Anomalii ale temperaturii de suprafață a oceanelor pe timpul El Niño și La Niña
Oscilația sudică El Niño (El Niño - Southern Oscillation - ENSO) este unul dintre cele mai importante și mai îndelung studiate fenomene climatice de pe planetă.
Aceasta poate provoca schimbări majore în ce privește presiunea atmosferică, temperatura de la suprafața mării, precipitațiile și vânturile – nu doar în regiunea tropicală, ci și în multe alte regiuni ale lumii.
ENSO descrie variațiile naturale anuale la nivelul oceanului și al atmosferei terestre în zona tropicală a Pacificului. Temperaturile de la suprafața mării în Pacificul ecuatorial central și de est oscilează între valori peste și sub medie.
Un episod de El Niño apare atunci când temperaturile de la suprafața mării în Pacificul ecuatorial central și de est sunt considerabil mai ridicate decât de obicei.
Condițiile La Niña apar atunci când apele din Pacificul ecuatorial central și de est sunt considerabil mai reci decât de obicei. Un episod La Niña urmează de obicei, deși nu întotdeauna, unui episod El Niño.
La ce se referă „El Niño” și „Oscilația sudică”?
El Niño se referă la componenta oceanică a ENSO.
Înainte ca oamenii de știință din secolul al XX-lea să studieze ENSO, pescarii peruvieni au observat apele oceanice mai calde de pe coasta Americii de Sud și impactul pe care temperatura îl avea asupra pescăriilor lor.
Ei au numit fenomenul El Niño (băiatul), deoarece efectele erau adesea cele mai vizibile în timpul sezonului de Crăciun.
Partea de „Oscilație sudică” din termenul ENSO se referă la componenta atmosferică: schimbarea presiunii atmosferice între Pacificul central/ estic și Pacificul vestic.
Ce sunt condițiile neutre?
Mai mulți ani de condiții neutre (sau normale) pot exista între episoadele La Niña și El Niño. Pentru a înțelege ciclul ENSO, trebuie mai întâi să înțelegem cum este Pacificul în starea sa neutră.
Clima din Pacificul ecuatorial funcționează ca un „sistem cuplat”, deoarece starea oceanului și a atmosferei depind una de cealaltă. Pe măsură ce condițiile oceanului se schimbă, atmosfera reacționează și invers.
Principalii indicatori ai acestor schimbări sunt presiunea și temperatura.
Presiunea aerului
În anii neutri (și în medie) presiunea atmosferică este scăzută în vestul tropical al Pacificului, mai cald (Darwin, Australia), și relativ mai ridicată în centrul/ estul tropical al Pacificului, mai rece (Tahiti). Aerul se deplasează natural din zone cu presiune ridicată spre zone cu presiune scăzută, astfel încât această diferență de presiune mută aerul ecuatorial, cunoscut sub numele de vânturi alizee, de pe coasta Americii de Sud spre vestul Oceanului Pacific.
Temperaturile oceanului
Soarele încălzește apa la suprafața oceanului, dar vânturile alizee împing apa de la suprafață dinspre est spre vest în Pacific.
Apa rece de la adâncime se ridică pentru a înlocui apa de la suprafață. În condiții neutre, apele din Pacificul de est sunt ridicate de-a lungul ecuatorului și coastei Americii de Sud. Deoarece apele ridicate la suprafață provin din adâncurile oceanului, ele sunt reci și bogate în nutrienți. Când apa de la suprafață ajunge în Pacificul vestic, suprafețele de uscat restricționează mișcarea sa ulterioară, astfel încât apa se „adună”, ridicând nivelul mării cu aproximativ o jumătate de metru în jurul Indoneziei, comparativ cu coasta Ecuadorului. Pe măsură ce apa se acumulează și stagnează, continuă să se încălzească.
Sistemul cuplat
Deoarece vânturile de nivel scăzut se deplasează spre apele de suprafață calde din tropice, diferența de temperatură la suprafața mării (sea-surface temperatures - SST) între Pacificul de est mai rece și Pacificul de vest mai cald întărește vânturile alizee estice în perioadele neutre. Acest gradient de SST est-vest induce vânturi estice puternice, care împing apa spre vest și provoacă un aflux mai mare de apă rece în est. Apele reci ridicate la suprafață cresc, de asemenea, gradientul SST est-vest, întărind din nou vânturile alizee estice puternice de-a lungul Pacificului. Astfel, oceanul și atmosfera creează un sistem cuplat care continuă acest proces până când este întrerupt.
