الفيزيائية وتيار المحيطات المرتبطة بالنينيو ومناسبات لا نينيا

إن النينيو ولا نينيا هما المرحلتان الدافئة والرائعة من نمط المناخ المتكرر عبر دورة النينيو الجنوبية المدارية، وهذه الدورة هي أكثر العوامل قوة لتقلب المناخ العالمي على مدى سنة، وهي قادرة على إعادة تشكيل أنماط الطقس، وتفكك النظم الإيكولوجية البحرية، والتأثير على الاقتصاد العالمي من ضغط النيامتان للأرز إلى المصائد البيروفية.

إن فهم السمات المادية وتيار المحيطات المرتبط بهذه الأحداث ليس مجرد عملية أكاديمية، بل هو الأساس العلمي للتنبؤ الموسمي، وبتتبع حركة الحرارة في المحيط العلوي وقوام الرياح التجارية، يمكن للعلماء توقع بداية شهر حدث للمنظمة، مما يوفر وقتاً رائداً حيوياً للمجتمعات المحلية المعرضة للفيضانات والجفاف والعواصف.

خط الأساس: الظروف العادية في المحيط الهادئ الاستوائية

لفهم متطرفي النينيو و لا نينيا يجب أولاً أن يُحدد خط الأساس "الطبيعي" ، المحيط الاستوائي ليس بجسد موحّد من الماء

The Walker Circulation and Trade Winds

والمحرك الرئيسي لنظام المناخ في المحيط الهادئ المداري هو دائرة ووكر، حيث إن التدفئة الشمسية المكثفة في غرب المحيط الهادئ، بالقرب من إندونيسيا وشمال أستراليا، تسبب ارتفاعاً حاراً ورطياً، ويخلق هذا الهواء الآخذ في الارتفاع منطقة ذات ضغط جوي منخفض وعواصف رعدية وفيضانات الأمطار، وهذه المنطقة معروفة باسم مجموعة غرب المحيط الهادئ من الرماد، التي تتجاوز مساحتها 28 درجة من المياه الدافئة.

ومع ارتفاع هذا الهواء ووصوله إلى الغلاف الجوي العلوي (التروبوسفير)، يتباعد ويتدفق شرقاً عبر المحيط الهادئ، وفي نهاية المطاف، يبرد هذا الهواء ويغرق المياه المبردة في شرق المحيط الهادئ، بالقرب من ساحل أمريكا الجنوبية، ويحدث هذا الهواء الغارق منطقة ضغط عالية، ويحدث الفرق في الضغط بين خلية ارتفاع الضغط في الشرق والخلية ذات الضغط المنخفض في الغرب، ويفجر حلقة الريح الشرقية الدائمة.

The Sloped Thermocline and Upwelling

إن الرياح التجارية هي الآلية المادية المركزية التي تشكل المحيط، فمع تهب هذه الرياح غرباً عبر سطح المحيط، تضغط الاحتكاك على المياه على طول، وترفع أكوام الإجهاد الريحي المياه السطحية الدافئ في غرب المحيط الهادئ، وترفع مستويات البحر فيها إلى ما يصل إلى 60 سنتيمتراً (24 بوصة) مقارنة بشرق المحيط الهادئ، ويخلق هذا التراكم الغربي للمياه تلالاً عمودياً قوياً في طبقة الحرارة الباردة التي تفصل بين سطح البحر.

تحت الظروف العادية، يعمق الرمل في غرب المحيط الهادئ (نحو 150 إلى 200 متر في عمق) وضحل في شرق المحيط (فقط نحو 30 إلى 50 متراً) في الشرق، يسمح الرماد السطحي للمياه الجوفية بالبرد وثروة المغذيات بسطحها من خلال عملية تسمى "السكن الساحلي و المائي"

الفيزيادات الفيزيائية للنينيو: مرحلة الحرب

النينيو يمثل انهياراً للحالة الطبيعية، المصطلح الإسباني لـ"الولد الصغير" (الذي غالباً ما يشير إلى الطفل المسيح لأن الظاهرة تظهر في أغلب الأحيان حول عيد الميلاد) يحدده الاحترار المستمر للمحيط المداري الأوسط والشرقي للمحيط الهادئ.

