Galingas pasaulinio klimato veiksnys
El Ninjo - tai ryškus ir natūralus klimato reiškinys, kuriam būdingas žymus jūros paviršiaus temperatūros atšilimas centrinėje ir rytinėje atogrąžų Ramiojo vandenyno dalyje. Tai yra didesnio ciklinio reiškinio, vadinamo El Ninjo ir pietų osciliacija (ENSO), šiltoji fazė. ENSO yra svarbiausias kasmetinio klimato svyravimo visame pasaulyje šaltinis, darantis įtaką orams, ekosistemoms ir ekonomikai toli už Ramiojo vandenyno baseino ribų.
Istoriškai terminą "El Ninjo" (ispaniškai "Kristaus kūdikis") Peru ir Ekvadoro pakrančių žvejai naudojo šiltajai vandenyno srovei, kuri paprastai atsirasdavo apie gruodžio mėn., apibūdinti. Jos atsiradimas dažnai sutapdavo su prastomis žvejybos sąlygomis. Ilgainiui mokslininkai pripažino, kad šis vietinis atšilimas yra daug didesnių, tarpusavyje susijusių vandenynų ir atmosferos svyravimų, turinčių platų pasaulinį poveikį, dalis, ir ėmė vartoti "El Ninjo" šiltajai šio svyravimo fazei žymėti.
El Nino mechanikos ypatumai: Susietoji vandenyno ir atmosferos sistema
El Ninjo elgesys iš esmės susijęs su dinamiška Ramiojo vandenyno ir atmosferos sąveika. Norint suprasti El Ninjo, pirmiausia pravartu aptarti tipiškas sąlygas atogrąžų Ramiajame vandenyne.
Neutraliomis (neENSO) arba La Ninjos sąlygomis:
- Pasauliniai vėjai: Vyrauja stiprūs rytų pasatai, nuolat pučiantys iš aukšto slėgio srities virš rytinės Ramiojo vandenyno dalies į žemo slėgio sritį virš šiltesnio vakarinio Ramiojo vandenyno dalies.
- Vandenynų šilumos pasiskirstymas: Šie stiprūs vėjai stumia didelius kiekius šilto paviršinio vandens į vakarus. Dėl to vakarinėje Ramiojo vandenyno dalyje gilėja šiltas paviršinis sluoksnis (mišrusis sluoksnis), o rytinėje Ramiojo vandenyno dalyje šiltas paviršinis vanduo atitraukiamas, todėl į paviršių iškyla vėsesnis, giliau esantis vanduo - šis procesas vadinamas bangavimu. Dėl to atogrąžų Ramiajame vandenyne labai skiriasi jūros paviršiaus temperatūra: vakaruose (prie Indonezijos ir Australijos) vanduo yra daug šiltesnis, o rytuose (prie Pietų Amerikos) - vėsesnis. Dėl tokio šilto vandens susikaupimo vakarinėje Ramiojo vandenyno dalyje jūros lygis taip pat paprastai būna aukštesnis.
- Atmosferos konvekcija: Šilčiausi vandenys vakarinėje Ramiojo vandenyno dalyje skatina didelį garavimą ir atmosferos konvekciją (kylantį orą), todėl šiame regione dažnai kyla perkūnijos ir gausūs krituliai.
- "Walker" apyvarta: Šis temperatūros ir slėgio gradientas lemia didelio masto atmosferos cirkuliaciją, vadinamą Walkerio cirkuliacija. Oras kyla virš šilto, žemo slėgio vakarų Ramiojo vandenyno, dideliame aukštyje teka į rytus, grimzta virš vėsesnio, aukšto slėgio rytinio Ramiojo vandenyno ir grįžta į vakarus netoli paviršiaus kaip pasatai.
El Nino reiškinio metu:
- Silpnėjantys pasatai: El Ninjo požymis yra žymus ir ilgalaikis rytinių pasatų vėjų susilpnėjimas ar net pasikeitimas centrinėje ir rytinėje Ramiojo vandenyno atogrąžų dalyje.
