Spēcīgs globālais klimata virzītājspēks
El Ninjo ir ievērojams un dabiski sastopams klimata fenomens, ko raksturo ievērojama jūras virsmas temperatūras paaugstināšanās Klusā okeāna centrālajā un austrumu daļā. Tā ir lielākas cikliskas parādības, kas pazīstama kā El Ninjo un dienvidu svārstības (ENSO), siltā fāze. ENSO ir nozīmīgākais klimata modeļu mainīguma avots gadu no gada visā pasaulē, kas ietekmē laikapstākļus, ekosistēmas un ekonomiku tālu ārpus Klusā okeāna baseina.
Vēsturiski terminu "El Ninjo" (spāņu valodā "Kristus bērns") izmantoja zvejnieki Peru un Ekvadoras piekrastē, lai apzīmētu silto okeāna straumi, kas parasti parādās ap decembri. Tā parādīšanās bieži vien sakrita ar sliktiem zvejas apstākļiem. Laika gaitā zinātnieki atzina, ka šī vietējā sasilšana ir daļa no daudz lielākām, savstarpēji saistītām okeāna un atmosfēras svārstībām ar plašu globālu ietekmi, un pieņēma "El Ninjo", lai apzīmētu šo svārstību silto fāzi.
El Ninjo mehānika: Saistītā okeāna un atmosfēras sistēma
El Ninjo ir būtiski saistīts ar Klusā okeāna un atmosfēras dinamisko mijiedarbību. Lai izprastu El Ninjo, vispirms ir lietderīgi aplūkot tipiskos apstākļus Klusā okeāna tropu zonā.
Neitrālos (neENSO) vai La Ninjas apstākļos:
- Tirdzniecības vēji: Dominē spēcīgi austrumu pasātu vēji, kas pastāvīgi pūš no augsta spiediena apgabala virs Klusā okeāna austrumu daļas uz zema spiediena apgabalu virs siltāka Klusā okeāna rietumu daļas.
- Okeāna siltuma sadalījums: Šie spēcīgie vēji virza lielu daudzumu silta virszemes ūdens uz rietumiem. Tā rezultātā Klusā okeāna rietumu daļā siltais virszemes slānis (jauktais slānis) padziļinās, savukārt Klusā okeāna austrumu daļā siltais virszemes ūdens tiek aizvilkts prom, ļaujot vēsākam, dziļāk esošam ūdenim pacelties virszemē - šo procesu sauc par upwelling. Tas rada ievērojamu jūras virsmas temperatūras (SST) atšķirību Klusā okeāna tropiskajā daļā, kur rietumos (pie Indonēzijas un Austrālijas) ir daudz siltāki ūdeņi, bet austrumos (pie Dienvidamerikas) - vēsāki ūdeņi. Klusā okeāna rietumu daļā jūras līmenis parasti ir augstāks arī siltā ūdens uzkrāšanās dēļ.
- Atmosfēras konvekcija: Siltākie ūdeņi Klusā okeāna rietumu daļā veicina ievērojamu iztvaikošanu un atmosfēras konvekciju (gaisa pacelšanos), kā rezultātā šajā reģionā bieži notiek pērkona negaisi un spēcīgas lietusgāzes.
- Walker cirkulācija: Šis temperatūras un spiediena gradients virza liela mēroga atmosfēras cirkulācijas šūnas, kas pazīstamas kā Walkera cirkulācija. Gaiss paceļas virs siltā, zema spiediena Klusā okeāna rietumu daļas, plūst uz austrumiem lielā augstumā, nogrimst virs vēsākā, augsta spiediena Klusā okeāna austrumu daļas un atgriežas rietumu virzienā pie zemes virsmas kā pasātu vēji.
El Ninjo laikā:
- Vājāki tirdzniecības vēji: El Ninjo raksturīga iezīme ir ievērojama un ilgstoša austrumu pasātu vēju pavājināšanās vai pat pavērsiens Klusā okeāna centrālajā un austrumu daļā.
- Siltā ūdens maiņa: Samazinoties vēja spiedienam, Klusā okeāna rietumu daļā iepriekš uzkrājušies siltie ūdeņi sāk virzīties uz austrumiem gar ekvatoru. Šī kustība bieži ir saistīta ar okeāna viļņiem (īpaši Kelvina viļņiem), kas izplatās uz austrumiem zem virsmas, padziļinot silto jaukto slāni un nomācot aukstā ūdens ieplūšanu Klusā okeāna austrumu daļā.
