El Niño i Oscylacja Południowa: Definicja i Mechanizmy
- Szczegóły
Różnicę między klimatem a pogodą podsumowuje powiedzonko: "Klimat jest tym, czego się spodziewasz, zaś pogoda jest tym, co masz". A popularnym tematem rozmów jest nie tyle sama pogoda czy klimat, ile właśnie niezgodności pomiędzy oczekiwaniami a rzeczywistością.
Ziemski system klimatyczny jest jak żywe ciało - opiera się na wielu powiązanych ze sobą elementach. Atmosfera (powietrze) chłodzi Ziemię poprzez odbijanie przychodzącego światła słonecznego, ograniczając ilość ciepła pochłanianego przez powierzchnię. Hydrosfera (woda) pochłania ciepło i węgiel, transportuje je dookoła planety i naturalnie kontroluje atmosferyczną emisję CO2. Istnieją trzy fundamentalne zjawiska, które dyktują klimat Ziemi i nasze środowisko. Pierwszy to ogrzewanie planety przez Słońce, zrównoważone promieniowaniem energii w przestrzeń kosmiczną. Drugi to reakcje atmosfery, oceanu, lądu i lodu na ogrzewanie, które dostarczają sprzężenia zwrotnego łagodzącego lub wzmacniającego zmiany temperatury planety, I w końcu istnieją regionalne systemy środowiskowe, które mają własne wzorce zmienności klimatycznej podyktowane ich wyjątkowymi warunkami fizyczno-chemiczno-biologicznymi.
Wywołane skomplikowanymi konfiguracjami różnic temperatur i ciśnień wiatry powierzchniowe wieją nad oceanami i poruszają wodą, która reaguje na tarcie wiatrów na powierzchni morza przepływem w postaci prądów oceanicznych. Powierzchniowe prądy oceaniczne tworzą z grubsza kręgi. Prądy powierzchniowe oceanów poruszają się w stosunkowo cienkiej górnej warstwie morza, która jest ogrzewana przez Słońce. Jest ona mniej gęsta i bardziej odporna na opadanie i mieszanie się z dolnymi warstwami wód oceanicznych. W rezultacie powstaje bariera pomiędzy ciepłą wodą wierzchnią a zimną głębią.
Czym jest Oscylacja Południowa (ENSO) oraz El Niño i La Niña?
El Niño i La Niña to dwie przeciwstawne fazy zjawiska klimatycznego zwanego Oscylacją Południową (ENSO). Przynoszą zmiany temperatur Oceanu Spokojnego, które wpływają na klimat całej naszej planety. Zjawisko El Niño to okresowe ocieplenie powierzchniowych wód wschodniego Oceanu Spokojnego. To jedna z faz Oscylacji Południowej, w skrócie ENSO (El Niño - Southern Oscillation), zespołu quasicyklicznych zjawisk atmosferyczno-oceanicznych, zachodzących głównie w rejonie basenu Oceanu Spokojnego. Fazą przeciwstawną do El Niño jest faza chłodna - La Niña.
Nazwa El Nino (po hiszpańsku dziecko lub Dzieciątko Jezus) była regionalnie używana przez peruwiańskich rybaków od ok. 1925 r. Rybacy ci tak właśnie określają zjawisko napływu ciepłej wody z zachodu w rejony zimnego Prądu Peruwiańskiego, najczęściej w okresie Świąt Bożego Narodzenia. El Nino to okresowe zaburzenie równowagi termicznej Ziemi, które pojawia się co kilka lat. Zjawisko to powstaje w całym basenie Pacyfiku i ma wpływ na zmiany pogody na całej kuli ziemskiej. Nazwa El Nino odnosi się do jednej z faz szerszego zjawiska zwanego oscylacją południową, charakteryzującą się quasicyklicznymi zmianami temperatury oceanu i ciśnienia atmosferycznego w pasie równikowym Pacyfiku.
Przeczytaj także: Sterowniki i usterki ASUS K52J
W latach normalnych w ramach tzw. cyrkulacji Walkera pasaty utrzymują równowagę między ciepłymi wodami zachodniego Pacyfiku a chłodnymi na wschodnim Pacyfiku. Pasaty spychają ciepłe wody powierzchniowe na zachód, powodując ulewne tropikalne deszcze w północnej Australii, Indonezji oraz deszcze monsunowe w Indiach. U wybrzeży Ameryki Południowej panuje susza, a z głębi oceanu w wyniku procesu tzw. upwellingu wydobywają się chłodne, bogate w składniki odżywcze wody.
Co kilka lat z nieustalonych dotąd przyczyn ocieplenie Pacyfiku w rejonie Australii i Indonezji jest silniejsze niż zazwyczaj. W takich warunkach powstaje El Niño. Integralną fazą tego zjawiska jest ciepły prąd morski, również o nazwie: El Niño, płynący od wybrzeży Australii w kierunku Ameryki Południowej, przeciwnie do zimnego Prądu Peruwiańskiego.
