De Veranderende Dynamiek van El Niño: Een Paleoklimatologisch Perspectief

De Wetenschap Redacteur Felix Voogt van de NRC trekt conclusies, die op geen ekele wijze uit de publicatie in Science te halen zijn.

“Onderzoekers boorden in duizend jaar oude fossiele koraalskeletten. Ze vonden een sterk verband tussen klimaatverandering en het periodieke natuurverschijnsel dat wereldwijd voor ontregeling zorgt.”

J.Konstapel Leiden ,6-9-2026.

Aanleiding

Een arttikel in de NRC van vandaag: El Niño’s worden sterker door klimaatverandering, blijkt uit boringen in fossiele koralen

De recente discussie over El Niño wordt vaak teruggebracht tot een eenvoudige vraag: wordt El Niño sterker doordat de aarde opwarmt? De beschikbare paleoklimatologische gegevens wijzen op een ingewikkelder antwoord. Zij laten zien dat ENSO geen eenrichtingsproces is, maar een oscillator die voortdurend tussen positieve en negatieve afwijkingen beweegt. Wat in de moderne periode verandert, lijkt niet zozeer het bestaan van die oscillator te zijn, maar de achtergrondtoestand waarin hij opereert en daarmee de verhouding tussen positieve en negatieve uitslagen.

Dat onderscheid is van fundamenteel belang.

El Niño en La Niña zijn geen twee onafhankelijke klimaatverschijnselen. Zij zijn de positieve en negatieve fasen van één gekoppeld oceaan-atmosfeersysteem. ENSO beweegt dus rond een gemiddelde toestand: een positieve afwijking wordt gevolgd door een terugkeer richting het gemiddelde en kan uiteindelijk omslaan in een negatieve afwijking, waarna het proces zich opnieuw omkeert. De relevante grootheid is daarom niet alleen de absolute temperatuur, maar de afwijking ten opzichte van de toestand waar rondheen het systeem oscilleert.

Juist langdurige reconstructies maken zichtbaar dat die oscillator niet altijd dezelfde vorm heeft gehad.

Cole et al. reconstrueren met geochemische metingen aan Galápagos-koralen de oostelijke equatoriale Pacific over ongeveer het laatste millennium. Zij vinden dat de moderne oost-Pacifische ENSO-variabiliteit ongeveer 36,5 procent hoger ligt dan gedurende het pre-industriële millennium. De toegenomen variabiliteit bevindt zich vooral aan de warme kant: sterke en/of frequentere El Niño-uitbarstingen dragen het grootste deel van de moderne toename.

Dat is een belangrijk resultaat, maar het getal van 36,5 procent moet niet verkeerd worden geïnterpreteerd. Het betekent niet dat de aarde door El Niño 36,5 procent sterker opwarmt. Het betekent dat de interjaarlijkse temperatuurvariaties in het oostelijke deel van de tropische Pacific in de moderne periode groter zijn geworden. ENSO is een variabiliteitsverschijnsel; de langjarige mondiale opwarming is een verandering van de klimaatbasis. Die twee moeten analytisch uit elkaar worden gehouden.

Daarbij komt dat de moderne situatie niet uniek is in de zin dat de ENSO-oscillator vroeger nooit grote uitslagen heeft gehad. Een reconstructie van ongeveer 4.000 jaar geleden laat juist zien dat ENSO toen eveneens een relatief grote amplitude kon hebben. De variabiliteit was vergelijkbaar met die van 1959–1979. Het fundamentele verschil is echter de richting van de extremen: rond 4.000 jaar geleden lagen de sterkste afwijkingen vooral aan de La Niña-kant.

Daarmee ontstaat een onderscheid tussen twee eigenschappen van een oscillator die gemakkelijk door elkaar worden gehaald: amplitude en asymmetrie.

Amplitude vertelt hoe ver het systeem van zijn gemiddelde toestand kan afwijken. Asymmetrie vertelt aan welke kant de grootste afwijkingen liggen. Een oscillator kan dus krachtig zijn zonder dat positieve uitslagen domineren. Vierduizend jaar geleden was ENSO energetisch en lagen de sterkste afwijkingen aan de negatieve kant. Tegenwoordig is ENSO eveneens energetisch, maar liggen de extreme afwijkingen vooral aan de positieve kant.

