El Niño

En kraftig global klimadriver

El Niño er et fremtredende og naturlig forekommende klimamønster som er preget av betydelig oppvarming av havoverflatetemperaturer over det sentrale og østlige tropiske Stillehavet. Det er den varme fasen av et større, syklisk fenomen kjent som El Niño-Southern Oscillation (ENSO). ENSO representerer den viktigste kilden til år-til-år variasjon i klimamønstre over hele kloden, og påvirker vær, økosystemer og økonomier langt utenfor Stillehavsbassenget.

Historisk sett ble begrepet «El Niño» (spansk for «Jesusbarnet») brukt av fiskere langs kysten av Peru og Ecuador for å beskrive en varm havstrøm som vanligvis dukket opp rundt desember. Ankomsten falt ofte sammen med dårlige fiskeforhold. Over tid innså forskere at denne lokale oppvarmingen var en del av en mye større, sammenkoblet oseanisk og atmosfærisk svingning med omfattende globale konsekvenser, og tok i bruk «El Niño» for å referere til den varme fasen av denne svingningen.

Mekanikken til El Niño: Et koblet hav-atmosfære-system

El Niños oppførsel er fundamentalt knyttet til det dynamiske samspillet mellom Stillehavet og den overliggende atmosfæren. For å forstå El Niño er det nyttig å først vurdere de typiske forholdene i det tropiske Stillehavet.

Under nøytrale (ikke-ENSO) eller La Niña-forhold:

• Passatvinder : Sterke østlige passatvinder råder, og blåser jevnt fra høytrykksområdet over det østlige Stillehavet mot lavtrykksområdet over det varmere vestlige Stillehavet.
• Varmefordeling i havet: Disse sterke vindene presser store mengder varmt overflatevann vestover. Dette fører til at det varme overflatelaget (blandet lag) blir dypere i det vestlige Stillehavet, mens varmt overflatevann trekkes bort i det østlige Stillehavet, slik at kaldere, dypere vann kan stige til overflaten – en prosess som kalles oppstrømning . Dette skaper en betydelig forskjell i havoverflatetemperaturer (SST) over det tropiske Stillehavet, med mye varmere vann i vest (nær Indonesia og Australia) og kaldere vann i øst (nær Sør-Amerika). Havnivået er også vanligvis høyere i det vestlige Stillehavet på grunn av denne akkumuleringen av varmt vann.
• Atmosfærisk konveksjon: Det varmeste vannet i det vestlige Stillehavet gir næring til betydelig fordampning og atmosfærisk konveksjon (stigende luft), noe som fører til hyppige tordenvær og kraftig nedbør i denne regionen.
• Walkersirkulasjon: Denne temperatur- og trykkgradienten driver en storstilt atmosfærisk sirkulasjonscelle kjent som Walkersirkulasjonen . Luft stiger over det varme, lavtrykksrike vestlige Stillehavet, strømmer østover i store høyder, synker over det kjøligere, høytrykksrike østlige Stillehavet, og returnerer vestover nær overflaten som passatvindene.

Under en El Niño-hendelse:

• Svekkede passatvinder: Kjennetegnet på El Niño er en betydelig og vedvarende svekkelse, eller til og med reversering, av de østlige passatvindene i det sentrale og østlige tropiske Stillehavet.
• Varmtvannsforskyvning: Med redusert vindbelastning begynner det varme vannet som tidligere ble hopet opp i det vestlige Stillehavet å stige østover langs ekvator. Denne bevegelsen er ofte assosiert med havbølger (spesielt Kelvin-bølger) som forplanter seg østover under overflaten, utdyper det varme blandingslaget og undertrykker oppstrømningen av kaldt vann i det østlige Stillehavet.
• Endret temperaturgradient: Etter hvert som varmt vann sprer seg østover, reduseres den sterke øst-vestlige SST-gradienten over det tropiske Stillehavet betydelig, eller til og med reverseres. Det østlige og sentrale Stillehavet blir mye varmere enn gjennomsnittet, mens det langt vestlige Stillehavet kan bli litt kjøligere.
• Skifte i konveksjon: Området med det varmeste vannet, og dermed det primære området for atmosfærisk konveksjon og tordenværsaktivitet, forskyves østover fra det vestlige Stillehavet til det sentrale eller til og med østlige Stillehavet. Dette skiftet er kritisk ettersom det endrer energifordelingen i atmosfæren.
• Forstyrret walker-sirkulasjon: Den østgående forskyvningen av stigende luft og svekkelsen av øst-vest-trykkgradienten fører til at Walker-sirkulasjonscellen svekkes, flates ut eller forskyves østover. Det typiske mønsteret av stigende luft i vest og synkende luft i øst endres fundamentalt.

Globale vær- og klimapåvirkninger av El Niño

Den massive omfordelingen av varme i det ekvatoriale Stillehavet og de påfølgende endringene i atmosfærisk sirkulasjon under El Niño har ringvirkninger som påvirker vær- og klimamønstre over hele kloden – et fenomen kjent som teleforbindelser .

