Voimakas maailmanlaajuinen ilmastovaikuttaja
El Niño on merkittävä ja luonnossa esiintyvä ilmastomalli, jolle on ominaista meren pintalämpötilan merkittävä lämpeneminen trooppisen Tyynenmeren keski- ja itäosissa. Se on lämpimämpi vaihe laajemmassa, syklisessä ilmiössä, joka tunnetaan nimellä El Niño-Southern Oscillation (ENSO). ENSO on merkittävin ilmastomallien vuosittaisen vaihtelun lähde kaikkialla maailmassa, ja se vaikuttaa säähän, ekosysteemeihin ja talouteen kaukana Tyynenmeren altaan ulkopuolella.
Historiallisesti Perun ja Ecuadorin rannikoiden kalastajat käyttivät termiä "El Niño" (espanjaksi "Kristuslapsi") kuvaamaan lämmintä merivirtausta, joka esiintyi yleensä joulukuun tienoilla. Sen saapuminen osui usein samaan aikaan huonojen kalastusolosuhteiden kanssa. Ajan myötä tutkijat ymmärsivät, että tämä paikallinen lämpeneminen oli osa paljon laajempaa, toisiinsa kytkeytyvää valtamerten ja ilmakehän vaihtelua, jolla oli laajoja maailmanlaajuisia vaikutuksia, ja ottivat El Niño -nimityksen käyttöön viittaamaan tämän vaihtelun lämpimään vaiheeseen.
El Niñon mekaniikka: Meri-ilmakehä-kytkentäjärjestelmä
El Niño -ilmiön käyttäytyminen liittyy olennaisesti Tyynenmeren ja ilmakehän väliseen dynaamiseen vuorovaikutukseen. El Niñon ymmärtämiseksi on hyödyllistä tarkastella ensin trooppisen Tyynenmeren tyypillisiä olosuhteita.
Neutraaleissa (ei-ENSO) tai La Niña -olosuhteissa:
- Pasaatituulet: Vallitsevat voimakkaat itäiset pasaatituulet, jotka puhaltavat johdonmukaisesti itäisen Tyynenmeren yläpuolella sijaitsevalta korkeapainealueelta kohti lämpimämmän läntisen Tyynenmeren yläpuolella sijaitsevaa matalapainealuetta.
- Valtamerten lämmön jakautuminen: Nämä voimakkaat tuulet työntävät valtavia määriä lämmintä pintavettä länteen. Tämä aiheuttaa lämpimän pintakerroksen (sekoittuneen kerroksen) syvenemisen läntisellä Tyynellämerellä, kun taas itäisellä Tyynellämerellä lämmin pintavesi vetäytyy pois, jolloin viileämpi, syvempi vesi nousee pintaan - tätä prosessia kutsutaan nousuvedeksi. Tämä aiheuttaa huomattavia eroja trooppisen Tyynenmeren merenpinnan lämpötiloissa: lännessä (Indonesian ja Australian lähellä) on paljon lämpimämpää vettä ja idässä (Etelä-Amerikan lähellä) viileämpää vettä. Myös merenpinta on tyypillisesti korkeammalla läntisellä Tyynellämerellä lämpimän veden kerääntymisen vuoksi.
- Ilmakehän konvektio: Läntisen Tyynenmeren lämpimimmät vedet aiheuttavat merkittävää haihtumista ja ilmakehän konvektiota (nousevaa ilmaa), mikä johtaa usein ukkosmyrskyihin ja rankkasateisiin tällä alueella.
- Walkerin liikkeeseen: Tämä lämpötila- ja painegradientti ohjaa laajamittaista ilmakehän kiertosolua, jota kutsutaan Walkerin kiertokuluksi. Ilma nousee lämpimän, matalapaineisen läntisen Tyynenmeren yläpuolelle, virtaa korkealla itään, vajoaa viileämmän, korkeapaineisen itäisen Tyynenmeren yläpuolelle ja palaa länteen pinnan läheisyyteen pasaatituulten muodossa.
El Niño -tapahtuman aikana:
- Heikentyvät pasaatituulet: El Niñon tunnusmerkki on itäisten pasaatituulten merkittävä ja jatkuva heikkeneminen tai jopa kääntyminen itäiseen suuntaan trooppisen Tyynenmeren keski- ja itäosissa.
