El Niño

En stærk global klimadriver

El Niño er et fremtrædende og naturligt forekommende klimamønster, der er kendetegnet ved en betydelig opvarmning af havets overfladetemperatur i det centrale og østlige tropiske Stillehav. Det er den varme fase af et større, cyklisk fænomen kendt som El Niño-Southern Oscillation (ENSO). ENSO er den mest betydningsfulde kilde til år-til-år-variabilitet i klimamønstre over hele kloden og påvirker vejr, økosystemer og økonomier langt ud over Stillehavsbassinet.

Historisk set blev udtrykket "El Niño" (spansk for "Jesusbarnet") brugt af fiskere langs Perus og Ecuadors kyster til at beskrive en varm havstrøm, som typisk dukkede op omkring december. Dens ankomst faldt ofte sammen med dårlige fiskeforhold. Med tiden erkendte forskerne, at denne lokale opvarmning var en del af en meget større, sammenkoblet oceanisk og atmosfærisk svingning med omfattende globale konsekvenser, og de brugte "El Niño" som betegnelse for den varme fase af denne svingning.

Mekanikken bag El Niño: Et koblet hav-atmosfære-system

El Niños opførsel er grundlæggende forbundet med det dynamiske samspil mellem Stillehavet og den overliggende atmosfære. For at forstå El Niño er det nyttigt først at overveje de typiske forhold i det tropiske Stillehav.

Under neutrale (ikke-ENSO) eller La Niña-forhold:

• Passatvinde: Der er stærke østlige passatvinde, som blæser konsekvent fra højtryksområdet over det østlige Stillehav mod lavtryksområdet over det varmere vestlige Stillehav.
• Oceanisk varmefordeling: Disse stærke vinde skubber store mængder varmt overfladevand mod vest. Det får det varme overfladelag (blandingslaget) til at blive dybere i det vestlige Stillehav, mens det varme overfladevand i det østlige Stillehav trækkes væk, så køligere, dybere vand kan stige op til overfladen - en proces, der kaldes upwelling. Det skaber en betydelig forskel i havets overfladetemperatur (SST) i det tropiske Stillehav med meget varmere vand i vest (nær Indonesien og Australien) og køligere vand i øst (nær Sydamerika). Havniveauet er også typisk højere i det vestlige Stillehav på grund af denne ophobning af varmt vand.
• Atmosfærisk konvektion: Det varmeste vand i det vestlige Stillehav giver anledning til betydelig fordampning og atmosfærisk konvektion (opstigende luft), hvilket fører til hyppige tordenvejr og kraftig nedbør i denne region.
• Walker-cirkulationen: Denne temperatur- og trykgradient driver en storstilet atmosfærisk cirkulationscelle, der er kendt som Walker-cirkulationen. Luft stiger op over det varme, lavtryksrige vestlige Stillehav, strømmer østpå i store højder, synker ned over det køligere, højtryksrige østlige Stillehav og vender tilbage vestpå nær overfladen som passatvinde.

Under en El Niño-begivenhed:

• Svækkede passatvinde: Kendetegnende for El Niño er en betydelig og vedvarende svækkelse eller endda vending af de østlige passatvinde i det centrale og østlige tropiske Stillehav.
• Varmt vand flytter sig: Med reduceret vindstress begynder det varme vand, der tidligere var ophobet i det vestlige Stillehav, at strømme østpå langs ækvator. Denne bevægelse er ofte forbundet med oceaniske bølger (især Kelvin-bølger), der breder sig østpå under overfladen, uddyber det varme blandede lag og undertrykker opstrømningen af koldt vand i det østlige Stillehav.
• Ændret temperaturgradient: Når det varme vand spreder sig mod øst, bliver den stærke øst-vestlige SST-gradient over det tropiske Stillehav reduceret betydeligt eller endda vendt om. Det østlige og centrale Stillehav bliver meget varmere end gennemsnittet, mens det yderste vestlige Stillehav kan blive lidt køligere.
• Skift i konvektion: Området med det varmeste vand og dermed det primære område for atmosfærisk konvektion og tordenvejrsaktivitet forskydes østpå fra det vestlige Stillehav til det centrale eller endda østlige Stillehav. Dette skift er kritisk, da det ændrer energifordelingen i atmosfæren.
• Forstyrret Walker-cirkulation: Den stigende lufts bevægelse mod øst og svækkelsen af den øst-vestlige trykgradient får Walker-cirkulationscellen til at svækkes, flade ud eller bevæge sig mod øst. Det typiske mønster med stigende luft i vest og synkende luft i øst ændres fundamentalt.

Globale vejr- og klimapåvirkninger fra El Niño

Den massive omfordeling af varme i det ækvatoriale Stillehav og de efterfølgende ændringer i den atmosfæriske cirkulation under El Niño har en afsmittende effekt, som påvirker vejr- og klimamønstre over hele kloden - et fænomen, der er kendt som teleforbindelser.