Ce se schimbă în anii El Niño?
Perturbările din ocean care provoacă schimbări în principalele tipare de temperatură afectează vânturile din acest sistem cuplat, ceea ce poate duce la un ciclu de feedback pozitiv.
În timpul El Niño, acest ciclu începe adesea cu vânturi alizee slabe sau chiar inversate. Sursa vânturilor slabe nu este întotdeauna evidentă, dar în funcție de puterea și durata lor, acestea pot declanșa unde Kelvin. Aceste unde se află la 100-200 de metri sub suprafața mării și au sute de kilometri lățime, încălzind apa pe măsură ce călătoresc spre est, de-a lungul Pacificului ecuatorial.
Uneori, aceste ape mai calde ajung la suprafață, formând o „limbă” de apă caldă – de obicei mai caldă cu 1-3 grade Celsius și întinzându-se de-a lungul Pacificului ecuatorial.
Apele mai calde scad presiunea aerului în centrul și estul Pacificului, slăbind gradientul de presiune care ar forța în mod normal vânturile alizee dinspre Tahiti spre Darwin. Vânturile alizee mai slabe reduc cantitatea de apă de la suprafață împinsă spre vest, iar apa de la suprafață rămâne caldă și întărește gradientul de presiune slăbit. Acest feedback poate menține condițiile de El Niño pentru mai mult de un an.
Efectele directe ale schimbărilor de temperatură și presiune includ adesea creșterea precipitațiilor de-a lungul coastei de vest a Americilor și scăderea precipitațiilor în jurul Indoneziei și Australiei.
Ce este La Niña?
La Niña apare ca o versiune intensificată a stării neutre. Când presiunea aerului este mai mare decât în mod normal în Tahiti și mai mică decât în mod normal în Australia, vânturile alizee estice suflă mai intens decât de obicei.
Apa oceanică mai rece decât în mod normal se extinde de-a lungul Pacificului ecuatorial central și de est, iar vânturile continuă să împingă apa spre vest, crescând din nou nivelul mării în jurul Indoneziei.
Apa din Pacificul vestic se încălzește, ceea ce crește apoi precipitațiile în regiune.
Condiții neutre, El Niño și La Niña conditions în Pacific ecuatorial.
Ilustrația arată cum sistemul cuplat ocean-atmosferă se comportă în mod obișnuit pe timpul fiecărui eveniment.
Cum măsurăm ENSO?
Datorită implicațiilor sociale ale anunțării unui El Niño în dezvoltare, măsurătorile trebuie să fie verificate și precise.
Un indicator ENSO este Indicele oscilației sudice (SOI), care este calculat folosind diferența de presiune între Tahiti și Darwin. SOI este negativ în anii cu El Niño și pozitiv în anii cu La Niña. Deoarece măsurătorile SOI pot reflecta variabilitatea locală și perturbările meteorologice, oamenii de știință fac de obicei media citirilor pe o perioadă de 5 luni pentru a determina dacă fluctuațiile de presiune indică un eveniment major.
În plus, Administrația Națională Oceanografică și Atmosferică din SUA (NOAA) menține geamanduri de monitorizare numite Tropical Atmosphere Ocean (TAO) Array de-a lungul Oceanului Pacific ecuatorial. Geamandurile înregistrează și transmit temperaturile de la suprafață și sub suprafață, condițiile atmosferice, curenții de apă și datele despre vânt către oamenii de știință și cercetătorii din întreaga lume în timp real.
Regiunea monitorizată de rețeaua TAO este împărțită în diferite secțiuni, fiecare având o implicație diferită pentru probabilitatea de ENSO. De exemplu, zona NINO1+2 poate fi prima care se încălzește în timpul El Niño, regiunea NINO3 experimentează cea mai mare variabilitate a temperaturii, iar citirile din NINO4 sunt un indicator puternic pentru condițiile de precipitații din Indonezia. Citirile din NINO3.4 – care surprind atât variabilitatea importantă a SST, cât și schimbările de precipitații puternice – stau la baza celor mai multe predicții despre cum evenimentele ENSO pot afecta variabilitatea climatică globală și modificarea tiparelor de precipitații.