- Lämpimän veden siirtyminen: Tuulenpainon vähentyessä Tyynenmeren länsiosaan aiemmin kerääntynyt lämmin vesi alkaa siirtyä itään päiväntasaajaa pitkin. Tämä liike liittyy usein valtameriaaltoihin (erityisesti Kelvin-aaltoihin), jotka etenevät itään pinnan alapuolella, syventävät lämmintä sekoittunutta kerrosta ja tukahduttavat kylmän veden nousua itäisellä Tyynellämerellä.
- Muuttunut lämpötilagradientti: Lämpimän veden levittäytyessä itään trooppisen Tyynenmeren voimakas itä-länsi-suuntainen lämpötilagradientti pienenee merkittävästi tai jopa kääntyy päinvastaiseksi. Itäinen ja keskinen Tyynimeri lämpenevät huomattavasti keskimääräistä lämpimämmiksi, kun taas läntinen Tyynimeri saattaa viilentyä hieman.
- Konvektion siirtyminen: Lämpimän veden alue ja siten ilmakehän konvektion ja ukkoskuurojen pääalue siirtyy itään Tyynenmeren länsiosasta Tyynenmeren keskiosaan tai jopa itäosaan. Tämä siirtymä on kriittinen, koska se muuttaa energian jakautumista ilmakehässä.
- Kävelijän verenkierron häiriöt: Nousevan ilman siirtyminen itään ja itä-länsisuuntaisen painegradientin heikkeneminen aiheuttavat Walkerin kiertosolun heikkenemisen, litistymisen tai siirtymisen itään. Tyypillinen malli, jossa ilma nousee lännessä ja ilma vajoaa idässä, muuttuu perusteellisesti.
El Niñon maailmanlaajuiset sää- ja ilmastovaikutukset
Lämmön massiivinen uudelleenjakautuminen päiväntasaajan Tyynellämerellä ja sitä seuraavat muutokset ilmakehän kiertokulussa El Niñon aikana vaikuttavat sää- ja ilmastomalleihin kaikkialla maailmassa - ilmiö tunnetaan nimellä teleyhteydet.
- Sademäärän muutokset:
- Lisääntyneet sateet ja tulvat: Alueet, jotka ovat lähellä itään siirtynyttä konvektiovyöhykettä, kuten Ecuadorin ja Perun päiväntasaajan rannikot, Etelä-Amerikan pohjoisosat ja usein Yhdysvaltojen eteläiset alueet talvella, saavat yleensä keskimääräistä enemmän sateita, mikä johtaa joskus vakaviin tulviin.
- Kuivuus ja kuivuus: Tyynenmeren länsiosan nousevan ilman vaikutuksen alaisina olevilla alueilla (kuten Indonesiassa, Australiassa ja osassa Kaakkois-Aasiaa) tai muualla laskevan ilman vaikutuksen alaisina olevilla alueilla (osassa Intiaa, eteläisessä Afrikassa ja Koillis-Brasiliassa) vallitsee usein huomattavan kuivia olosuhteita ja kuivuutta, mikä lisää maastopalojen riskiä ja vaikuttaa maatalouteen.
- Lämpötilan poikkeamat:
- El Niño -vuosiin liittyy usein korkeampia maapallon keskilämpötiloja, sillä lämpimämmistä itäisen Tyynenmeren vesistä ilmakehään vapautuva valtava määrä lämpöä vaikuttaa merkittävästi maapallon lämpöbudjettiin.
- Alueellisesti El Niño voi johtaa keskimääräistä lämpimämpiin lämpötiloihin monilla alueilla, kuten osissa Pohjois-Yhdysvaltoja ja Kanadaa talvella, ja mahdollisesti lisääntyviin helleaaltoihin muualla.
- Trooppisen syklonin aktiivisuus:
- Atlantin allas: El Niño hillitsee yleensä hurrikaanitoimintaa Atlantin valtamerellä. Muuttunut ilmakehän kiertoliike lisää pystysuuntaista tuulileikkausta trooppisen kehityksen pääalueella, mikä vaikeuttaa ukkosmyrskyjen organisoitumista hurrikaaneiksi.
- Tyynenmeren allas: Lämpimät vedet tuottavat enemmän energiaa ja ilmakehän olosuhteet muuttuvat myrskynmuodostukselle suotuisammiksi, joten El Niño lisää usein trooppisten syklonien aktiivisuutta itäisellä ja keskisellä Tyynenmeren alueella.