- Izmainīts temperatūras gradients: Tā kā siltais ūdens izplatās uz austrumiem, spēcīgais austrumu-rietumu SST gradients pāri tropiskajam Klusajam okeānam ievērojami samazinās vai pat mainās. Klusā okeāna austrumu un centrālajā daļā kļūst daudz siltāks nekā vidēji, bet Klusā okeāna rietumu daļā var kļūt nedaudz vēsāks.
- Konvekcijas maiņa: Klusā okeāna rietumu daļā notiek pārbīde uz austrumiem no Klusā okeāna rietumu daļas uz Klusā okeāna centrālo vai pat austrumu daļu. Šai nobīdei ir izšķiroša nozīme, jo tā maina enerģijas sadalījumu atmosfērā.
- Pārtraukta gājēju cirkulācija: Pieaugošā gaisa pārvietošanās uz austrumiem un austrumu-rietumu spiediena gradienta pavājināšanās izraisa Walkera cirkulācijas šūnas pavājināšanos, izlīdzināšanos vai pārvietošanos uz austrumiem. Tipiskais modelis, kad gaiss rietumos paceļas, bet austrumos nogrimst, ir būtiski mainījies.
El Ninjo ietekme uz laikapstākļiem un klimatu pasaulē
El Ninjo laikā Klusā okeāna ekvatoriālajā daļā notiek milzīga siltuma pārdale un tai sekojošas izmaiņas atmosfēras cirkulācijā, kas ietekmē laikapstākļus un klimata modeļus visā pasaulē - šo parādību dēvē par telesakarībām.
- Nokrišņu izmaiņas:
- Palielināts nokrišņu daudzums un plūdi: Reģionos, kas atrodas tuvu austrumu konvekcijas zonai, piemēram, Ekvadoras un Peru ekvatoriālajā piekrastē, Dienvidamerikas ziemeļu daļā un bieži vien arī ASV dienvidu daļā ziemas laikā, nokrišņu daudzums mēdz pārsniegt vidējo līmeni, dažkārt izraisot spēcīgus plūdus.
- Sausums un sausums: Klusā okeāna rietumu daļā (piemēram, Indonēzija, Austrālija un daļa Dienvidaustrumāzijas) vai citviet (daļa Indijas, Āfrikas dienvidu daļa un Brazīlijas ziemeļaustrumu daļa), ko parasti ietekmē gaiss, kas ceļas uz augšu (piemēram, Indonēzija, Austrālija un daļa Dienvidaustrumāzijas), vai ko ietekmē grimstošs gaiss (daļa Indijas, Āfrikas dienvidu daļa un Brazīlijas ziemeļaustrumu daļa), bieži vien ir ievērojami sausāks un sausums, kas palielina ugunsgrēku risku un ietekmē lauksaimniecību.
- Temperatūras anomālijas:
- El Ninjo gadi bieži vien ir saistīti ar augstākām vidējām globālajām temperatūrām, jo milzīgais siltuma daudzums, kas no siltākiem Klusā okeāna austrumu ūdeņiem nonāk atmosfērā, būtiski palielina globālo siltuma budžetu.
- Reģionālā mērogā El Ninjo daudzos apgabalos, tostarp ASV ziemeļu daļā un Kanādā, var izraisīt augstāku temperatūru nekā vidēji daudzos reģionos ziemas periodā un, iespējams, arī lielākus karstuma viļņus citās vietās.
- Tropisko ciklonu aktivitāte:
- Atlantijas okeāna baseins: El Ninjo parasti nomāc viesuļvētru aktivitāti Atlantijas okeānā. Izmainītā atmosfēras cirkulācija palielina vertikālo vēja slīpumu pāri galvenajam tropu attīstības reģionam, apgrūtinot pērkona negaisu organizēšanos viesuļvētrās.
- Klusā okeāna baseins: Turpretī El Ninjo bieži pastiprina tropisko ciklonu aktivitāti Klusā okeāna austrumu un centrālajā daļā, jo siltāki ūdeņi nodrošina vairāk enerģijas un atmosfēras apstākļi kļūst labvēlīgāki vētru veidošanai.