Dit betekent dat de uitspraak “El Niño wordt sterker” op zichzelf onvoldoende informatie bevat. Men moet eerst vragen: sterker ten opzichte van welk gemiddelde, met welke verdeling tussen positieve en negatieve uitslagen, en bij welke achtergrondtoestand van de Pacific?

De boomringreconstructie van Cook en Cane ondersteunt deze terughoudendheid. Hun reconstructie van de tropische Pacific gaat met uitzonderlijk goede vaardigheid terug tot ongeveer 1500 en met bruikbare vaardigheid tot 1100. Zij vinden dat positieve El Niño-afwijkingen in de recente decennia groter zijn dan op enig moment sinds 1100. Ook vinden zij dat de ENSO-variabiliteit in de recente periode groter is dan op enig moment sinds ongeveer 1600. Tegelijkertijd constateren zij dat eerdere perioden met grote variabiliteit niet noodzakelijk met hogere temperaturen samenvielen. Zij suggereren dat de recente verandering mogelijk sterker samenhangt met de zonale temperatuurgradiënt in de equatoriale Pacific dan met mondiale opwarming als zodanig. (AGU Journals)

Dat is een cruciale nuancering. Als mondiale temperatuur rechtstreeks de amplitude van de ENSO-oscillator zou bepalen, zou men een veel eenvoudiger verband verwachten. De in de beschikbare analyse gerapporteerde rangcorrelatie tussen temperatuur en ENSO-variabiliteit bedraagt slechts 0,34. Dat is geen overtuigend bewijs voor een directe, monotone temperatuur-naar-amplitude-relatie.

De waarschijnlijk interessantere variabele is daarom de achtergrondtoestand van de tropische Pacific. Een veranderende oost-westtemperatuurgradiënt, veranderde thermoclinecondities en veranderingen in de oceaan-atmosfeerkoppeling kunnen bepalen hoe een natuurlijke ENSO-oscillatie zich manifesteert. Mondiale opwarming kan onderdeel zijn van die verandering, maar zij is daarmee nog niet hetzelfde als de directe oorzaak van iedere individuele El Niño.

Hier ontstaat een conceptueel onderscheid tussen de oscillator en het medium waarin die oscillator werkt. De oscillator heeft zijn eigen dynamiek van opbouw, vasthouden, ontlading en herstel. De achtergrondtoestand bepaalt ondertussen de voorwaarden waaronder die dynamiek plaatsvindt. Wanneer die achtergrondtoestand verandert, hoeft de oscillator niet te verdwijnen of zelfs fundamenteel van karakter te veranderen. De verdeling van zijn positieve en negatieve uitslagen kan wel veranderen.

De paleodata leveren hiervoor een opmerkelijk natuurlijk experiment. Rond 4.000 jaar geleden was de amplitude hoog maar was de asymmetrie negatief. In de moderne periode is de amplitude eveneens hoog, maar is de asymmetrie positief. Het systeem heeft dus niet simpelweg van “zwakke ENSO” naar “sterke ENSO” bewogen. Het heeft verschillende toestanden van dezelfde oscillatie laten zien.

Dit maakt de positieve en negatieve kant van ENSO zelf tot een essentieel onderzoeksobject. Wanneer een reeks rond nul oscilleert, moet men niet alleen de hoogte van de toppen meten, maar ook de diepte van de dalen, de frequentie waarmee het systeem door nul gaat, de duur van positieve en negatieve fasen en de verandering van de gemiddelde toestand waarop de afwijkingen worden gemeten.

Daarmee komt ook een tweede resultaat in beeld: de zoektocht naar een verborgen regelmatige periode in de El Niño-gebeurtenissen.

Een hypothese dat de intervallen tussen sterke El Niño’s zouden clusteren rond Fibonacci-getallen van 2, 3, 5 en 8 jaar, of rond een φ-reeks van ongeveer 1,618, 2,618, 4,236 en 6,854 jaar, werd getoetst aan een ongeveer duizendjarige ENSO-reconstructie. Met een vooraf vastgelegde eventdefinitie en een Monte-Carlo-nulmodel bleek over de volledige periode geen statistisch bewijs voor zo’n patroon te bestaan. De p-waarde bedroeg ongeveer 0,54 voor zowel de Fibonacci- als de φ-ladder.

Dat negatieve resultaat is belangrijk omdat het een aantrekkelijk maar onvoldoende onderbouwd patroon elimineert. De quasi-periodieke aard van ENSO hoeft niet te betekenen dat de afzonderlijke intervallen volgens een eenvoudige numerieke reeks verlopen. Een systeem kan cyclisch zijn zonder periodiek te zijn. Het kan terugkeren zonder ooit exact naar dezelfde toestand terug te keren.

