Ein offensichtlicher natürlicher Faktor, der die globale mittlere Oberflächen-Temperatur (GMST) beeinflußt, ist die AMO („Atlantische Multidekaden Oszillation“). Meßwerte der AMO seit 1856 findet man bei NOAA.
Bei NOAA/AOML gibt es eine FAQ-Seite zur AMO, aus der insbesondere hervorgeht, daß die AMO seit mindestens 1000 Jahren existiert und daher eine natürliche Oszillation ist. Außerdem beeinflußt sie die mittleren globalen Oberflächentemperaturen.
Abb. 1 | oben: Mittlere globale Oberflächentemperaturen
unten: AMO-Index
Die Antworten auf die FAQ-Fragen 3. und 4. kann man anhand von Abb. 1 nachvollziehen (ins Deutsche übersetzt; die kompletten FAQ haben 11 Fragen).
1. Was ist die AMO?
Bei der AMO handelt es sich um periodische lang anhaltende Veränderungen der Meeresoberflächentemperatur des Nordatlantiks, mit kalten und warmen Phasen, die 20-40 Jahre dauern können, und einem Unterschied von etwa 0,5°C zwischen den Extremen. Diese Veränderungen sind natürlich und treten seit mindestens 1000 Jahren auf.
2. Über wieviel des Atlantiks sprechen wir?
Der größte Teil des Atlantiks zwischen dem Äquator und Grönland verändert sich im Gleichklang. Einige Gebiete des Nordpazifiks scheinen ebenfalls betroffen zu sein.
3. In welcher Phase befinden wir uns gerade?
Seit Mitte der 1990er Jahre befinden wir uns in einer Warmphase.
4. Was sind die Auswirkungen der AMO?
Die AMO hat die Lufttemperaturen und Niederschläge in weiten Teilen der nördlichen Hemisphäre, insbesondere in Nordamerika und Europa, beeinflusst. Sie wird mit Veränderungen in der Häufigkeit nordamerikanischer Dürreperioden in Verbindung gebracht und spiegelt sich in der Häufigkeit schwerer atlantischer Wirbelstürme wider. Sie vermindert und erhöht abwechselnd den globalen Temperaturanstieg aufgrund der anthropogenen globalen Erwärmung.
Approximation des AMO-Index durch eine Sinus-Funktion
Mit der Methode der kleinsten Fehlerqudratsumme wird ein Parametersatz gesucht, der den AMO-Index optimal beschreibt. Amplitude A und Verschiebung B können für vorgegebene Wertepaare (P / t0) (Periode P und Jahr t0 des Nulldurchgangs vom Negativen ins Positive) durch lineare Regression bestimmt werden.
AMO-Index = A * sin(2π/P*(t-t0)) + B
Abb. 2 | Bestimmung Periode P und Null-Durchgangs-Jahr t0 der AMO-Schwingung
Abb. 2 zeigt die Ergebnisse der Anpassung einer Sinus-Funktion an die NOAA-AMO-Meßwerte. Die geringste mittlere Abweichung σ = 0,1275 ergibt sich, wenn gesetzt wird:
P = 68 ±1 Jahre und t0 = 1927,5 ±0,5 . Das ist sehr nahe an der natürlichen Variabilität des AMO-Index von ±0,123 – siehe Link.
Fazit: Bei einer Beschreibung der AMO-Schwingung durch eine Sinus-Kurve wird die natürliche Variabilität (die mittlere Streuung der Meßwerte um den grundsätzlichen Kurvenverlauf) nicht vergrößert.
Abb. 3 | Meßwerte des AMO-Index (gelb) mit gleitendem Mittel (blau), einer Sinus-Kurve als Näherungsfunktion (schwarz) und dem gleitenden Mittel der Meßwerte über die AMO-Periode von 68 Jahren
Die Qualität der Sinus-Funktion als Abbildung der AMO-Schwingung zeigt sich in Abb. 3 in zwei Aspekten:
- Sinus-Kurve und gleitendes Mittel über je 15 Jahre liegen gut übereinander
- Das gleitende Mittel über die AMO-Periode von 68 Jahren (rot) eliminiert die Schwingung komplett – wie bei einer symmetrischen Schwingung und der passenden Periode zu erwarten – und hat im Mittel den Wert der durch lineare Regression bestimmten Verschiebung der Kurve relativ zum Nullpunkt der Ordinate (-0,02).