Egy erőteljes globális éghajlati tényező
Az El Niño egy kiemelkedő és természetesen előforduló éghajlati minta, amelyet a Csendes-óceán középső és keleti trópusi részén a tenger felszíni hőmérsékletének jelentős felmelegedése jellemez. Ez az El Niño-Déli Oszcilláció (ENSO) néven ismert nagyobb, ciklikus jelenség meleg fázisa. Az ENSO az éghajlati minták évenkénti változékonyságának legjelentősebb forrása az egész világon, amely az időjárást, az ökoszisztémákat és a gazdaságokat messze a Csendes-óceán medencéjén túl is befolyásolja.
Történelmileg az "El Niño" kifejezést (spanyolul "Krisztus gyermeke") a perui és ecuadori partok mentén élő halászok használták a meleg óceáni áramlás leírására, amely jellemzően december körül jelent meg. Érkezése gyakran rossz halászati feltételekkel esett egybe. Idővel a tudósok felismerték, hogy ez a helyi felmelegedés egy sokkal nagyobb, összefüggő óceáni és légköri ingadozás része, amelynek széleskörű globális hatásai vannak, és az "El Niño" kifejezést vették át ennek az oszcillációnak a meleg fázisára.
Az El Niño mechanikája: Egy összekapcsolt óceán-légkör rendszer
Az El Niño viselkedése alapvetően a Csendes-óceán és a légkör közötti dinamikus kölcsönhatáshoz kapcsolódik. Az El Niño megértéséhez először is hasznos, ha megvizsgáljuk a trópusi Csendes-óceánra jellemző körülményeket.
Semleges (nem ENSO) vagy La Niña körülmények között:
- Kereskedelmi szelek: Erős keleti passzátszelek uralkodnak, amelyek következetesen a Csendes-óceán keleti része feletti magasnyomású régióból a melegebb nyugati Csendes-óceán feletti alacsonynyomású régió felé fújnak.
- Óceáni hőeloszlás: Ezek az erős szelek hatalmas mennyiségű meleg felszíni vizet tolnak nyugat felé. Ennek hatására a Csendes-óceán nyugati részén a meleg felszíni réteg (vegyes réteg) mélyül, míg a Csendes-óceán keleti részén a meleg felszíni víz elvonul, és a felszínre emelkedik a hűvösebb, mélyebb víz - ezt a folyamatot nevezik feláramlásnak. Ez jelentős különbséget eredményez a tenger felszíni hőmérsékletében a trópusi Csendes-óceánban: nyugaton (Indonézia és Ausztrália közelében) sokkal melegebb, keleten (Dél-Amerika közelében) pedig hűvösebb a víz. A Csendes-óceán nyugati részén a tengerszint is jellemzően magasabb a meleg víz felhalmozódása miatt.
- Légköri konvekció: A Csendes-óceán nyugati részének legmelegebb vize jelentős párolgást és légköri konvekciót (emelkedő levegő) okoz, ami gyakori zivatarokhoz és heves esőzésekhez vezet ebben a régióban.
- Walker forgalom: Ez a hőmérséklet- és nyomásgradiens hajtja a Walker-körforgás néven ismert nagyléptékű légköri cirkulációs cellát. A levegő a meleg, alacsony nyomású nyugati Csendes-óceán fölé emelkedik, nagy magasságban kelet felé áramlik, a hűvösebb, magas nyomású keleti Csendes-óceán fölé süllyed, és a felszín közelében passzátszelek formájában nyugat felé tér vissza.
El Niño esemény idején:
- Gyengülő passzátszelek: Az El Niño jellemzője a keleti passzátszelek jelentős és tartós gyengülése vagy akár megfordulása a Csendes-óceán középső és keleti trópusi részén.
- Melegvíz-eltolódás: A szélerősség csökkenésével a Csendes-óceán nyugati részén korábban felhalmozódott meleg víz elkezd kelet felé áramlani az Egyenlítő mentén. Ez a mozgás gyakran óceáni hullámokkal (különösen Kelvin-hullámokkal) jár együtt, amelyek kelet felé terjednek a felszín alatt, elmélyítve a meleg vegyes réteget és elnyomva a hideg víz feláramlását a Csendes-óceán keleti részén.