- Ietekme uz jūras ekosistēmām:
- Dienvidamerikas rietumu piekrastē El Ninjo laikā, kad aukstā ūdens ieplūšana tiek apspiesta, krasi samazinās barības vielu pieplūde no okeāna dzīlēm virspusē. Tas ietekmē fitoplanktonu, kas ir jūras barības ķēdes pamats, izraisot zivju (piemēram, anšovu) populāciju samazināšanos un ietekmējot vietējo zvejniecību un putnu populācijas, kuras ir atkarīgas no šīm zivīm.
Bjerknesa atgriezeniskās saites cilpa: Svārstību nodrošināšana
Lai gan sākotnējās nelielās izmaiņas var izjaukt sistēmu, El Ninjo pieauguma un saglabāšanās pamatā ir pozitīva atgriezeniskās saites cilpa, kas pazīstama kā Bjerknesa atgriezeniskā saikne, kura nosaukta meteorologa Jakoba Bjerknesa vārdā, kurš pirmais aprakstīja saikni starp El Ninjo un dienvidu svārstībām. Tā parāda, kā okeāns un atmosfēra pastiprina viens otru:
- Sākotnējā anomālija: notiek neliela pasātu vēju pavājināšanās (iespējams, nejaušu atmosfēras svārstību dēļ).
- Okeāna reakcija: Vājāki vēji samazina okeāna virsmas virzību uz rietumiem. Siltais ūdens, kas bija sakrājies rietumos, strauji virzās uz austrumiem, un termoklīne (robeža starp silto virszemes ūdeni un auksto dziļūdeni) austrumos padziļinās, bet rietumos kļūst seklāka. Aukstā ūdens ieplūšana austrumos tiek apspiesta.
- SST anomālija: siltā ūdens kustība uz austrumiem un apspiesta viļņošanās izraisa jūras virsmas temperatūras paaugstināšanos Klusā okeāna centrālajā un austrumu daļā ievērojami virs normas.
- Atmosfēras reakcija uz SST: Siltāka vidējā ģeometriskā starojuma temperatūra austrumos izraisa pastiprinātu iztvaikošanu, konvekciju un atmosfēras zema spiediena zonas pārvietošanos uz austrumiem.
- Vēja reakcija uz spiedienu: atmosfēras spiediena modeļa maiņa austrumu virzienā vēl vairāk vājina pasātus (vai pat izraisa to maiņu), jo samazinās spiediena gradients, kas tos virza.
Šis cikls (Vājāki vēji→ Siltais ūdens pārvietojas uz austrumiem/applūšana tiek apspiesta→ Austrumu Klusā okeāna sasilšana→ Konvekcija pārvietojas uz austrumiem→ Spiediena gradients pavājinās→ Vēl vairāk vājāki vēji) ir pozitīva atgriezeniskās saites cilpa. Katrs solis pastiprina iepriekšējo, ļaujot sākotnējām nelielām anomālijām pāraugt liela mēroga El Ninjo parādībā.
Bjerknesa atgriezeniskajai saitei ir izšķiroša nozīme El Ninjo pastiprināšanās procesā. Tomēr to galu galā pārvar citi procesi, tostarp okeāna viļņu atstarošanās (piemēram, Rossby viļņi no rietumu robežas), kas palīdz pazemināt termoklīnu austrumos un izbeigt silto fāzi.
Tas dažkārt var izraisīt pāreju uz ENSO auksto fāzi - La Niña, kad dominē pretēji okeāna un atmosfēras apstākļi un Vokera cirkulācija ir spēcīgāka nekā parasti.
Kādēļ ir svarīgi izprast El Ninjo
Ņemot vērā tā tālejošo ietekmi, El Ninjo novērošana un izpratne par to ir ļoti svarīga sabiedrībai visā pasaulē. Spēja prognozēt El Ninjo parādību sākumu un intensitāti ļauj labāk sagatavoties tādās nozarēs, kas ir jutīgas pret klimata mainību, piemēram, lauksaimniecībā, ūdens resursu apsaimniekošanā, katastrofu riska mazināšanā un sabiedrības veselības aizsardzībā.
Lai gan El Ninjo ir dabiska klimata sistēmas sastāvdaļa, pašlaik tiek veikti pētījumi par to, kā klimata pārmaiņas varētu ietekmēt ENSO parādību īpašības, biežumu vai intensitāti nākotnē, tāpēc šī spēcīgā fenomena nepārtraukta uzraudzība un zinātniskā izpēte ir svarīgāka nekā jebkad agrāk.