Pasaty wiejące normalnie ze wschodu na zachód słabną, zanikają, a często nawet zmieniają kierunek i zaczynają wiać z zachodu na wschód. Wspomagają w ten sposób ruch „ciepłego morza” z rejonów Australii i Indonezji w kierunku zachodnich wybrzeży obu Ameryk. Nagromadzona tam ciepła woda hamuje zjawisko upwellingu, a brak żyznych wód z kolei pociąga za sobą powolne zamieranie organizmów wodnych i jest prawdziwą katastrofą dla rybaków. Ciepłe wody oceaniczne parują, co skutkuje nadzwyczaj obfitymi opadami na obszarze Ameryki Południowej, Wysp Galapagos i Kalifornii. Odwrócone przez El Niño układy ciśnienia, temperatur, wiatru i wilgotności wywołują suszę na południowym wschodzie Afryki.
Typowe El Niño trwa zazwyczaj około 12-18 miesięcy, a pasaty przywracają systuację do normy. Jego pierwsze zwiastuny mogą się pojawić już pod koniec lata/jesienią.
Natomiast La Niña bywa nazywana granicznym przypadkiem sytuacji normalnej i wywołuje mniej skutków negatywnych niż El Niño. Rozpoczyna się od wyraźnego schłodzenia oceanu. W latach La Niña pasaty są dużo silniejsze niż zazwyczaj, zjawisko upwellingu u wybrzeży Peru nasila się, w Ameryce Południowej nastaje czas suszy. Deszcze monsunowe w Indiach są obfitsze niż zazwyczaj, podobnie jak opady w Indonezji, Australii, Afryce zachodniej i południowej. Zdarza się, że po zimie z El Niño następuje zima z La Niña. Wtedy układ pogody oraz jego skutki na całym świecie są odwrotne do tych, które wywołuje El Niño.
Przeczytaj także: Zastosowanie wężyków do filtra osmozy
Zmiany temperatur w obrębie Pacyfiku, największego akwenu świata, mają wpływ na klimat całej naszej planety. Wywołują co kilka lat okresowe zaburzenia równowagi termicznej Ziemi. Stwierdzono, że wpływy El Niño i La Niña sięgają daleko poza basen Pacyfiku, objawiając się w postaci anomalii w odległych regionach geograficznych, tzw. telekoneksji.
Wielu klimatologów i oceanologów, wśród nich m. in. prof. Michael J. Mc Phaden z Pacific Marine Environmental Laboratory w Seattle w USA, jest zdania, że powodzie, które dotknęły środkową Europę w 1997 i 1998 r. były jednym ze skutków wyjątkowo silnego El Niño. Wyzwolił on energię milion razy większą od energii bomby atomowej zrzuconej na Hiroszimę. Analizy statystyczne wykazały, że w latach El Niño, w miesiącach letnich wzmacnia się Wyż Azorski, który jest częścią innej oscylacji - NAO (North Atlantic Oscillation).
Na podstawie danych NOAA (amerykańskiej Narodowej Agencji Oceanów i Atmosfery) El Niño wystąpił w latach: 1977/78, 1982/83 (silny), 1986-88, 1991/92, 1994/95, 1997/1998 (najsilniejszy), 2002/03, 2004/05 oraz 2006/07. Faza La Niña przypadła na lata: 1984/85, 1988/89 (najsilniejsza), 1995/96, 1998-2000 (silna), 2000/01 oraz panuje aktualnie od sierpnia 2007 r. Przez ostatnie 50 lat zaobserwowano, że blisko 50 proc. czasu przypadało na fazę normalną Oscylacji Południowej, ok. 30 proc.- na El Niño, a ok. 20 proc.- na La Niña.
W latach El Niño następuje blaknięcie raf koralowych, spowodowane wzrostem temperatury wód. Kiedy temperatura w głębinach utrzymuje się powyżej 28 stop. C, najpierw giną barwne glony, z którymi koralowce żyją w symbiozie, a później one same. Wyjątkowo spektakularne blaknięcie koralowców wystąpiło w latach 1997-1998 podczas najintensywniejszego współczesnego epizodu El Niño. Obecnie zagrożenia się skumulowały, dochodzi jeszcze nadmierna eksploatacja koralowców przez człowieka i wzrastające zanieczyszczenie wód.
Niektórzy badacze są zdania, że globalny wzrost temperatury ma wpływ na pogodę na kuli ziemskiej oraz co za tym idzie siłę i zasięg El Niño. To zjawisko przemieszcza przecież ciepło zawarte w wodzie i w atmosferze. Na skutek globalnego ocieplenia, cykl El Niño może się skracać, ponieważ rozpoczynający go proces ogrzewania wód Pacyfiku jest krótszy. W ciągu ostatnich 100 lat zanotowano wzrost częstotliwości występowania fazy El Niño.