- Megváltozott hőmérsékleti gradiens: Ahogy a meleg víz kelet felé terjed, a Csendes-óceán trópusi részén a kelet-nyugati irányú erős SST-gradiens jelentősen csökken, sőt megfordul. A Csendes-óceán keleti és középső része az átlagosnál jóval melegebbé válik, míg a Csendes-óceán nyugati része kissé hűvösebbé válhat.
- A konvekció eltolódása: A legmelegebb víz régiója és így a légköri konvekció és zivatartevékenység elsődleges területe a Csendes-óceán nyugati részéből kelet felé tolódik a Csendes-óceán középső vagy akár keleti részébe. Ez az eltolódás kritikus jelentőségű, mivel megváltoztatja az energiaeloszlást a légkörben.
- Megzavarta a járókelő keringését: A felszálló levegő keletre tolódása és a kelet-nyugati nyomásgradiens gyengülése miatt a Walker-keringési cella gyengül, ellaposodik vagy kelet felé tolódik. A nyugaton felszálló levegő és a keleten süllyedő levegő tipikus mintázata alapvetően megváltozik.
Az El Niño globális időjárási és éghajlati hatásai
Az El Niño idején a Csendes-óceán egyenlítői részén bekövetkező hatalmas hőeloszlás és a légköri cirkuláció ezt követő változásai olyan hullámhatásokat váltanak ki, amelyek az egész világon befolyásolják az időjárási és éghajlati mintákat - ez a jelenség az úgynevezett telekapcsolódások.
- Csapadékváltozás:
- Megnövekedett csapadékmennyiség és árvíz: A kelet felé eltolt konvekciós zóna közelében lévő régiók, mint például Ecuador és Peru egyenlítői partvidéke, Dél-Amerika északi részei, és télen gyakran az Egyesült Államok déli részei, az átlagosnál több csapadékot kapnak, ami néha súlyos áradásokhoz vezet.
- Aszály és szárazság: A Csendes-óceán nyugati részén jellemzően emelkedő levegő (mint Indonézia, Ausztrália és Délkelet-Ázsia egyes részei) vagy máshol süllyedő levegő (India egyes részei, Afrika déli részei és Brazília északkeleti része) hatására gyakran jelentősen szárazabb körülmények és aszály tapasztalhatók, ami növeli az erdőtüzek kockázatát és hatással van a mezőgazdaságra.
- Hőmérsékleti anomáliák:
- Az El Niño-évek gyakran magasabb globális átlaghőmérséklettel járnak együtt, mivel a melegebb Csendes-óceán keleti vizéből a légkörbe jutó hatalmas mennyiségű hő jelentősen hozzájárul a globális hőháztartáshoz.
- Regionális szinten az El Niño az átlagosnál melegebb hőmérsékletet eredményezhet számos területen, beleértve az Egyesült Államok északi részén és Kanadában a téli időszakban, és más helyeken potenciálisan megnövekedett hőhullámokat okozhat.
- Trópusi ciklonok aktivitása:
- Atlanti-óceáni medence: Az El Niño általában elnyomja a hurrikántevékenységet az Atlanti-óceánon. A megváltozott légköri cirkuláció növeli a függőleges szélnyírást a fő trópusi fejlődési régióban, ami megnehezíti a zivatarok hurrikánná szerveződését.
- Csendes-óceáni medence: Ezzel szemben az El Niño gyakran fokozza a trópusi ciklonok aktivitását a Csendes-óceán keleti és középső medencéjében, mivel a melegebb víz több energiát biztosít, és a légköri feltételek kedvezőbbé válnak a viharok kialakulásához.