- Šilto vandens pokytis: Sumažėjus vėjo apkrovai, šiltas vanduo, anksčiau susikaupęs vakarinėje Ramiojo vandenyno dalyje, pradeda slinkti į rytus palei ekvatorių. Šis judėjimas dažnai susijęs su vandenyno bangomis (ypač Kelvino bangomis), sklindančiomis į rytus po paviršiumi, kurios gilina šiltąjį mišrųjį sluoksnį ir slopina šaltojo vandens plūdimą rytinėje Ramiojo vandenyno dalyje.
- Pakitęs temperatūros gradientas: Kadangi šiltas vanduo plinta į rytus, stiprus rytų-vakarų SST gradientas atogrąžų Ramiajame vandenyne gerokai sumažėja arba net pasikeičia. Rytinė ir centrinė Ramiojo vandenyno dalis tampa daug šiltesnė nei vidutiniškai, o tolimuosiuose Ramiojo vandenyno vakaruose gali būti šiek tiek vėsiau.
- Konvekcijos poslinkis: Šilčiausio vandens regionas, taigi ir pagrindinė atmosferos konvekcijos ir audrų aktyvumo zona, iš vakarinės Ramiojo vandenyno dalies pasislenka į rytus, iš vakarinės Ramiojo vandenyno dalies į centrinę ar net rytinę Ramiojo vandenyno dalį. Šis poslinkis yra labai svarbus, nes keičiasi energijos pasiskirstymas atmosferoje.
- Sutrikusi vaikštynės cirkuliacija: Dėl kylančio oro poslinkio į rytus ir silpnėjančio rytų-vakarų slėgio gradiento Walkerio cirkuliacijos ląstelė susilpnėja, suplonėja arba pasislenka į rytus. Įprastinis kylančio oro modelis vakaruose ir grimztančio oro modelis rytuose iš esmės pasikeičia.
El Ninjo poveikis pasaulio orams ir klimatui
El Ninjo metu vykstantis didžiulis šilumos persiskirstymas Ramiojo vandenyno ekvatorinėje dalyje ir vėlesni atmosferos cirkuliacijos pokyčiai daro įtaką orų ir klimato modeliams visame pasaulyje - šis reiškinys vadinamas teleaplinka.
- Kritulių kiekio pokyčiai:
- Padidėjęs kritulių kiekis ir potvyniai: Netoli į rytus pasislinkusios konvekcijos zonos esančiuose regionuose, pavyzdžiui, Ekvadoro ir Peru ekvatorinėse pakrantėse, šiaurinėse Pietų Amerikos dalyse, o žiemą dažnai ir pietinėje Jungtinių Amerikos Valstijų dalyje, paprastai iškrenta daugiau nei vidutinis kritulių kiekis, dėl kurio kartais kyla dideli potvyniai.
- Sausra ir sausra: (Indonezija, Australija ir kai kurios Pietryčių Azijos dalys) arba dėl grimztančio oro (Indijos, pietų Afrikos ir šiaurės rytų Brazilijos dalys) dažnai susiduria su gerokai sausesnėmis sąlygomis ir sausra, todėl didėja gaisrų pavojus ir nukenčia žemės ūkis.
- Temperatūros anomalijos:
- El Ninjo metai dažnai siejami su aukštesne vidutine pasauline temperatūra, nes iš šiltesnių rytinių Ramiojo vandenyno vandenų į atmosferą išsiskiriantis didelis šilumos kiekis reikšmingai prisideda prie pasaulinio šilumos biudžeto.
- Regioniniu požiūriu dėl El Ninjo daugelyje vietovių, įskaitant kai kurias šiaurines JAV ir Kanados dalis žiemą, gali būti aukštesnė nei vidutinė temperatūra, o kitose vietovėse gali padažnėti karščio bangos.
- Atogrąžų ciklonų aktyvumas:
- Atlanto vandenyno baseinas: El Nino paprastai slopina uraganų aktyvumą Atlanto vandenyne. Dėl pakitusios atmosferos cirkuliacijos didėja vertikali vėjo slinktis pagrindiniame atogrąžų vystymosi regione, todėl perkūnijoms sunkiau susiformuoti į uraganus.
- Ramiojo vandenyno baseinas: Priešingai, El Ninjo dažnai sustiprina tropinių ciklonų aktyvumą rytinėje ir centrinėje Ramiojo vandenyno dalyje, nes šiltesni vandenys suteikia daugiau energijos, o atmosferos sąlygos tampa palankesnės audroms formuotis.