شواهد سطح البحر وشبكة الأمم المتحدة للمعلومات

والميزة المادية المحددة للنينيو هي وجود شذوذات سطح البحر، ويرصد العلماء هذا باستخدام مؤشر النينيو الأوقيانيكي، الذي يقيس متوسط مغادرة المنطقة الطبيعية في منطقة النينيو 3.4 (5 درجات شمالاً - 5 درجات، 120 درجة - 170 درجة مئوية + غرباً) ويعلن عن حدوث حدث بين النينيو عندما تتجاوز منطقة الأنيو - 1 - 15 درجة مئوية بالنسبة لمعدل ثلاث أشهر - 1982().

عكس مسار دائرة والكر

إن دفء شرق المحيط الهادئ ينهار درجة الحرارة والضغط في الشرق الغربي، حيث إن منطقة التكافل - منطقة ارتفاع الهواء وسقوط الأمطار الغزيرة شرقاً من إندونيسيا إلى وسط المحيط الهادئ، وهذا تحول أساسي في الغلاف الجوي، حيث تضعف خلية والكر، وفي بعض الحالات القصوى، يمكن أن تتراجع فعلياً، مع ارتفاع الهواء في وسط وشرق المحيط الهادئ والهبوط في حالة الطقس في إندونيسيا.

"الشعلة الحرارية"

كما تضعف الرياح التجارية خلال النينيو، فإن السحب المادي للمياه الدافئه في الغرب يخفف من حدة هذا الأمر، مما يؤدي إلى سلسلة من موجات سطحية ضخمة وشبه سطحية معروفة بموجات (كيلفين) المتدفقة إلى الشرق على طول خط الاستواء، مما يدفع عجلة الحرارة في شرق المحيط، ويتحول إلى ماء سريع الإثراء، ويصبح من المتأصل الشرقي.

المحيطات وعملياتها خلال فترة النينيو

ويؤدي انهيار الرياح التجارية وإغراق مسارات الحرارة إلى إعادة تنظيم هائلة لتيار المحيط.

Weakening of the South Equatorial Current (SEC)

إن التيار الجنوبي الاستوائية هو التيار السطحي المهيمن في المحيط الهادئ، الذي يقوده غربا الرياح التجارية، فخلال النينيو، تسبب الرياح التجارية المكبوتة في تباطؤ اللجنة الاقتصادية الخاصة بشكل كبير، مما يقلل من حجم المياه الدافئ التي تنقل بعيدا عن ساحل أمريكا الجنوبية، مما يسهم في الاحترار السريع لشرق المحيط الهادئ.

تكثيف المفاعل الاستوائي

إن التدفقات المضادة الاستوائية شرقاً، تزج بين تيار الشمال والجنوب الاستوائية، حيث تضعف الرياح التجارية، تعزز الجماعة الاقتصادية الأوروبية، وتعمل كتدفق عائد، وتسرع في نقل المياه الدافئ التي تُركَّز في غرب المحيط الهادئ إلى الشرق، وهذه الآلية المادية الرئيسية لإعادة توزيع الحرارة عبر خط الاستواء خلال حدث النينيو.

"الإنقلاب الساحلي"

ومن أهم الآثار الإيكولوجية للنينيو إغلاق المساكن الساحلية، ونظرا لأن الرطوبة الحرارية قد أُعمقت أكثر بكثير من خلال مرور موجات كيلفين، لم تعد الرياح الساحلية تمتلك القوة اللازمة لجلب المياه الباردة إلى السطح، وبدلا من انهيار المياه الباردة الغنية بالمغذيات، فإن الرياح تسحب ببساطة في المياه السطحية الدافئة والمغذية، مما يقطع قاعدة شبكة الأغذية البحرية.

الفيزيائيات من لا نينيا: المرحلة الباردة

لا نينيا، الإسبانية لـ"الفتاة الصغيرة" كثيراً ما توصف بأنها المرحلة الباردة من الشبكة، ولكن وصفها أكثر دقة بأنها تكثف أو تضخم الحالة المناخية العادية.

