metern unterhalb der Wasseroberfläche.

Da wussten sie, dass sie sich gerade inmitten eines spektakulären El Niños befanden, der zu einem der stärksten seit Beginn der Aufzeichnungen werden könnte. Dieses Phänomen kann die Klimabedingungen im Pazifik völlig auf den Kopf stellen und das Wetter auf der ganzen Welt verändern. So lassen sich die Auswirkungen des aktuellen Geschehens auch schon erkennen: Indonesien leidet bereits unter einer verheerenden Dürre, die zu großflächigen Bränden von Wäldern und landwirtschaftlichen Flächen führte, und die Pazifikkorallen sind von einer der schlimmsten bekannten Ausbleichungen betroffen. Peru hat angesichts drohender Überflutungen in einigen Regionen schon den Notstand ausgerufen, und Farmer in Australien sind mit Blick auf die erwartete Dürre in höchster Alarmbereitschaft. Beim letzten großen El Niño in den Jahren 1997 und 1998 starben tausende Menschen durch extreme Wetterereignisse, 250 Millionen Menschen verloren in Asien ihr Obdach durch Überschwemmungen. Auch die globalen Durchschnittstemperaturen stiegen damals auf nie zuvor erreichte Werte.

Für den Wissenschaftler Richards von der University of Hawaii in Manoa kommt der gegenwärtige El Niño allerdings gerade rechtzeitig: Solche Erwärmungen entwickeln sich in unregelmäßigen Zeitabständen nur etwa ein- oder zweimal pro Jahrzehnt. Deshalb arbeiten Forscher auch fieberhaft an Vorhersagemodellen zu Zeitpunkt und Stärke der Extremwetterlage. Hierfür müssen sie die Atmosphäre und den Ozean von der Oberfläche bis in kältere, hunderte Meter tiefe Schichten beobachten. Die nötigen Daten zu erhalten, ist jedoch oft schwierig. Die Planung der Expeditionen dauert Jahre, und es ist nicht einfach, bei nicht vorhersagbaren Ereignissen rechtzeitig eine Fahrgelegenheit mitten in den Ozean zu bekommen. Als Richards sich im Jahr 2012 um ein Schiff bemühte, war ihm natürlich nicht klar, dass seine Reise genau zur Zeit eines El Niños stattfinden würde. "Unsere Expedition fand rein zufällig zur selben Zeit statt. Wir haben einfach die Gelegenheit genutzt", erzählt er.

Die meisten Ozeanografen haben weniger Glück und sind 2015 nicht auf dem Meer unterwegs, aber sie profitieren trotzdem von Richards' Daten. Zudem können sie Informationen der Bojen nutzen, die bereits für Forschungszwecke aussetzt wurden. Eine der wichtigsten Fragen lautet, warum die einzelnen El Niños immer unterschiedlich verlaufen. "Sie entstehen irgendwie nicht nach Vorlage", weiß der Ozeanograf Michael McPhaden von der US National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) in Seattle in Washington. Die Stärke und Wirkung jedes El Niños scheint zumindest teilweise damit zusammenzuhängen, welche Region des Pazifiks sich zuerst erwärmt; doch den Verlauf der Temperaturveränderungen vorauszusagen, ist ausgesprochen schwierig. "Wir wollen unbedingt herausfinden, wie es zu den Unterschieden kommt und an welchem Zeitpunkt wir vorhersagen können, auf welche Auswirkungen wir uns einstellen müssen", erklärt McPhaden. Dann könnte vielleicht in Zukunft schon Monate im Voraus vor Dürren und Überflutungen gewarnt werden.