Cum știm când are loc El Niño sau La Niña?
Oamenii de știință care monitorizează datele atmosferice și oceanice din Pacific urmăresc cum se abat măsurătorile de temperatură și presiune de la medie și cât timp persistă acestea.
Determinarea cât de mult peste sau sub normal trebuie să fie temperaturile de la suprafața mării și/ sau presiunea atmosferică – și cât timp trebuie să persiste – pentru a califica un eveniment El Niño sau La Niña variază ușor între diferitele centre de prognoză și țări.
Deși nu există un singur indicator ENSO acceptat, NOAA definește un eveniment El Niño (sau La Niña) atunci când zona NINO3.4 are temperaturi de la suprafața mării cu cel puțin 0,5º Celsius mai mari (sau mai scăzute) decât normalul pentru cinci perioade consecutive (fiecare perioadă constă în intervale de trei luni, pentru fiecare interval calculându-se media temperaturilor).
Alte influențe asupra climei globale
El Niño and La Niña nu sunt singurele sisteme care constituie influențe asupra climei globale.
PDO
Deplasându-ne câteva mii de mile mai la nord, Oscilația Decadală a Pacificului (Pacific Decadal Oscillation - PDO) este definită de anomalii ale temperaturii de la suprafața mării la latitudini mai mari ale Pacificului. Deși PDO are și ea o fază caldă și o fază rece, scara temporală pe care PDO fluctuează nu este la fel de bine definită ca cea a ENSO (poate persista în oricare fază între 10 și 40 de ani). În timpul fazei calde, sau pozitive, Pacificul de nord-vest este relativ mai rece, iar Pacificul de est mai cald. Modelul invers apare în timpul fazei reci/ negative.
Notă: „decadal” în acest context se referă la „10 ani”, nu 10 zile.
AMO
Oscilația Multidecadală a Atlanticului (The Atlantic Multidecadal Oscillation - AMO) este un mod de variabilitate definit de temperaturile de la suprafața mării în Atlanticul de Nord. Este o sursă de variabilitate pe termen mai lung, cu doar câteva schimbări între fazele calde și reci în secolul XX. Oamenii de știință au legat-o de tiparele de temperatură și precipitații din America de Nord și Europa, precum și din Brazilia, Sahel și India. Cercetările arată, de asemenea, că AMO influențează activitatea uraganelor în Atlantic.
NAO
Oscilația Atlanticului de Nord (The North Atlantic Oscillation - NAO) este măsurată prin presiunea aerului. Presiunea scăzută se află, în general, deasupra Groenlandei, în timp ce o zonă de presiune ridicată se află mai la sud, în Atlanticul de Nord central. Când NAO se află într-o fază pozitivă, aceste zone de presiune sunt întărite; zona de presiune scăzută are o presiune atmosferică mai joasă decât media, iar zona de presiune ridicată una mai mare. Când NAO se află într-o fază negativă, fiecare zonă de presiune este mai slabă decât în mod normal. NAO își schimbă faza mai frecvent decât multe alte oscilații climatice și variază pe scări temporale de la zile la decenii și puncte intermediare. Faza pozitivă duce de obicei la furtuni de iarnă mai frecvente și mai puternice care traversează Atlanticul, rezultând ierni calde și umede în Europa. Faza negativă corespunde cu episoade mai frecvente de frig în estul Statelor Unite. Acestea sunt doar câteva dintre efectele climatice ale NAO.
MJO
Oscilația Madden-Julian (The Madden-Julian Oscillation - MJO) este un val convectiv (de exemplu, o zonă de nori, vânturi și ploi) care se propagă în jurul lumii, mereu de la vest la est, având originea în estul Oceanului Indian. Astfel, diferă de restul surselor de variabilitate climatică din această listă, care operează în principal într-o zonă mai mică și definită, deși efectele lor pot fi de mare amploare.
MJO are două faze, una care produce o convecție intensificată și alta care suprimă convecția. Așadar, pe măsură ce MJO se deplasează în jurul globului, aduce cu sine atât ploi mai abundente, cât și perioade de vreme uscată, revenind la punctul său de origine după 30-60 de zile. Tropicele văd cele mai puternice efecte, dar influența MJO se poate extinde și la latitudini mai înalte.
Sursa: International Research Institute for Climate and Society
