„Im Chaos des Wetters gibt es eine Menge Wechselbeziehungen – zum Beispiel folgt auf erhöhten Lufthochdruck im Ostpazifik oft ein tieferer Luftdruck im Gebiet des indischen Monsuns“, sagt Leitautor Jakob Runge vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK). „Schaut man aber genauer hin, so zeigt sich, dass viele vermeintliche Wechselwirkungen zwischen zwei Regionen einfach von einem anderen, dritten Faktor verursacht werden, etwa vom Sonnenzyklus. Deshalb haben wir neue statistische Verfahren eingesetzt, um solche trügerischen Zusammenhänge aufzudecken und indirekte Verbindungspfade zu suchen. Schritt für Schritt haben wir so ein Netzwerk rekonstruiert, das den zugrundeliegenden kausalen Zusammenhängen näher kommt.“ Die neue Methode deckt auf, wo Störungen im Klimasystem die größten globalen Effekte haben, und auf welchen Pfaden sie verbreitet werden.
Ostpazifik, Indonesien und tropischer Atlantik sind Schlüsselregionen
Der östliche Pazifik, Indonesien und der tropische Atlantik sind die wichtigsten Regionen für die Ausbreitung von Störungen, so haben die Wissenschaftler herausgefunden. Ein Grund hierfür ist, dass in diesen Regionen besonders große Luftmassen hoch hinauf in die Atmosphäre transportiert werden. So kann etwa eine Erwärmung im Ostpazifik den indischen Monsun beeinflussen, obwohl tausende von Kilometern zwischen ihnen liegen. Solche Störungen können Ernten gefährden, von denen Millionen Kleinbauern abhängen.
„Wie man Zufall von Zusammenhang trennt, Koinzidenz von Kausalität, das ist seit langem eines der großen Rätsel der Forschung zu nichtlinearen Systemen“, sagt Jürgen Kurths, Ko-Autor der Studie und Ko-Leiter des PIK-Forschungsbereichs Transdisziplinäre Konzepte und Methoden. „Die übliche Herangehensweise paarweisen Vergleichens hat in einigen Bereichen gute Ergebnisse gebracht, stößt aber an ihre Grenzen. Man kann das mit multiplem Organversagen im menschlichen Körper vergleichen – Ursache und Wirkung sind hier oft für Ärzte schwer zu durchschauen. Wir freuen uns, jetzt einen neuen Ansatz präsentieren zu können, um die Wechselwirkungen besser zu verstehen. Denn das ist die Grundlage, um Systeme idealerweise dann auch widerstandsfähiger zu machen.“
Artikel: Runge, J., Petoukhov, V., Donges, J.F., Hlinka, J., Jajcay, N. Vejmelka, M., Hartman, D., Marwan, N., Palus, M., Kurths, J. (2015): Identifying causal gateways and mediators in complex spatio-temporal systems. Nature Communications [DOI: 10.1038/NCOMMS9502]
Link zum Artikel:
http://www.nature.com/ncomms/2015/151007/ncomms9502/full/ncomms9502.html
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