Przeczytaj także: Odwrócona osmoza: Twój przewodnik
Po silnym El Niño, które zaskoczyło świat w 1982/83 r. Amerykanie rozpoczęli rewolucyjny program TAO (Tropikalna Atmosfera/Ocean) pod pieczą National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). W strefie równikowej środkowego Pacyfiku od Indonezji i Australii po Amerykę rozmieszczono 70 boi metereologicznych współpracujących z satelitami. Każda boja przymocowana jest do kotwicy kilkukilometrową liną, na której zawieszono 10 czujników temperatury do głębokości 500 m. Na bojach są także elektroniczne czujniki do pomiaru ciśnienia, temperatury powietrza, prędkości wiatru i wilgotności względnej. Informacje te są zbierane automatycznie i sześć razy na dobę przesyłane drogą satelitarną do Pacific Marine Environmental Laboratory w Seattle.
Ciągły monitoring oceanu i atmosfery pozwala z wyprzedzeniem kilku miesięcy przewidzieć nadejście El Niño, który tworzy się powoli. I tak rozwój rekordowego jak dotąd współczesnego El Niño z 1997/98 r. śledzono dzień po dniu od samego początku. Już w kwietniu 1997 r. stwierdzono silny wzrost temperatury oceanu. Po raz pierwszy w historii ludzkość mogła się przygotować na nadejście El Niño, a z nim powodzi i susz.
O ile obserwacje rozwoju El Niño stoją na wysokim poziomie, to wciąż nie mamy możliwości dokładnego przewidywania jego siły i zasięgu. Trwają prace nad nad ulepszeniem wciąż niedoskonałych programów komputerowych do prognoz pogody.
Analiza przygotowana przez amerykańskich specjalistów z Climat Prediction Center we współpracy z National Centers for Environmental Predictions i NOAA/National Weather Service z 7 lutego 2008 r. zapowiada kontynuację zimnego epizodu La Niña, który rozpoczął się w sierpniu 2007 r. Silny lub umiarkowany, będzie nam towarzyszył co najmniej do czerwca 2008 r. Warunki oceaniczne i atmosferyczne przypominają te z lat 1998-2000, towarzyszące stosunkowo silnej fazie La Niña.
Krótkookresowe wahania temperatury związane są z wewnętrzną zmiennością systemu klimatycznego. Część tej zmienności manifestuje się jako „pogoda”, w postaci przepływających nad różnymi obszarami globu cieplejszymi i chłodniejszymi masami powietrza. Jednak najważniejszą składową w dłuższych skalach czasowych jest oscylacja atmosferyczno-oceaniczna znana pod akronimem ENSO. W czasie jej „dodatniej” fazy, zwanej El Niño, zmiana atmosferycznej cyrkulacji Walkera połączona ze zmianami głębokości oceanicznej termokliny powoduje ogrzanie dużego obszaru wschodniej części Pacyfiku. Podczas fazy „ujemnej”, La Niña, ta część oceanu ulega znacznemu ochłodzeniu.
Mechanizmem sterującym całością obu procesów tworzących jeden system, jest naturalna zmienność południkowej cyrkulacji atmosferycznej o charakterze oscylacyjnym, będąca skutkiem współdziałania z oceanem. Układ ten, w najprostszej postaci można zapisać jako:
- intensywność SE pasatu -> intensywność cyrkulacji oceanicznej -> zmiana temperatury powierzchni oceanu w strefie równikowej -> zmiana intensywności SE pasatu -> zmiana intensywność cyrkulacji oceanicznej -> zmiana temperatury powierzchni oceanu w strefie równikowej -> .....
Oba procesy, oceaniczny i atmosferyczny, wzajemnie na siebie wpływają i oba wzajemnie się kontrolują. Kontrola następuje poprzez występujące między nimi sprzężenia zwrotne, których układ jest tego rodzaju, że gdy człon atmosferyczny zaczyna się intensyfikować (dodatnie sprzężenie zwrotne), człon oceaniczny systemu jako odpowiedź "uruchamia" ujemne...
Woda morska przemieszcza się zarówno w poziomie jak i w pionie. Głównym czynnikiem odpowiadającym za ich powstawanie są zjawiska atmosferyczne.
Upwelling przybrzeżny jest skutkiem przemieszczania powierzchniowej warstwy wód morskich przez wiatry (zwłaszcza przez pasaty). Ponieważ siła Coriolisa odchyla ciała w prawo na półkuli północnej, a w lewo na półkuli południowej, woda będzie odsuwana od brzegu na zachodnich granicach kontynentów położonych w strefie międzyzwrotnikowej, gdzie wieją wiatry stałe - pasaty. Zjawiskiem przeciwnym do upwellingu jest downwelling. Oznacza to zapadanie się wód powierzchniowych oceanu ku głębinom. Podobnie jak w przypadku upwellingu, zjawisko może mieć dwa warianty.
Downwelling konwergentny zachodzi na wysokości 50°-60°S oraz N, gdzie ciepłe wody z okolic równika zderzają się z chłodnymi wodami płynącymi z okolic biegunowych. W wyniku zderzania i mieszania wód, opadają one ku głębinom.
tags: #el #nino #cyrkulacja #odwrocona #definicja