"المُستشفيات المُتخفية" "و" "مُرشد أقوى"

ويعرف لا نينيا بتبريد مستمر في المحيط الاستوائي الأوسط والشرقي، الذي ينعكس عادة في قيمة ٠,٥ درجة مئوية أو أدنى من مستوى عملية الأمم المتحدة، كما أن شذوذ المياه الباردة ينتشر عبر المحيط الهادئ الاستوائية، الذي يمتد في كثير من الأحيان إلى الغرب البعيد عن ساحل أمريكا الجنوبية، ويزداد التناقض بين الشرق الباردة والغرب الحار بدرجة أكبر بكثير من المعتاد.

تكثيف دائرة والكر

وخلال لا نينيا، يرتفع معدل الضغط عبر المحيط الهادئ، ويعزز نظام الضغط العالي على شرق المحيط الهادئ، بينما يعمق نظام الضغط المنخفض على غرب المحيط الهادئ، مما يدفع دائرة ووكر إلى حالة أكثر كثافة، ويزداد ارتفاع الهواء فوق إندونيسيا والمخفر البحري قوة، مما يؤدي إلى سقوط الأمطار والفيضانات فوق المتوسط، ويزداد الهواء الغارق فوق شرق المحيط الهادئ، مما يؤدي إلى ظروف شديدة الجفاف.

تعزيز حرائق الترمل

إن الريح التجارية المعززة تدفع المياه السطحية أكثر دفئا إلى غرب المحيط الهادئ، مما يزيد من عمق حرارة البحر هناك، وعلى العكس من ذلك، فإن الرياح تسحب مياها باردة أكثر إلى السطح في الشرق، مما يجعل الرمل الحراري في شرق المحيط الهادئ سطحيا أكثر من المعتاد، وهذا المجرى المحسن من شرق غربي نهر الرموكلين هو المستودع المادي الرئيسي للمياه الباردة الذي يحدد حدث لانيا.

المحيطات وعملياتها خلال لا نينيا

La Niña reinforces and accelerates the normal current patterns of the equatorial Pacific, creating a powerful cooling effect.

تعزيز منطقة جنوب الاستوائية

وتعجل الرياح التجارية الأقوى من غير الطبيعية الجماعة الاقتصادية الخاصة، مما يزيد بشكل كبير حجم المياه السطحية الباردة المنقولة غربا من أمريكا الجنوبية، ويخفض هذا التدفق الغربي للمياه الباردة SSTs عبر وسط وشرق المحيط الهادئ، ويعزز إشارة لا نينيا.

تحسين المساكن الساحلية الاستوائية

إن تضخيم حرارة البحر يزيد من الكفاءة، فالرياح الساحلية على طول بيرو وإكوادور أفضل قدرة على سحب المياه الباردة الغنية بالمغذيات إلى السطح، مما يؤدي إلى وجود سطح بحري بارد وتفجير هائل للإنتاجية البيولوجية، فالمياه الواقعة قبالة ساحل أمريكا الجنوبية تصبح من أكثر السمات إنتاجية في العالم خلال لانينا، مما يدعم حدوث ازدهار في الأسماك.

الوكيل الإستوائي (EUC)

إن النادر الاستوائي هو تيار قوي وشبه سطحي يتدفق شرقاً على طول خط الاستواء، أسفل منطقة البحر الغربي، حيث تقوي منطقة لا نينيا، وتنقل المياه الباردة والعذبة نسبياً من غربي الرصيف الشرقي، حيث تصل إلى جزر غالابوغوس وسواحل أمريكا الجنوبية، وهذه الأسطح الحالية، وتغذي اللسان البارد، وتعزز كذلك التر.

الآثار العالمية والوصلات الهاتفية

ولا تقتصر التغييرات المادية في تيارات المحيطات وسلاسل المستقبل القريب خلال أحداث المنظمة على المناطق المدارية، بل تحفز سلسلة من الاستجابات الجوية في جميع أنحاء العالم، المعروفة بالوصلات عن بعد.