Wir wissen viel zu wenig

Der aktuelle El Niño erinnert uns wieder daran, dass wir noch viel zu wenig wissen. Als er im Jahr 2014 langsam Gestalt annahm, entwickelte er sich anfänglich wie viele andere: Normalerweise wehen die Passatwinde von Südamerika Richtung Asien und drücken Wasser, Wärmeenergie und Feuchtigkeit nach Westen. Wenn bei einem El Niño die Passatwinde abflauen, breitet sich die Wärme ostwärts aus, was wohl durch verstärkte Westwinde intensiviert werden kann: Dadurch wird warmes Wasser noch weiter in Richtung Osten gedrückt. Die entstehende Warmwasserblase vor der Küste Südamerikas verhindert dann das übliche "Upwelling" – das Aufsteigen von kaltem, nährstoffreichem Wasser aus tieferen Schichten, das besonders die Fischpopulationen im Humboldtstrom betrifft und immer wieder den Sardellenfang vor der Küste Perus ruiniert.

Doch die Erwärmung entlang des Äquators fiel 2014 weniger stark aus als üblicherweise in El-Niño-Jahren, die eigentlich erwarteten Weststürme blieben aus – Mitte des Jahres war das prognostizierte Wetterphänomen zwischenzeitlich völlig verschwunden. Warum es verschwand und wieso es komischerweise ein Jahr später wieder auftrat, gehört zu den Fragen, die Ozeanforscher und Meteorologen nun beschäftigen. Der auf mysteriöse Weise wiedergekehrte El Niño bietet aber auch eine hervorragende Gelegenheit, die Beobachtungen und Modelle abzugleichen und das Vorhersagesystem zu verbessern, sagt der Ozeanograf Axel Timmermann von der University of Hawaii.

Laut Timmermann haben die zu früh aufgetretenen Westwindschübe möglicherweise nicht genügend warmes Wasser in den östlichen Pazifik gedrückt, so dass das kühlende Upwelling vor Südamerika nicht verhindert wurde – was letztlich El Niño vorerst gestoppt habe. Eine weitere Möglichkeit wäre, dass kaltes Wasser aus den tieferen Meeresschichten auf bisher unerklärliche Weise an die Oberfläche gelangte. Aber es könnte auch einfach sein, dass die nicht vorhersagbare Natur der ENSO-Strömungen, die El Niño Southern Oscillation – die eigentlich regelmäßige Abfolge von warmen El-Niño- und kalten La-Niña-Ereignissen –, nur an der Unberechenbarkeit des Wetters liegt.

Um diese Hypothesen zu untersuchen, brauchen die Forscher zuerst verschiedenste Daten wie langzeitige Ozeantemperaturen, Auftriebsraten, Wasserdichte und Strömungsstärke. El-Niño-Jahre müssen auch mit unauffälligen Jahren und mit La-Niña-Zeiten verglichen werden; ebenso bedeutend könnten Jahre sein, in denen sich größere Ereignisse zwar abzeichnen, dann aber doch nicht auftreten, erklärt der Klimaforscher Matthew England von der University of New South Wales in Sydney in Australien.

Das Ganze wird noch komplizierter, weil auch der Klimawandel die ENSO-Strömungen beeinflussen könnte: Wärmeres Oberflächenwasser vereinfacht die Entstehung von El Niño, und nach Meinung der Forscher werden sich die Ereignisse in Zukunft häufen. 2014 hat Wenju Cai, ein Experte für physikalische Ozeanografie von der Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation in Aspendale in Australien, hierzu eine Modellstudie veröffentlicht, an der auch Timmermann beteiligt war. Laut diesen Berechnungen sollen extreme El Niños, wie der aus den Jahren 1997und 1998, in Zukunft doppelt so häufig wie bisher auftreten.

Problemkind statt Christkind

Die Erwärmung des Pazifiks wurde erstmals Ende der 1880er Jahre von einem Kapitän der peruanischen Marine beschrieben. Er berichtete von einer ungewöhnlich warmen Meeresströmung um die Weihnachtszeit herum, weshalb er sie "corriente del Niño" nannte. Lange dachte man beim El Niño nur an ein lokales Phänomen vor Peru und Ecuador. Doch seitdem das Internationale Geophysikalische Jahr 1957/58 mit einem sehr heftigen El Niño zusammentraf, ist klar, dass der gesamte Pazifische Ozean von dem Wetterphänomen betroffen ist. Etliche Beobachtungen zu El Niño und La Niña zeigten, wie Ozean und Atmosphäre sich gegenseitig verstärken und Phasen von Erwärmung und Abkühlung hervorbringen.

