El Niño

En kraftfull global klimatpåverkare

El Niño är ett framträdande och naturligt förekommande klimatmönster som kännetecknas av en betydande uppvärmning av havsytans temperatur i centrala och östra tropiska Stilla havet. Det är den varma fasen av ett större, cykliskt fenomen som kallas El Niño-Southern Oscillation (ENSO). ENSO utgör den viktigaste källan till variationer i klimatmönster från år till år över hela världen och påverkar väder, ekosystem och ekonomier långt bortom Stilla havsbassängen.

Historiskt sett användes termen "El Niño" (spanska för "Jesusbarnet") av fiskare längs Perus och Ecuadors kuster för att beskriva en varm havsström som vanligtvis uppträdde runt december. Dess ankomst sammanföll ofta med dåliga fiskeförhållanden. Med tiden insåg forskarna att denna lokala uppvärmning var en del av en mycket större, sammankopplad oceanisk och atmosfärisk fluktuation med omfattande globala effekter och antog "El Niño" för att hänvisa till den varma fasen av denna oscillation.

Mekaniken bakom El Niño: Ett kopplat system mellan hav och atmosfär

El Niños beteende är i grunden kopplat till det dynamiska samspelet mellan Stilla havet och den ovanliggande atmosfären. För att förstå El Niño är det bra att först ta hänsyn till de typiska förhållandena i tropiska Stilla havet.

Under neutrala (icke-ENSO) eller La Niña förhållanden:

• Passadvindar: Starka östliga passadvindar råder och blåser konsekvent från högtrycksregionen över östra Stilla havet mot lågtrycksregionen över det varmare västra Stilla havet.
• Oceanisk värmefördelning: Dessa starka vindar driver stora mängder varmt ytvatten västerut. Detta gör att det varma ytlagret (blandlagret) fördjupas i västra Stilla havet, medan det varma ytvattnet dras bort i östra Stilla havet, vilket gör att kallare, djupare vatten stiger upp till ytan - en process som kallas uppvällning. Detta skapar en betydande skillnad i havets yttemperatur (SST) över tropiska Stilla havet, med mycket varmare vatten i väster (nära Indonesien och Australien) och kallare vatten i öster (nära Sydamerika). Havsnivån är också vanligtvis högre i västra Stilla havet på grund av denna ansamling av varmt vatten.
• Atmosfärisk konvektion: Det varmaste vattnet i västra Stilla havet ger upphov till betydande avdunstning och atmosfärisk konvektion (stigande luft), vilket leder till frekventa åskväder och kraftig nederbörd i denna region.
• Walker-cirkulationen: Denna temperatur- och tryckgradient driver en storskalig atmosfärisk cirkulationscell som kallas Walkercirkulationen. Luft stiger över det varma, lågtrycksbetonade västra Stilla havet, strömmar österut på hög höjd, sjunker över det svalare, högtrycksbetonade östra Stilla havet och återvänder västerut nära ytan som passadvindar.

Under en El Niño händelse:

• Försvagning av passadvindarna: Kännetecknande för El Niño är en betydande och ihållande försvagning, eller till och med vändning, av de östliga passadvindarna i centrala och östra tropiska Stilla havet.
• Förskjutning av varmt vatten: Med minskad vindstress börjar det varma vatten som tidigare samlats i västra Stilla havet att strömma österut längs ekvatorn. Denna rörelse är ofta förknippad med oceaniska vågor (särskilt Kelvinvågor) som fortplantar sig österut under ytan, fördjupar det varma blandade lagret och undertrycker uppvällningen av kallt vatten i östra Stilla havet.
• Förändrad temperaturgradient: När varmt vatten sprider sig österut minskar den starka öst-västliga SST-gradienten över tropiska Stilla havet avsevärt eller till och med omvänd. Östra och centrala Stilla havet blir mycket varmare än genomsnittet, medan det kan bli något svalare i västra Stilla havet.
• Förskjutning i konvektion: Regionen med varmast vatten och därmed det primära området för atmosfärisk konvektion och åskväder flyttas österut från västra Stilla havet till centrala eller till och med östra Stilla havet. Denna förskjutning är kritisk eftersom den förändrar energifördelningen i atmosfären.
• Avbruten Walker-cirkulation: Den stigande luftens förskjutning österut och försvagningen av den öst-västliga tryckgradienten gör att Walkercirkulationens cell försvagas, plattas ut eller förskjuts österut. Det typiska mönstret med stigande luft i väster och sjunkande luft i öster förändras i grunden.

Globala väder- och klimateffekter av El Niño

Den massiva omfördelningen av värme i ekvatorsnittet av Stilla havet och de påföljande förändringarna i atmosfärens cirkulation under El Niño har ringar på vattnet som påverkar väder- och klimatmönster över hela världen - ett fenomen som kallas telekopplingar.

