Es treten zyklische und nicht-zyklische Schwankungen im Klima auf, die rein klimasystem-interne Ursachen haben, ohne externen Auslöser. Die Schwankungen treten im Abstand von einigen Jahren (El Nino) bis mehreren Zehner-Jahren (Nordatlantische Oszillation) auf.

El Nino / Southern Oscillation (ENSO)
Die stärkste der kurzfristigen internen Klimaschwankungen. Nicht streng zyklisch. Im Abstand von 2-7 Jahren (im Mittel alle 4 Jahre) tritt eine großskalige, etwa einjährige Erwärmung des oberen Ozeans im tropischen Pazifik auf (El Nino-Ereignisse) (Abbildungen 2 & 3). Folgen: Dürren in Südostasien und Australien, starke Niederschläge in weiten Teilen des westlichen Südamerikas, Klimaanomalien in Nordamerika etc. Während El Nino-Jahren steigt i.d.R. die durchschnittliche globale Jahrestemperatur.

Die Entwicklung von El Nino ist eng an die atmosphärische "Southern Oscillation" gekoppelt. Dies ist ein luftdruck-gesteuerter Luftmassenaustausch zwischen dem südostasiatischen Tiedruckgebiet und dem südostpazifischen Hochdruckgebiet (Latif 2008, S. 79). Während El Nino-Ereignissen kehren sich Druckgefälle, Luft- und Meeresströmungen teilweise um (Abbildung 1).

Laut McLean et al. (2009) können mehr als zwei Drittel der troposphärischen Temperaturvariabilität durch Änderungen im Southern Oscillation Index (SOI) erklärt werden, wenn vulkanische Ereignisse abgezogen werden. Die Temperatur folgt der SOI-Kurve hierbei mit 5-7 Monaten Verzögerung. Hierdurch ergeben sich Vorhersagemöglichkeiten für die Temperaturentwicklung für ein halbes Jahr im voraus. In der Kurve in Abbildung 10 wurden die Temperatur sowie die um 7 Monate nach vorne verschobene SOI-Kurve aufgetragen. Die SOI-Kurve zeigt einen signifikanten Abfall für die zweite Hälfte von 2010. Nimmt man an, daß die Beziehung zwischen Temperatur und SOI weiterhin gültig bleibt, ist für Ende 2010 mit einer merklichen Abkühlung zu rechnen. (Prognosezeitpunkt: 5. August 2010).

Pazifische Dekadenoszillation (PDO)

Die PDO bezieht sich auf Schwankungen der Oberflächentemperaturen im Nordpazifik. Es ist ein Klein-Zyklus mit einer Periode von ungefähr 10 Jahren ausgebildet (Abbildung 4). Ihm ist eine längerfristige Schwingung mit einer Periodendauer von 20-70 Jahren überlagert (Abbildungen 4 und 5). Warm-Phasen hatten eine höhere biologische Produktivität in den Küstenregionen Alaskas, jedoch eine verringerte Produktivität abseits der Westküste der USA zur Folge (Abbildung 6). Es ist nicht bekannt, welche Mechanismen hinter der PDO stecken. Daher besteht nur eine geringe Vorhersagbarkeit dieses Klimafaktors (Wikipedia). Derzeit befinden wir uns am Beginn einer negativen (kalten) PDO-Phase (Abbildung 4). Ein riesiges Kaltwassergebiet erstreckt sich nun wieder von Alaska bis vor die Küste Kaliforniens und von dort weiter zum Äquator weit in den Pazifik hinein. Das geschah offenbar auch zwischen 1945 und 1977 in der bislang letzten PDO-Kaltphase (Abbildung 4), in der es auch zu einem kräftigen Temperaturabfall auf der Erde kam. Die NASA-Ozeanografen prognostizieren, dass die aktuelle Kaltphase der PDO 20 bis 30 Jahre andauern kann.

Nordatlantische Oszillation (NAO) und Atlantische Multidekaden Oszillation (AMO)

Die NAO ist ein luftdruck-gesteuerter Luftmassenaustausch zwischen dem Islandtief und dem Azorenhoch. Die NAO bestimmt in hohem Maße die Stärke der winterlichen Westwinde in dieser Region (Latif 2008, S. 79).

Neben kurzfristigen Schwankungen im Bereich von zwei bis fünf Jahren weist die NAO überlagerte periodische Schwankungen auf mit einem Rhythmus von 12-15 Jahren (dekadische Oszillation) und etwa 50-80 Jahren (Atlantische Multidekaden-Oszillation, AMO) (Abbildungen 7-9). Der "Jahrhundertsommer" 2003 sowie der Rückgang des arktischen Meereises in den letzten Jahren sind wohl zum Teil der positiven AMO-Phase zuzuschreiben (Titz 2008). Derzeit befindet sich die AMO im Abschwung. Aus diesem Grund sagt Mojib Latif für Europa und Nordamerika stagnierende bzw. sogar fallende Temperaturen von 2005-2015 voraus (Titz 2008).

Ein starkes Druckgefälle zwischen Islandtief und Azorenhoch (positive NAO) führt zu starken Westwinden, die kalte arktische Winde von Europa fernhalten und zu milden Wintern in Europa führen. Ein schwaches Druckgefälle hingegen führt zu schwachen Westwinden und verstärkt auf Europa einwirkenden kalten arktischen Winden, was zu kalten Wintern in Europa führt.