• Nedbørsendringer:
  
  • Økt nedbør og flom : Regioner nær den østoverforskjøvne konveksjonssonen, som ekvatorialkysten av Ecuador og Peru, nordlige deler av Sør-Amerika og ofte den sørlige delen av USA om vinteren, har en tendens til å få over gjennomsnittet nedbør, noe som noen ganger fører til alvorlig flom.
  • Tørke og tørrhet: Områder som vanligvis er påvirket av stigende luft i det vestlige Stillehavet (som Indonesia, Australia og deler av Sørøst-Asia) eller påvirket av synkende luft andre steder (deler av India, Sør-Afrika og nordøstlige Brasil) opplever ofte betydelig tørrere forhold og tørke, noe som øker risikoen for skogbranner og påvirker landbruket.
• Temperaturavvik:
  
  • El Niño-år er ofte forbundet med høyere globale gjennomsnittstemperaturer, ettersom den enorme mengden varme som frigjøres fra det varmere østlige Stillehavsvannet til atmosfæren bidrar betydelig til det globale varmebudsjettet.
  • Regionalt kan El Niño føre til varmere temperaturer enn gjennomsnittet i mange områder, inkludert deler av det nordlige USA og Canada om vinteren, og potensielt økte hetebølger andre steder.
• Tropisk syklonaktivitet:
  
  • Atlanterhavsbassenget: El Niño demper vanligvis orkanaktiviteten i Atlanterhavet. Den endrede atmosfæriske sirkulasjonen øker vertikal vindskjæring over det viktigste tropiske utviklingsområdet, noe som gjør det vanskeligere for tordenvær å organisere seg til orkaner.
  • Stillehavsbassenget: Omvendt forsterker El Niño ofte tropisk syklonaktivitet i de østlige og sentrale Stillehavsbassengene, ettersom det varmere vannet gir mer energi og de atmosfæriske forholdene blir gunstigere for stormdannelse.
• Virkninger på marine økosystemer:
  
  • Langs vestkysten av Sør-Amerika reduserer undertrykkelsen av oppstrømning av kaldt vann under El Niño dramatisk tilførselen av næringsstoffer fra dyphavet til overflaten. Dette påvirker planteplankton, grunnlaget for det marine næringsnettet, noe som fører til nedgang i fiskebestander (som ansjos) og påvirker lokale fiskerier og fuglebestander som er avhengige av disse fiskene.

Bjerknes-tilbakekoblingssløyfen: Styring av oscillasjonen

Selv om små endringer i starten kan forstyrre systemet, er den positive tilbakekoblingssløyfen kjent som Bjerknes-tilbakekoblingen , oppkalt etter meteorolog Jacob Bjerknes som først beskrev forbindelsen mellom El Niño og den sørlige oscillasjonen, nøkkelen til veksten og opprettholdelsen av El Niño-hendelser. Den illustrerer hvordan havet og atmosfæren forsterker hverandre:

1. Innledende anomali: En liten svekkelse av passatvindene oppstår (kanskje på grunn av tilfeldige atmosfæriske variasjoner).
2. Oseanisk respons: De svekkede vindene reduserer det vestlige presset på havoverflaten. Varmt vann som ble hopet opp i vest, stiger østover, og termoklinen (grensen mellom varmt overflatevann og kaldt dypvann) blir dypere i øst og grunnere i vest. Oppstrømning av kaldt vann i øst undertrykkes.
3. SST-anomali: Den østlige bevegelsen av varmt vann og undertrykt oppstrømning fører til at havoverflatetemperaturen i det sentrale og østlige Stillehavet stiger betydelig over normalen.
4. Atmosfærisk respons på SST-er: De varmere SST-ene i øst fører til økt fordampning, konveksjon og en forskyvning av den atmosfæriske lavtrykkssonen østover.
5. Vindrespons på trykk: Det østlige skiftet i det atmosfæriske trykkmønsteret svekker passatvindene ytterligere (eller får dem til å reversere) fordi trykkgradienten som driver dem reduseres.

Denne syklusen (svekkede vinder → varmt vann forskyves østover/oppstrømning undertrykkes → varmere østlige Stillehavsregioner → konveksjon forskyves østover → trykkgradienten svekkes → ytterligere svekkede vinder) er en positiv tilbakekoblingssløyfe. Hvert trinn forsterker det forrige, slik at små anomalier i starten kan utvikle seg til en storstilt El Niño-hendelse.

Bjerknes-tilbakekoblingen er avgjørende for intensiveringen av El Niño. Den blir imidlertid til slutt overvunnet av andre prosesser, inkludert refleksjon av havbølger (som Rossby-bølger fra den vestlige grensen) som til slutt bidrar til å grunne ut termoklinen i øst og avslutte den varme fasen. 

Dette kan noen ganger føre til en overgang til den kalde fasen av ENSO, La Niña , hvor de motsatte oseaniske og atmosfæriske forholdene råder, og Walker-sirkulasjonen er sterkere enn normalt.

Hvorfor det er viktig å forstå El Niño

Gitt den vidtrekkende innflytelsen El Niño har, er overvåking og forståelse av den avgjørende betydningen for samfunn over hele verden. Evnen til å forutsi starten og intensiteten til El Niño-hendelser muliggjør bedre beredskap i sektorer som er sårbare for klimaendringer, som landbruk, vannressursforvaltning, katastroferisikoreduksjon og folkehelse. 

Selv om El Niño er en naturlig del av klimasystemet, utforsker pågående forskning hvordan klimaendringer kan påvirke egenskapene, hyppigheten eller intensiteten til ENSO-hendelser i fremtiden, noe som gjør fortsatt overvåking og vitenskapelige studier av dette kraftige fenomenet viktigere enn noensinne.