• Ændringer i nedbøren:
  
  • Øget nedbør og oversvømmelser: Regioner nær den østligt forskudte konvektionszone, såsom Ecuadors og Perus ækvatoriale kyster, nordlige dele af Sydamerika og ofte den sydlige del af USA om vinteren, har tendens til at få regn over gennemsnittet, hvilket nogle gange fører til alvorlige oversvømmelser.
  • Tørke og tørhed: Områder, der typisk er under indflydelse af stigende luft i det vestlige Stillehav (som Indonesien, Australien og dele af Sydøstasien) eller påvirket af synkende luft andre steder (dele af Indien, det sydlige Afrika og det nordøstlige Brasilien), oplever ofte betydeligt tørrere forhold og tørke, hvilket øger risikoen for skovbrande og påvirker landbruget.
• Temperaturafvigelser:
  
  • El Niño-år er ofte forbundet med højere globale gennemsnitstemperaturer, da den store mængde varme, der frigives fra det varmere østlige Stillehavsvand til atmosfæren, bidrager væsentligt til det globale varmebudget.
  • Regionalt kan El Niño føre til varmere temperaturer end gennemsnittet i mange områder, herunder dele af det nordlige USA og Canada om vinteren, og potentielt øgede hedebølger andre steder.
• Tropisk cyklonaktivitet:
  
  • Atlanterhavsbassinet: El Niño undertrykker typisk orkanaktiviteten i Atlanterhavet. Den ændrede atmosfæriske cirkulation øger den vertikale vindforskydning på tværs af den vigtigste tropiske udviklingsregion, hvilket gør det sværere for tordenvejr at organisere sig til orkaner.
  • Stillehavsbassin: Omvendt øger El Niño ofte den tropiske cyklonaktivitet i den østlige og centrale del af Stillehavet, da det varmere vand giver mere energi, og de atmosfæriske forhold bliver mere gunstige for stormdannelse.
• Påvirkning af marine økosystemer:
  
  • Langs Sydamerikas vestkyst reduceres tilførslen af næringsstoffer fra dybhavet til overfladen drastisk, når El Niño undertrykker opstrømningen af koldt vand. Det påvirker fytoplankton, som er grundlaget for havets fødekæde, hvilket fører til nedgang i fiskebestandene (som ansjoser) og påvirker det lokale fiskeri og de fuglebestande, der er afhængige af disse fisk.

Bjerknes' feedback-loop: At sætte strøm til svingningen

Selv om de første små ændringer kan forstyrre systemet, er den positive feedback-loop, der er kendt som Bjerknes-feedback, opkaldt efter meteorologen Jacob Bjerknes, som først beskrev forbindelsen mellem El Niño og den sydlige oscillation, nøglen til vækst og vedligeholdelse af El Niño-begivenheder. Det illustrerer, hvordan havet og atmosfæren forstærker hinanden:

1. Indledende anomali: Der sker en lille svækkelse af passatvindene (måske på grund af tilfældige atmosfæriske variationer).
2. Havets reaktion: De svækkede vinde reducerer presset mod vest på havoverfladen. Varmt vand, som var ophobet i vest, strømmer mod øst, og termoklinen (grænsen mellem varmt overfladevand og koldt dybt vand) bliver dybere i øst og lavere i vest. Opstrømning af koldt vand i øst undertrykkes.
3. SST-anomali: Den østlige bevægelse af varmt vand og undertrykt upwelling får havoverfladetemperaturen i det centrale og østlige Stillehav til at stige betydeligt over det normale.
4. Atmosfærisk respons på SST'er: De varmere SST'er i øst fører til øget fordampning, konvektion og en forskydning af den atmosfæriske lavtrykszone mod øst.
5. Vindens reaktion på tryk: Det østlige skift i det atmosfæriske trykmønster svækker passatvindene yderligere (eller får dem endda til at vende), fordi den trykgradient, der driver dem, reduceres.

Denne cyklus (svækkede vinde→varmt vand flytter mod øst/opstrømning undertrykt→det østlige Stillehav varmes op→konvektion flytter mod øst→tryksgradient svækkes→yderligere svækkede vinde) er en positiv feedback-loop. Hvert trin forstærker det foregående, så de første små anomalier kan vokse til en storstilet El Niño-begivenhed.

Bjerknes-feedback er afgørende for intensiveringen af El Niño. Den overvindes dog i sidste ende af andre processer, herunder refleksion af havbølger (som Rossby-bølger fra den vestlige grænse), der hjælper med til sidst at gøre termoklinen i øst overfladisk og afslutte den varme fase. 

Det kan nogle gange føre til en overgang til den kolde fase af ENSO, La Niña, hvor de modsatte oceaniske og atmosfæriske forhold hersker, og Walker-cirkulationen er stærkere end normalt.

Hvorfor det er afgørende at forstå El Niño

På grund af dens vidtrækkende indflydelse er overvågning og forståelse af El Niño afgørende for samfund verden over. Evnen til at forudsige starten og intensiteten af El Niño-begivenheder giver mulighed for bedre beredskab i sektorer, der er sårbare over for klimavariationer, såsom landbrug, forvaltning af vandressourcer, reduktion af katastroferisici og folkesundhed. 

El Niño er en naturlig del af klimasystemet, men igangværende forskning undersøger, hvordan klimaforandringer kan påvirke karakteristika, hyppighed eller intensitet af ENSO-begivenheder i fremtiden, hvilket gør fortsat overvågning og videnskabelig undersøgelse af dette kraftfulde fænomen vigtigere end nogensinde.