- Vaikutukset meriekosysteemeihin:
- Etelä-Amerikan länsirannikolla kylmän veden nousuveden tyrehtyminen El Niñon aikana vähentää dramaattisesti ravinteiden saantia syvänmeren syvyyksistä pintaan. Tämä vaikuttaa kasviplanktoniin, joka on meren ravintoverkon perusta, ja johtaa kalakantojen (kuten sardellin) vähenemiseen ja vaikuttaa paikalliseen kalastukseen ja lintupopulaatioihin, jotka ovat riippuvaisia näistä kaloista.
Bjerknesin palautesilmukka: Värähtelyn voimanlähteenä
Vaikka aluksi pienet muutokset voivat häiritä järjestelmää, Bjerknesin takaisinkytkentänä tunnettu positiivinen takaisinkytkentä, joka on nimetty meteorologi Jacob Bjerknesin mukaan, joka ensimmäisenä kuvasi El Niñon ja eteläisen värähtelyn välisen yhteyden, on avainasemassa El Niño -tapahtumien kasvussa ja ylläpidossa. Se havainnollistaa, miten valtameri ja ilmakehä vahvistavat toisiaan:
- Alkuperäinen poikkeama: Pasaatituulet heikkenevät hieman (ehkä ilmakehän satunnaisvaihtelujen vuoksi).
- Oceanicin vastaus: Heikentyneet tuulet vähentävät länteen suuntautuvaa työntövoimaa valtameren pinnalla. Lännessä kerääntynyt lämmin vesi nousee itään, ja lämpölinja (lämpimän pintaveden ja kylmän syvän veden välinen raja) syvenee idässä ja mataloituu lännessä. Kylmän veden nousu itään estyy.
- SST-anomalia: Lämpimän veden itään suuntautuva liike ja supistunut nousuvesi aiheuttavat merenpinnan lämpötilan nousun Tyynenmeren keski- ja itäosassa huomattavasti normaalia korkeammaksi.
- Ilmakehän reaktio SST-arvoihin: Lämpimät lämpöasteet idässä johtavat haihdunnan ja konvektion lisääntymiseen sekä ilmakehän matalapainealueen siirtymiseen itään.
- Tuulten reagointi paineeseen: Ilmakehän painekuvion siirtyminen itään heikentää pasaatituulten voimakkuutta entisestään (tai jopa kääntää ne päinvastaisiksi), koska niitä ohjaava painegradientti pienenee.
Tämä sykli (Heikentyneet tuulet→lämmin vesi siirtyy itään / nousuvesi tukahdutetaan→Tyynenmeren itäosa lämpenee→ Konvektio siirtyy itään→Painegradientti heikkenee→Tuulet heikkenevät entisestään) on positiivinen takaisinkytkentä. Jokainen vaihe vahvistaa edellistä, jolloin alun perin pienet poikkeamat voivat kasvaa laajamittaiseksi El Niño -ilmiöksi.
Bjerknesin palaute on ratkaisevan tärkeä El Niñon voimistumisen kannalta. Se kuitenkin lopulta voitetaan muilla prosesseilla, kuten valtameriaaltojen (kuten Rossby-aaltojen) heijastumisella länsirajalta, mikä auttaa lopulta mataloittamaan lämpölinjaa idässä ja lopettamaan lämpimän vaiheen.
Tämä voi joskus johtaa siirtymiseen ENSO:n kylmään vaiheeseen, La Niñaan, jossa vallitsevat vastakkaiset valtameri- ja ilmakehäolosuhteet ja Walkerin kiertokulku on normaalia voimakkaampi.
Miksi El Niñon ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää
El Niñon kauaskantoisen vaikutuksen vuoksi sen seuranta ja ymmärtäminen on elintärkeää yhteiskunnille kaikkialla maailmassa. Kyky ennustaa El Niño -ilmiöiden puhkeamista ja voimakkuutta mahdollistaa paremman varautumisen ilmaston vaihteluille alttiilla aloilla, kuten maataloudessa, vesivarojen hallinnassa, katastrofiriskien vähentämisessä ja kansanterveydessä.
Vaikka El Niño on luonnollinen osa ilmastojärjestelmää, meneillään olevassa tutkimuksessa selvitetään, miten ilmastonmuutos voi vaikuttaa ENSO-ilmiöiden ominaisuuksiin, esiintymistiheyteen tai voimakkuuteen tulevaisuudessa, minkä vuoksi tämän voimakkaan ilmiön jatkuva seuranta ja tieteellinen tutkimus on tärkeämpää kuin koskaan.