El Niño Teleconnections

ويغير التحول الشرقي للاحتواء موقع وقوام مجرى الطائرات النفاثة في المحيط الهادئ وأمريكا الشمالية، وخلال النينيو، يعزز الفرع الجنوبي من مجرى الطائرات في جنوب الولايات المتحدة، ويجلب طقساً رطباً إلى كاليفورنيا وساحل الخليج، ويميل المستوى الشمالي من منطقة المحيط الأطلسي إلى أن يكون أكثر دفئاً وجفافاً، ويرتبط النينيو في العالم بالجفاف في أستراليا وإكوادور والهند.

La Niña Teleconnections

إن نهر النينيا يعزز النمط الطبيعي، ويتجه تيار الطائرات إلى الشمال في المحيط الهادئ، مما يجلب الظروف المزروعة إلى شمال غرب المحيط الهادئ والباردة، وشتاء الثلج في البلان الشمالية، ويميل جنوب الولايات المتحدة إلى أن يكون أكثر دفئا وجفافا، وعادة ما تخلق مياه الأمطار المتناقصة والمدفأة في المحيط الأطلسي بيئة أفضل لتنمية الأعاصير في غرب المحيط الهادئ.

رصد المحيطات: أدوات منع حدوث التصحُّر

وتعتمد قدرتنا على التنبؤ بهذه الأحداث القوية على نظام متطور للمراقبة العالمية مصمم خصيصا لتتبع الملامح المادية والتيارات المذكورة أعلاه.

The TAO/TRITON Buoy Array

إن شبكة المحيط الاستوائية عبر المحيط الهادئ من إندونيسيا إلى أمريكا الجنوبية، وهي شبكة المحيط المداري/المحيط المحيط الأطلسي العابر للمحيطات المدارية، وهي صفيفة من خطوط المراقبة التي يقوم بها جهاز الرصد التابع للشبكة، وهذه الطفافات المتحركة تقيس مجموعة من المتغيرات في الوقت الحقيقي، بما في ذلك سرعة الرياح/التوجه، ودرجة الحرارة الجوية، والرطوبة، ودرجة الحرارة تحت سطح الأرض، ودرجة الحرارة تحت سطح الأرض إلى 500.

ساتل التأمترات وأجهزة الاستنشاق

وتوفر السواتل نظرة على نطاق الأحواض للحالة المادية للمحيطات، وتقيس أجهزة التأجير بالأشعة سطح البحر بدقة ملحوظة، ونظرا لأن المياه الدافئة تتسع، فإن ارتفاع مستوى المياه السطحية عن الحالة الطبيعية يشير إلى وجود ظروف أكثر دفئا من حرارة الحرارة (إل نينيو) ويدل انخفاض مستوى سرعة الأشعة السينية على وجود دوامة ضحلة وظروف أكثر برودة (لا نينيا).

الخلاصة: مهندس المحيط - المحيط الأطلسي

إن النينيو ولا نينيا ليسا مجرد شذوذ في درجة حرارة سطح البحر؛ بل هما إعادة تنظيم عميق لنظام الغلاف الجوي المحيطي، الذي يقوده الفيزياء الأساسية لتيار المحيطات، والرياح التجارية، وخط الحرارة، والحالة العادية هي توازن دينامي، يحافظ عليه الدافع المتردي للرياح التجارية، وعندما يعطل هذا التوازن، فإن الظواهر المناخية المتولدة عن ذلك هي الأخرى.

إن فهم الملامح المادية من منحدر الحرارة إلى قوة النافذ الاستوائية يعطي مفتاح التنبؤ بهذه الأحداث، فبإدماج البيانات من صفيفة TAO/TRITON، وأجهزة التأشيرات الساتلية، ونماذج المحيطات، يمكن للعلماء الآن أن يتوقوا إلى تطوير شبكة إنسو عدة مواسم مسبقاً، وهذه القدرة التنبؤية هي نتيجة مباشرة لفهمنا للفيزياء الأساسية،