- A tengeri ökoszisztémákra gyakorolt hatások:
- Dél-Amerika nyugati partvidéke mentén az El Niño idején a hideg víz feláramlásának elfojtása drámaian csökkenti a mélyből a felszínre jutó tápanyagok mennyiségét. Ez hatással van a fitoplanktonra, a tengeri táplálékhálózat alapjára, ami a halállomány (például a szardella) csökkenéséhez vezet, és hatással van a helyi halászatra és az e halakra támaszkodó madárpopulációkra.
A Bjerknes-féle visszacsatolási hurok: Az oszcilláció működtetése
Bár a kezdeti kis változások megzavarhatják a rendszert, az El Niño események növekedésének és fenntartásának kulcsa a Bjerknes-visszacsatolás néven ismert pozitív visszacsatolás, amely Jacob Bjerknes meteorológusról kapta a nevét, aki először írta le az El Niño és a Déli Oszcilláció közötti kapcsolatot. Azt szemlélteti, hogy az óceán és a légkör hogyan erősítik egymást:
- Kezdeti anomália: A passzátszelek enyhe gyengülése következik be (talán a véletlenszerű légköri változások miatt).
- Óceáni válasz: A meggyengült szelek csökkentik az óceán felszínének nyugati irányú nyomását. A nyugaton felgyülemlett meleg víz kelet felé áramlik, és a termoklinika (a meleg felszíni víz és a hideg mélyvíz közötti határvonal) keleten mélyül, nyugaton pedig sekélyebbé válik. A hideg víz feláramlása keleten elfojtódik.
- SST-anomália: A meleg víz keleti irányú mozgása és az elfojtott feláramlás miatt a Csendes-óceán középső és keleti részén a tenger felszíni hőmérséklete jelentősen a normális felett emelkedik.
- A légkör reagálása az SST-re: A keleti melegebb SST-értékek fokozott párolgáshoz, konvekcióhoz és a légköri alacsony nyomású zóna kelet felé történő eltolódásához vezetnek.
- Szélre adott válasz a légnyomásnak: A légköri nyomásmintázat keleti irányú eltolódása tovább gyengíti a passzátszeleket (vagy akár meg is fordítja azokat), mivel az őket mozgató nyomásgradiens csökken.
Ez a ciklus (gyengülő szelek→meleg víz keletre tolódik/felhajtóerő elnyomása→A Csendes-óceán keleti része felmelegszik→Konvekció keletre tolódik→A nyomásgradiens gyengül→Újabb gyengülő szelek) egy pozitív visszacsatolásos ciklus. Minden egyes lépés megerősíti az előzőt, lehetővé téve, hogy a kezdeti kis anomáliák nagyszabású El Niño eseménnyé nőjék ki magukat.
A Bjerknes-visszacsatolás kulcsfontosságú az El Niño erősödésében. Ezt azonban végül más folyamatok, többek között az óceáni hullámok (például a nyugati határról érkező Rossby-hullámok) visszaverődése révén legyőzik, ami végül segít a termoklinika keleti sekélyebbé válásában és a meleg fázis befejezésében.
Ez néha átmenetet jelenthet az ENSO hideg fázisába, a La Niñába, ahol ellentétes óceáni és légköri viszonyok uralkodnak, és a Walker-keringés a szokásosnál erősebb.
Miért kulcsfontosságú az El Niño megértése
Tekintettel az El Niño messzemenő hatására, az El Niño megfigyelése és megértése létfontosságú a társadalmak számára világszerte. Az El Niño események kezdetének és intenzitásának előrejelzése lehetővé teszi a jobb felkészültséget az éghajlati változékonysággal szemben érzékeny ágazatokban, mint például a mezőgazdaság, a vízkészletgazdálkodás, a katasztrófakockázat csökkentése és a közegészségügy.
Bár az El Niño az éghajlati rendszer természetes része, a folyamatban lévő kutatások azt vizsgálják, hogy az éghajlatváltozás hogyan befolyásolhatja az ENSO-jelenségek jellemzőit, gyakoriságát vagy intenzitását a jövőben, ami minden eddiginél fontosabbá teszi e nagyhatású jelenség folyamatos nyomon követését és tudományos vizsgálatát.