Daarmee verschuift de aandacht van de vraag welke getallen de intervallen bepalen naar de vraag waarom het systeem überhaupt tussen positieve en negatieve toestanden blijft bewegen.

Dat is een veel fundamentelere vraag.

Een oscillator die exact zou sluiten, zou na iedere cyclus naar precies dezelfde toestand terugkeren. Werkelijke dynamische systemen doen dat doorgaans niet. Kleine verschillen in uitgangstoestand, energieopslag, koppeling en externe omstandigheden zorgen ervoor dat iedere nieuwe cyclus iets afwijkt van de vorige. De ENSO-reconstructies laten precies zo’n gedrag zien: een herkenbare oscillatie, maar zonder vaste periode en zonder constante amplitude.

De eerdere zoektocht naar een specifieke φ-structuur heeft daarom geen empirische bevestiging opgeleverd. Wat wel overeind blijft, is de veel algemenere observatie dat ENSO een natuurlijke, niet-exact-sluitende oscillator is. De millenniumreconstructie laat zien dat de oscillator door verschillende achtergrondtoestanden heen blijft bestaan.

Daarmee wordt ook de relatie met de huidige opwarming duidelijker.

Het is onvoldoende om te zeggen: “de opwarming veroorzaakt El Niño.” El Niño bestond immers lang voordat de moderne menselijke uitstoot van broeikasgassen het klimaat beïnvloedde. Evenmin volgt uit de paleodata dat de moderne versterking volledig natuurlijke variabiliteit is. De moderne toestand is uitzonderlijk en valt samen met een sterk veranderde klimaatbasis. Bovendien valt de recente toename van de oost-Pacifische ENSO-variabiliteit buiten de natuurlijke variabiliteit van de gebruikte pre-industriële modelsimulaties.

De wetenschappelijk verdedigbare formulering ligt daarom tussen beide uitersten.

De ENSO-oscillator is natuurlijk. De achtergrondtoestand van de tropische Pacific is echter niet onveranderlijk. Antropogene opwarming verandert het mondiale klimaat en kan daarmee de thermische en dynamische achtergrondcondities van de Pacific beïnvloeden. Het is aannemelijk dat deze veranderde achtergrondtoestand mede verklaart waarom de moderne extreme uitslagen relatief sterk naar de El Niño-kant zijn verschoven. Dat is echter iets anders dan aantonen dat CO₂ de oscillator zelf met 36,5 procent heeft versterkt.

Het onderscheid tussen oscillator en achtergrondtoestand is daarmee belangrijker dan het getal 36,5 procent.

De moderne Pacific lijkt geen volledig nieuw dynamisch systeem te zijn geworden. Het oude systeem is er nog steeds: positief, negatief, terug naar het midden, opnieuw positief, opnieuw negatief. Wat veranderd kan zijn, is de toestand rond welke dit proces plaatsvindt en de waarschijnlijkheid waarmee de oscillator naar de ene of de andere kant ontlaadt.

Dat levert een toetsbare hypothese op. Als de achtergrondtoestand inderdaad de asymmetrie beïnvloedt, zouden langere ENSO-reconstructies moeten laten zien dat veranderingen in de Pacific-gradiënt systematisch samengaan met veranderingen in de verhouding tussen positieve en negatieve extremen, terwijl de fundamentele positieve-negatieve oscillatie blijft bestaan.

Daarvoor is meer nodig dan een vergelijking van enkele sterke El Niño-jaren. De volledige tijdreeksen moeten worden onderzocht op amplitude, scheefheid, nuldoorgangen, duur, faseovergangen en de relatie met de thermische toestand van de Pacific. De moderne periode moet daarbij niet als uitgangspunt worden genomen, maar als één toestand binnen een veel langere dynamische geschiedenis.

De belangrijkste conclusie is daarom eenvoudig, maar wetenschappelijk veel sterker dan de populaire formulering.

El Niño is geen lineaire temperatuurmachine. Het is een oscillator die rond positieve en negatieve afwijkingen beweegt. De amplitude van die oscillatie en de richting waarin de extreme uitslagen plaatsvinden zijn afzonderlijke eigenschappen. Het paleoklimaat laat zien dat beide onafhankelijk kunnen veranderen. De moderne opwarming valt samen met een toestand waarin de sterke uitslagen vooral naar de El Niño-kant liggen, maar de beschikbare gegevens bewijzen nog niet dat CO₂ rechtstreeks de oscillator heeft versterkt.