• Förändringar i nederbörd:
  
  • Ökad nederbörd och översvämningar: Regioner nära den östligt förskjutna konvektionszonen, såsom Ecuadors och Perus ekvatorialkuster, norra delarna av Sydamerika och ofta den södra delen av USA under vintern, tenderar att få regn över genomsnittet, vilket ibland leder till allvarliga översvämningar.
  • Torka och torrhet: Områden som vanligtvis påverkas av stigande luft i västra Stilla havet (som Indonesien, Australien och delar av Sydostasien) eller påverkas av sjunkande luft på andra håll (delar av Indien, södra Afrika och nordöstra Brasilien) upplever ofta betydligt torrare förhållanden och torka, vilket ökar risken för skogsbränder och påverkar jordbruket.
• Temperaturavvikelser:
  
  • El Niño-år är ofta förknippade med högre globala medeltemperaturer, eftersom den stora mängd värme som frigörs från det varmare vattnet i östra Stilla havet till atmosfären bidrar avsevärt till den globala värmebalansen.
  • Regionalt kan El Niño leda till varmare temperaturer än genomsnittet i många områden, inklusive delar av norra USA och Kanada under vintern, och potentiellt ökade värmeböljor på andra platser.
• Tropisk cyklonaktivitet:
  
  • Atlantbassängen: El Niño undertrycker vanligtvis orkanaktiviteten i Atlanten. Den förändrade atmosfäriska cirkulationen ökar den vertikala vindskjuvningen över den huvudsakliga tropiska utvecklingsregionen, vilket gör det svårare för åskväder att organisera sig till orkaner.
  • Stilla havsbassängen: Omvänt ökar El Niño ofta tropisk cyklonaktivitet i de östra och centrala Stillahavsbassängerna, eftersom det varmare vattnet ger mer energi och de atmosfäriska förhållandena blir mer gynnsamma för stormbildning.
• Påverkan på marina ekosystem:
  
  • Längs Sydamerikas västkust minskar tillförseln av näringsämnen från djuphavet till ytan dramatiskt på grund av att uppvällningen av kallt vatten under El Niño hämmas. Detta påverkar växtplankton, basen i den marina näringsväven, vilket leder till minskningar i fiskpopulationer (som ansjovis) och påverkar lokala fiske- och fågelpopulationer som är beroende av dessa fiskar.

Bjerknes återkopplingsslinga: Drivkraft för svängningen

Även om initiala små förändringar kan störa systemet är den positiva återkopplingsslinga som kallas Bjerknesåterkopplingen, uppkallad efter meteorologen Jacob Bjerknes som först beskrev sambandet mellan El Niño och den sydliga oscillationen, nyckeln till tillväxten och upprätthållandet av El Niño-händelser. Den illustrerar hur havet och atmosfären förstärker varandra:

1. Initial anomali: En liten försvagning av passadvindarna inträffar (kanske på grund av slumpmässiga atmosfäriska variationer).
2. Oceanisk respons: De försvagade vindarna minskar det västliga trycket på havsytan. Varmt vatten som samlats i väster väller österut, och termoklinen (gränsen mellan varmt ytvatten och kallt djupvatten) blir djupare i öster och grundare i väster. Uppvällningen av kallt vatten i öster undertrycks.
3. SST-anomali: Den östliga rörelsen av varmt vatten och undertryckt uppvällning gör att havsytans temperatur i centrala och östra Stilla havet stiger betydligt över det normala.
4. Atmosfärisk respons på SST: De varmare SST-värdena i öster leder till ökad avdunstning, konvektion och en förskjutning av den atmosfäriska lågtryckszonen österut.
5. Vindens reaktion på trycket: Den östliga förskjutningen i atmosfärens tryckmönster försvagar passadvindarna ytterligare (eller får dem till och med att vända) eftersom tryckgradienten som driver dem minskar.

Denna cykel (Försvagade vindar→Varmvattnet förflyttas österut/uppvällningen undertrycks→Östra Stilla havet värms upp→Konvektionen förflyttas österut→Tryckgradienten försvagas→Försvagade vindar ytterligare) är en positiv återkopplingsloop. Varje steg förstärker det föregående, vilket gör att initiala små anomalier kan växa till en storskalig El Niño-händelse.

Bjerknes återkoppling är avgörande för intensifieringen av El Niño. Den övervinns dock så småningom av andra processer, inklusive reflektion av oceaniska vågor (som Rossby-vågor från den västra gränsen) som hjälper till att så småningom grunda termoklinen i öster och avsluta den varma fasen. 

Detta kan ibland leda till en övergång till den kalla fasen av ENSO, La Niña, där motsatta oceaniska och atmosfäriska förhållanden råder och Walkercirkulationen är starkare än normalt.

Därför är det viktigt att förstå El Niño

Med tanke på dess långtgående inflytande är övervakning och förståelse av El Niño av avgörande betydelse för samhällen över hela världen. Förmågan att förutse El Niño-händelsernas början och intensitet ger bättre beredskap inom sektorer som är sårbara för klimatvariationer, till exempel jordbruk, vattenresursförvaltning, katastrofriskreducering och folkhälsa. 

El Niño är en naturlig del av klimatsystemet, men pågående forskning undersöker hur klimatförändringarna kan påverka ENSO-händelsernas egenskaper, frekvens eller intensitet i framtiden, vilket gör att fortsatt övervakning och vetenskapliga studier av detta kraftfulla fenomen är viktigare än någonsin.