Võimas ülemaailmne kliimamõjutaja
El Niño on silmapaistev ja looduslikult esinev kliimamudel, mida iseloomustab merepinna temperatuuri märkimisväärne soojenemine Vaikse ookeani kesk- ja idapoolses troopikas. See on suurema tsüklilise nähtuse, mida tuntakse kui El Niño-Southern Oscillation (ENSO), soe faas. ENSO kujutab endast kõige olulisemat allikat, mis põhjustab aastast aastasse muutuvaid kliimamustreid kogu maailmas, mõjutades ilma, ökosüsteeme ja majandust kaugel väljaspool Vaikse ookeani basseini.
Ajalooliselt kasutasid terminit "El Niño" (hispaania keeles "Kristuse laps") Peruu ja Ecuadori rannikuäärsed kalurid, et kirjeldada sooja ookeanivoolu, mis ilmus tavaliselt detsembri paiku. Selle saabumine langes sageli kokku halbade kalapüügitingimustega. Aja jooksul tunnistasid teadlased, et see kohalik soojenemine on osa palju suuremast, omavahel seotud ookeanilisest ja atmosfäärilisest kõikumisest, millel on laialdane ülemaailmne mõju, ning võtsid kasutusele sõna "El Niño", et viidata selle võnkumise soojale faasile.
El Niño mehaanika: Ookeani ja atmosfääri vaheline süsteem
El Niño käitumine on põhimõtteliselt seotud Vaikse ookeani ja selle kohal oleva atmosfääri vahelise dünaamilise koostoimega. El Niño mõistmiseks on kasulik kõigepealt vaadelda tüüpilisi tingimusi troopilises Vaikses ookeanis.
Neutraalsetes (mitte-ENSO) või La Niña tingimustes:
- Kahepoolsed tuuled: Valitsevad tugevad idapassaadid, mis puhuvad püsivalt Vaikse ookeani idaosa kohal asuvast kõrgrõhualast madalrõhuala suunas soojema Vaikse ookeani lääneosa kohal.
- Ookeani soojuse jaotumine: Need tugevad tuuled lükkavad suuri koguseid sooja pinnavett lääne suunas. See põhjustab Vaikse ookeani lääneosas sooja pinnakihi (segukihi) süvenemist, samas kui Vaikse ookeani idaosas tõmbub soe pinnavesi eemale, võimaldades jahedama ja sügavama vee tõusmist pinnale - seda protsessi nimetatakse tõusuks. See tekitab troopilises Vaikse ookeani piirkonnas märkimisväärse erinevuse merepinnatemperatuurides, kusjuures lääneosas (Indoneesia ja Austraalia lähedal) on vesi palju soojem ja idaosas (Lõuna-Ameerika lähedal) jahedam. Selle sooja vee kogunemise tõttu on ka merepinna tase Vaikse ookeani lääneosas tavaliselt kõrgem.
- Atmosfääriline konvektsioon: Kõige soojemad veed Vaikse ookeani lääneosas soodustavad märkimisväärset aurustumist ja atmosfääri konvektsiooni (tõusev õhk), mis põhjustab selles piirkonnas sagedasi äikesetormi ja tugevaid vihmasadusid.
- Walkeri ringlus: See temperatuuri- ja rõhugradient juhib laiaulatuslikku atmosfääri tsirkulatsioonirakku, mida tuntakse Walkeri tsirkulatsioonina. Õhk tõuseb sooja, madala rõhuga Vaikse ookeani lääneosa kohale, voolab kõrgustel ida poole, vajub jahedama, kõrge rõhuga Vaikse ookeani idaosa kohale ja pöördub passaadituulena tagasi lääne poole maapinna lähedal.
El Niño sündmuse ajal:
- nõrgenevad pasktuuled: El Niño tunnuseks on idapassiivi tuulte märkimisväärne ja püsiv nõrgenemine või isegi pöördumine Vaikse ookeani kesk- ja idapoolses troopilises piirkonnas.