De negatieve uitkomst van de Fibonacci/φ-test maakt deze conclusie bovendien sterker, niet zwakker. Een aantrekkelijke numerieke regel in de timing van El Niño is niet gevonden. Wat overblijft is een fundamenteler patroon: een natuurlijke, niet-exact-sluitende positieve-negatieve oscillator waarvan de achtergrondtoestand in de tijd verandert.

De volgende stap is daarom niet het zoeken naar een mooier getal, maar het kwantificeren van die twee componenten afzonderlijk: hoe sterk oscilleert het systeem, en naar welke kant ontlaadt het?

Dat onderscheid kan uiteindelijk veel meer vertellen over de werkelijke relatie tussen ENSO en klimaatverandering dan de simpele vraag of “El Niño sterker wordt”.

Geannoteerde referenties

  1. Cole, J. E. et al. (2026), “Recent strengthening of eastern Pacific ENSO in the last millennium”, Science, DOI 10.1126/science.ady2660.
    De centrale paleoklimatologische bron voor de recente versterking van de oost-Pacifische ENSO-variabiliteit. De Galápagos-koraalreconstructie laat een circa 36,5% hogere moderne interjaarlijkse variabiliteit zien dan in het pre-industriële millennium, met de sterkste verandering aan de El Niño-kant. De combinatie van δ¹⁸O en Sr/Ca vormt een belangrijke methodologische sterkte.
  2. Cook, E. R. & Cane, M. A. (2024), “Tree Rings Reveal ENSO in the Last Millennium”, Geophysical Research Letters 51, e2024GL109759.
    Onafhankelijke reconstructie van tropische Pacific-SST met boomringen, teruggaand tot 1100 CE. De reconstructie heeft uitzonderlijk goede validatie vanaf 1500 en bruikbare vaardigheid vanaf 1100. De auteurs vinden dat recente positieve El Niño-afwijkingen groter zijn dan eerder in de reconstructie en dat recente ENSO-variabiliteit uitzonderlijk hoog is. Zij waarschuwen tegelijkertijd tegen een eenvoudige interpretatie in termen van mondiale temperatuur en wijzen op de zonale Pacific-gradiënt. (AGU Journals)
  3. Li, J. et al. (2011), “Interdecadal modulation of El Niño amplitude during the past millennium”, Nature Climate Change 1, 114–118.
    Levert de jaarlijkse ENSO-reconstructie van ongeveer 900–2002 CE waarop de Fibonacci/φ-intervallentest is uitgevoerd. De studie is daarnaast belangrijk omdat zij laat zien dat ENSO-amplitude zelf op interdecadale tijdschalen moduleert.
  4. Galápagos-paleoreconstructie rond 4.000 jaar geleden.
    Deze aanvullende koraalgegevens leveren het meest directe bewijs voor het onderscheid tussen amplitude en asymmetrie: de ENSO-variantie was relatief hoog, maar de extreme afwijkingen waren vooral negatief, dus aan de La Niña-kant. Daarmee vormt deze periode een natuurlijke vergelijking met de moderne El Niño-dominante toestand.
  5. Cook & Cane-dataset, NOAA/NCEI Paleoclimatology, R11/R15.
    De onderliggende reconstructies zijn publiek beschikbaar via NOAA. De R15-reconstructie heeft in de validatieperiode een correlatie van 0,83 met de instrumentele SST-EOF1; R11 heeft vanaf 1100 een validatiecorrelatie van 0,71. De auteurs benadrukken dat hun reconstructie slechts de leidende SST-modus betrouwbaar kan reconstrueren, maar dat die modus het grootste deel van de relevante ENSO-variabiliteit bevat. (AGU Journals)
  6. Monte-Carlo-test van de Fibonacci/φ-hypothese.
    De vooraf vastgelegde test van sterke El Niño-intervallen levert voor 900–2002 CE p≈0,54 voor zowel Fibonacci als de φ-ladder. Daarmee is er geen statistische ondersteuning voor een dergelijke numerieke periodiciteit. Dit resultaat moet worden beschouwd als een negatieve empirische uitkomst, niet als bewijs voor een alternatief numeriek patroon.