Obwohl El Niño und La Niña zu massiven Wetterveränderungen führen, wurden die teuren Forschungsexpeditionen bisher nur spärlich von Förderinstitutionen unterstützt – nicht zuletzt, weil sie so schwer vorhersagbar sind. Die Fachleute stützen sich deshalb größtenteils auf Messdaten der im Pazifik aufgereihten Bojen des Tropical Atmosphere Ocean Network, das eng mit der US-Wetter- und Ozeanbehörde NOAA und der JAMSTEC (Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology) zusammenarbeitet. Die etwa 70 verankerten Bojen liefern Messwerte zu Temperatur und Salzgehalt des Meers und ermöglichen es den Wissenschaftlern, ungewöhnliche Erwärmungen des Ozeans zu verfolgen und die riesigen innerozeanischen Wellen zu dokumentieren, die warmes Wasser nach Osten drücken.

Die Daten fließen allerdings nicht ganz so problemlos, weil in den letzten Jahren viele Bojen ausgefallen sind und die Forscher zeitweise nur 40 Prozent der erhofften Informationen erhielten. Dank Reparaturarbeiten laufen im Moment wieder 80 Prozent der Gerätschaften, doch auf Grund von Budgeteinschränkungen im Jahr 2012 musste die NOAA eines der Wartungsschiffe stilllegen. Während des 16-jährigen Betriebs der RV Ka'imimoana war dieses Schiff für die El-Niño-Forschung von unschätzbarem Wert, weil es im Zuge der Wartungsarbeiten auch Daten über Temperatur, Salzgehalt und Dichte des Meerwassers lieferte. Die von den Bojen und autonomen Flößen gesammelten Werte allein reichen nicht aus, um die bei der Entstehung von El Niños relevanten, subtilen Veränderungen der Strömung und Durchmischung des Ozeans genau zu untersuchen, so Timmermann.

Den Forschern stehen aber auch andere Schiffe zur Verfügung, wie die von Richards' Expedition genutzte RV Falkor und die RV Kilo Moana, die ein zweites Universitätsteam aus Hawaii im August und September durch den äquatorialen Pazifik transportierte. Die Ozeanografen Brian Popp und Jeffrey Drazen hatten dabei ungeahnte Möglichkeiten: Eigentlich wollten sie die Ansammlung von Quecksilber in Meeresorganismen in der Region mit starkem äquatorialem Auftrieb untersuchen. Anhand ihrer gesammelten Informationen können sie nun aber auch erforschen, wie sich ein starker El Niño auf die Nahrungskette im Ozean auswirkt. Allerdings würden sie nun wohl die Chance verpassen, beim diesjährigen El Niño – der immerhin zum Jahrhundertereignis werden könnte – selbst die physikalischen, chemischen und biologischen Veränderungen vor Ort zu dokumentieren. "Schade, dass wir nicht mehr Schiffe auf dem Meer haben können", sagt er.

Doch womöglich naht Hilfe. Die NOAA und JAMSTEC wollen mit dem Tropical Pacific Observing System bis 2020 ein ausgedehntes System von Bojen und satellitengesteuerten Messinstrumenten aufbauen, um die Ozeanveränderungen genauer verstehen und die Wetter- und Klimavorhersagen verbessern zu können. Das wird natürlich für den aktuellen El Niño zu spät sein, der nach den bisherigen Vorhersagen Ende 2015 oder Anfang 2016 seinen Höhepunkt erreichen wird. In den vergangenen Monaten ähnelte er schon den stärksten jemals aufgezeichneten El Niños, und Westwindschübe Anfang Oktober lassen ahnen, dass die Erwärmung weiter voranschreitet. Viele Regionen der Erde sollten sich daher bereits jetzt auf verrücktes Wetter in den nächsten Monaten einstellen, so die Warnung.