- Sooja vee nihkumine: Tuulepinge vähenemise tõttu hakkab varem Vaikse ookeani lääneosas kuhjunud soe vesi piki ekvaatorit ida poole paiskuma. See liikumine on sageli seotud ookeanilainete (eriti Kelvini lainete) levikuga ida poole pinna all, mis süvendab sooja segukihti ja pärsib külma vee tõusu Vaikse ookeani idaosas.
- Muutunud temperatuurigradient: Kuna soe vesi levib ida suunas, väheneb tugev ida-läänesuunaline temperatuurigradient troopilises Vaikses ookeanis märkimisväärselt või isegi pöördub vastupidiseks. Vaikse ookeani ida- ja keskosa muutub keskmisest palju soojemaks, samas kui Vaikse ookeani lääneosa võib muutuda veidi jahedamaks.
- Konvektsiooni nihkumine: Kõige soojema vee piirkond ja seega peamine atmosfääri konvektsiooni ja äikesetegevuse piirkond nihkub Vaikse ookeani lääneosast Vaikse ookeani kesk- või isegi idaosa suunas. See nihe on kriitiline, sest see muudab energia jaotust atmosfääris.
- Häiritud kõndijate ringlus: Tõusva õhu nihkumine ida suunas ja ida-lääne rõhugradiendi nõrgenemine põhjustavad Walkeri tsirkulatsiooni raku nõrgenemise, lamedamaks muutumise või nihkumise ida suunas. Tüüpiline muster, mille kohaselt tõuseb õhk läänes ja vajub idas, muutub põhjalikult.
El Niño ülemaailmne mõju ilmastikule ja kliimale
El Niño ajal toimuv massiline soojuse ümberjaotumine Vaikse ookeani ekvaatorialal ja sellest tulenevad muutused atmosfääri tsirkulatsioonis mõjutavad ilmastikumustreid kogu maailmas - see on nähtus, mida tuntakse kui telekoostööd.
- Sademete muutused:
- Suurenenud sademete hulk ja üleujutused: Ida suunas nihkunud konvektsioonivööndi lähedal asuvad piirkonnad, nagu Ecuadori ja Peruu ekvatoriaalrannik, Lõuna-Ameerika põhjaosa ja talvel sageli Ameerika Ühendriikide lõunapoolsed alad, kipuvad saama keskmisest rohkem vihma, mis mõnikord põhjustab tõsiseid üleujutusi.
- Põud ja kuivus: Piirkonnad, mis on tavaliselt Vaikse ookeani lääneosas tõusva õhu mõju all (nagu Indoneesia, Austraalia ja osa Kagu-Aasiast) või mida mõjutab langev õhk mujal (osa Indiast, Aafrika lõunaosa ja Brasiilia kirdeosa), kogevad sageli märkimisväärselt kuivemaid tingimusi ja põuda, mis suurendab metsatulekahjude ohtu ja mõjutab põllumajandust.
- Temperatuuri anomaaliad:
- El Niño aastad on sageli seotud kõrgemate globaalsete keskmiste temperatuuridega, sest suur hulk soojuse vabanemist Vaikse ookeani idaosa soojematest vetest atmosfääri aitab oluliselt kaasa globaalsele soojuse eelarvele.
- Piirkondlikult võib El Niño põhjustada paljudes piirkondades, sealhulgas Ameerika Ühendriikide põhjaosas ja Kanadas talvel keskmisest soojemaid temperatuure ning potentsiaalselt suuremaid kuumalained teistes kohtades.
- Troopiliste tsüklonite aktiivsus:
- Atlandi bassein: El Niño pärsib tavaliselt orkaanide aktiivsust Atlandi ookeanis. Muutunud atmosfääritsirkulatsioon suurendab vertikaalset tuulepuhangut üle peamise troopilise arengu piirkonna, mis raskendab äikesetormide orkaanideks organiseerumist.
- Vaikse ookeani vesikond: Seevastu El Niño suurendab sageli troopiliste tsüklonite aktiivsust Vaikse ookeani ida- ja keskosas, kuna soojemad veed annavad rohkem energiat ja atmosfääritingimused muutuvad tormi tekkimiseks soodsamaks.