- Poveikis jūrų ekosistemoms:
- Vakarinėje Pietų Amerikos pakrantėje El Ninjo metu nuslopus šalto vandens bangavimui, labai sumažėja maistinių medžiagų tiekimas iš vandenyno gelmių į paviršių. Tai turi įtakos fitoplanktonui, kuris yra jūrinės mitybos grandinės pagrindas, todėl mažėja žuvų (pvz., ančiuvių) populiacijos, o tai turi įtakos vietinei žvejybai ir paukščių populiacijoms, kurios priklauso nuo šių žuvų.
Bjerkneso grįžtamojo ryšio kilpa: Svyravimų maitinimas
Nors pradiniai nedideli pokyčiai gali sutrikdyti sistemą, teigiamas grįžtamasis ryšys, vadinamas Bjerkneso grįžtamuoju ryšiu, pavadintu meteorologo Jokūbo Bjerkneso, kuris pirmasis aprašė El Nino ir Pietų osciliacijos ryšį, vardu. Jis parodo, kaip vandenynas ir atmosfera stiprina vienas kitą:
- Pradinė anomalija: šiek tiek susilpnėja pasatai (galbūt dėl atsitiktinių atmosferos svyravimų).
- Vandenyno atsakas: Dėl susilpnėjusių vėjų sumažėja vandenyno paviršiaus stūmimas į vakarus. Vakaruose susikaupęs šiltas vanduo veržiasi į rytus, o termoklina (riba tarp šilto paviršinio ir šalto giluminio vandens) gilėja rytuose ir seklėja vakaruose. Šalto vandens plūdimas rytuose slopsta.
- SST anomalija: dėl šilto vandens judėjimo į rytus ir slopinamo bangavimo jūros paviršiaus temperatūra Ramiojo vandenyno centrinėje ir rytinėje dalyje gerokai viršija normą.
- Atmosferos reakcija į SST: Dėl šiltesnio vidutinio šiluminio temperatūros lygio rytuose padidėja garavimas, konvekcija ir atmosferos žemo slėgio zona pasislenka į rytus.
- Vėjo reakcija į slėgį: atmosferos slėgio pokytis į rytus dar labiau susilpnina pasatus (arba net priverčia juos pasikeisti), nes sumažėja juos lemiantis slėgio gradientas.
Šis ciklas (susilpnėję vėjai→šiltas vanduo pasislenka į rytus / bangavimas slopinamas→Rytų Ramiojo vandenyno šilimas→konvekcija pasislenka į rytus→slėgio gradientas susilpnėja→ dar labiau susilpnėja vėjai) yra teigiamas grįžtamasis ryšys. Kiekvienas etapas sustiprina ankstesnįjį, todėl pradinės nedidelės anomalijos gali peraugti į didelio masto El Ninjo reiškinį.
Bjerkneso grįžtamasis ryšys yra labai svarbus El Nino sustiprėjimui. Tačiau jį galiausiai įveikia kiti procesai, įskaitant vandenyno bangų (pvz., Rossby bangų nuo vakarinės ribos) atspindį, kuris galiausiai padeda sumažinti termokliną rytuose ir nutraukti šiltąją fazę.
Kartais tai gali lemti perėjimą į šaltąją ENSO fazę - La Ninją, kai vyrauja priešingos vandenynų ir atmosferos sąlygos, o Walkerio cirkuliacija yra stipresnė nei įprastai.
Kodėl labai svarbu suprasti El Nino
Atsižvelgiant į tolimą poveikį, El Niño stebėjimas ir supratimas yra gyvybiškai svarbus viso pasaulio visuomenei. Gebėjimas numatyti El Ninjo reiškinių pradžią ir intensyvumą leidžia geriau pasirengti klimato nepastovumo pažeidžiamiems sektoriams, tokiems kaip žemės ūkis, vandens išteklių valdymas, nelaimių rizikos mažinimas ir visuomenės sveikata.
Nors El Nino yra natūrali klimato sistemos dalis, šiuo metu atliekami moksliniai tyrimai, kuriais siekiama išsiaiškinti, kaip klimato kaita gali paveikti ENSO reiškinių savybes, dažnumą ar intensyvumą ateityje, todėl kaip niekad svarbu tęsti šio galingo reiškinio stebėseną ir mokslinius tyrimus.
