Pazifik-Rätsel endlich gelöst? Neues Klimamodell erklärt überraschende Abkühlungstrends

Während sich die Erde erwärmt, kühlen Teile des Pazifiks ab. Ein neues Modell kann nun erstmals diesen scheinbaren Widerspruch erklären – und stärkt das Vertrauen in künftige Klimaprognosen.

Das Pazifik-Rätsel fragt danach, warum sich Teile des Pazifischen Ozeans abkühlen, derweilen sich die Erde weltweit erwärmt. Bild: xiSerge/Pixabay

Seit Jahrzehnten beschäftigt Klimaforschende ein scheinbarer Widerspruch: Trotz global steigender Temperaturen haben sich der östliche tropische Pazifik und der pazifische Teil des Südlichen Ozeans in den vergangenen rund 45 Jahren abgekühlt. Das widerspricht der allgemeinen Erwärmung – und ließ sich bisher in gängigen Klimamodellen nicht realistisch nachbilden. Gerade weil die Berechnungen als Grundlage internationaler Bewertungen dienen, war das ein gewichtiges Problem.

Die im Rahmen des Coupled Model Intercomparison Project (CMIP) verglichenen Simulationen fließen maßgeblich in die Berichte des Intergovernmental Panel on Climate Change ein. Dass sie das beobachtete Temperaturmuster im Pazifik nicht vorhersagen konnten, stellte regionale und globale Berechnungen infrage.

Das Weltklimaforschungsprogramm WCRP stufte daher das sogenannte Pazifik-Rätsel (engl. Pacific Puzzle) als eine der dringendsten offenen Fragen der Klimawissenschaft ein. Zwar existierten zahlreiche Annahmen zu möglichen Ursachen, doch eine konsistente, physikalisch überzeugende Erklärung hatte bisher gefehlt.

Nun ist ein Forschungsteam des Max-Planck-Instituts für Meteorologie, unter Leitung von Institutsdirektorin Sarah Kang, der Lösung deutlich nähergekommen. Mithilfe des hochauflösenden Klimamodells ICON gelang es erstmals, das reale Muster der Meeresoberflächentemperaturen im Pazifik in einer Simulation korrekt darzustellen. Das Modell arbeitet mit einer Gitterweite von fünf Kilometern im Ozean und zehn Kilometern in der Atmosphäre, wodurch grundlegende physikalische Vorgänge wesentlich genauer erfasst werden als in herkömmlichen Modellen.

Die Rolle der Ozeanwirbel

Ein zentraler Faktor für die realistische Simulation sind sogenannte mesoskalige Ozeanwirbel (Eddies). Die mehrere Dutzend Kilometer großen Strömungsstrukturen prägen insbesondere den Südlichen Ozean und beeinflussen den Wärmetransport in Richtung Pol.

In gröber aufgelösten CMIP-Modellen werden die Wirbel nicht explizit berechnet. Das ICON-Modell hingegen bildet sie direkt ab. Unterhalb der Meeresoberfläche transportieren sie Wärme über den Antarktischen Zirkumpolarstrom hinweg, der den Pazifik vom Südlichen Ozean trennt.

Die Simulation zeigt, dass, wenn sich über dem Südlichen Ozean die Atmosphäre erwärmt, sich der durch Wirbel vermittelte Wärmetransport polwärts abschwächt. Gleichzeitig leitet der Zirkumpolarstrom überschüssige Wärme rasch in andere Ozeanbecken weiter. Dadurch kühlen sich die oberen 2000 Meter im pazifischen Sektor des Südlichen Ozeans ab.

Schematische Darstellung der Prozesse, die im ICON-Modell zu verbesserten Trends der Meeresoberflächentemperaturen führen. Bild: Kang et al., 2026

Parallel dazu verschiebt sich der Zirkumpolarstrom nach Norden. Dadurch dehnt sich die von kalten, polaren Wassermassen bedeckte Fläche aus – was die regionale Abkühlung zusätzlich verstärkt.

Verstärkt durch Atmosphäre und Wolken

Die Abkühlung beschränkt sich jedoch nicht auf hohe Breiten. Über ozeanische und atmosphärische Wechselwirkungen breitet sie sich zum subtropischen Pazifik hin aus. Dort verstärkt sie eine bestehende Hochdruckanomalie vor der südamerikanischen Küste.

In der Folge intensivieren sich die südöstlichen Passatwinde, welche die Verdunstung an der Meeresoberfläche fördern und ausgedehnte Stratocumulus-Wolken begünstigen. Die wiederum reflektieren einfallende Sonnenstrahlung zurück ins All – der Kühlungseffekt stabilisiert dann das Temperaturmuster.

In vielen bisherigen Modellen fiel die Stärke der Wolkenrückkopplung zu schwach aus. ICON hingegen simuliert sie in realistischer Intensität.

Verbesserte Vorhersagen

Neben der höheren Auflösung trägt auch eine detailliertere Darstellung der südamerikanischen Anden zur verbesserten Simulation bei. Das Gebirge beeinflusst Windsysteme und verhindert, dass warme Luftmassen aus dem Amazonasgebiet ungehindert über den kühlen Ozean strömen.

Die technische Umsetzung der rechenintensiven Simulation wurde durch europäische und nationale Forschungsprojekte ermöglicht, darunter EERIE, nextGEMS und das Projekt WarmWorld. Diese schufen die infrastrukturellen Voraussetzungen für die aufwendigen Berechnungen.

„Hochauflösende Modellierung ist zwar nicht die eine Lösung für alles, aber sie deckt einen Mechanismus auf, der bisher nicht zugänglich war.“

– Sarah Kang, Direktorin des Max-Planck-Instituts für Meteorologie, Studienleiterin

Als nächstes wollen die Forschenden klären, welche spezifischen Eigenschaften des ICON-Modells den entscheidenden Fortschritt ermöglicht haben – und ob sich daraus belastbarere Zukunftsprognosen ableiten lassen.

Quellenhinweis:

Kang, S. M., Putrasahan, D. A., Brizuela, N. G., Haak, H., Kröger, J., Marotzke, J., Stevens, B., & von Storch, J. (2026): Km-scale coupled simulation and model–observation SST trend discrepancy. PNAS, 123, 8, e2522161123.