- Mõju mere ökosüsteemidele:
- Lõuna-Ameerika läänerannikul vähendab El Niño ajal toimuv külma vee tõusu allasurumine järsult toitainete juurdevoolu sügavast ookeanist pinnale. See mõjutab fütoplanktonit, mis on mere toiduvõrgu alus, mis viib kalade (nagu anšoovise) populatsioonide vähenemiseni ning mõjutab kohalikku kalandust ja linnupopulatsioone, mis sõltuvad nendest kaladest.
Bjerknesi tagasisideahel: Võnkumise käivitamine
Ehkki esialgsed väikesed muutused võivad süsteemi häirida, on El Niño sündmuste kasvamisel ja säilitamisel võtmetähtsusega positiivne tagasiside, mida tuntakse Bjerknesi tagasisidena ja mis on nime saanud meteoroloog Jacob Bjerknesi järgi, kes esimesena kirjeldas El Niño ja lõunapoolse võnkumise vahelist seost. See näitab, kuidas ookean ja atmosfäär üksteist tugevdavad:
- Esialgne anomaalia: toimub väike passiivsete tuulte nõrgenemine (võib-olla juhuslike atmosfäärimuutuste tõttu).
- Ookeani vastus: Nõrgenenud tuuled vähendavad ookeani läänepoolset survet. Läände kuhjunud soe vesi tõuseb itta ja termokliin (piir sooja pinnavee ja külma sügavvee vahel) süveneb idas ja madalneb läänes. Külma vee pealevool idas pidurdub.
- SST-anomaalia: sooja vee liikumine ida poole ja surutud tõusuvee tõttu tõuseb merepinna temperatuur Vaikse ookeani kesk- ja idaosas märkimisväärselt üle normi.
- Atmosfääri reaktsioon SST-le: Soojemad pikaleveninud idasuunalised temperatuurid põhjustavad suurenenud aurustumist, konvektsiooni ja atmosfääri madalrõhuvööndi nihkumist ida poole.
- Tuule reaktsioon rõhule: Atmosfääri rõhumustri nihkumine ida suunas nõrgestab veelgi pasatiive (või isegi põhjustab nende pöördumise), sest neid juhtiv rõhugradient väheneb.
See tsükkel (nõrgenenud tuuled→ soe vesi nihkub itta/üldvee allasurumine→Vaikse ookeani idaosa soojeneb→konvektsioon nihkub itta→rõhugradient nõrgeneb→täiendavalt nõrgenevad tuuled) on positiivne tagasiside tsükkel. Iga samm tugevdab eelmist, võimaldades algsetel väikestel anomaaliatel kasvada suuremahuliseks El Niño sündmuseks.
Bjerknesi tagasiside on El Niño intensiivistumise jaoks ülioluline. Siiski ületavad seda lõpuks teised protsessid, sealhulgas ookeanilainete (nagu Rossby lained läänepiirilt) peegeldumine, mis aitab lõpuks madalamaks muuta termokliini idas ja lõpetada sooja faasi.
See võib mõnikord viia üleminekuni ENSO külma faasi, La Niña, kus valitsevad vastupidised ookeanilised ja atmosfäärilised tingimused ning Walkeri tsirkulatsioon on tavalisest tugevam.
Miks El Niño mõistmine on ülioluline
Arvestades selle kaugeleulatuvat mõju, on El Niño seire ja mõistmine eluliselt tähtis ühiskonna jaoks kogu maailmas. Võime ennustada El Niño sündmuste algust ja intensiivsust võimaldab paremat valmisolekut kliimamuutuste suhtes tundlikes sektorites, nagu põllumajandus, veevarude haldamine, katastroofiohu vähendamine ja rahvatervis.
Kuigi El Niño on kliimasüsteemi loomulik osa, uuritakse praegu, kuidas kliimamuutused võivad mõjutada ENSO sündmuste omadusi, sagedust või intensiivsust tulevikus, mistõttu on selle võimsa nähtuse jätkuv jälgimine ja teaduslik uurimine tähtsam kui kunagi varem.
