El Niño e La Niña: Il motore della variabilità globale del clima

El Niño e La Niña rappresentano i più potenti driver naturali della variabilità climatica annuale sulla Terra. Queste fasi opposte del ciclo di oscillazione del Niño-Sud (ENSO) derivano da interazioni intricate e spesso sottili tra l'Oceano Pacifico tropicale e l'atmosfera eccessivamente diffusa. Mentre i nomi provengono da termini spagnoli che si riferiscono al figlio di Cristo e alla bambina, i loro effetti sono tutt'altro che delicati.

Cos'è El Niño?

La temperatura dell'acqua è molto bassa, e la temperatura dell'acqua è molto bassa. Il Niño, la fase calda dell'ESO, è definita da un riscaldamento anomalo delle temperature della superficie del mare nell'Oceano Pacifico centrale e orientale. In condizioni normali, i venti commerciali soffiano da est a ovest attraverso il Pacifico, spingendo l'acqua calda verso l'Indonesia e l'Australia.

Il riscaldamento non è un processo uniforme. In genere inizia vicino alla linea internazionale di data e si diffonde verso est, con anomalie che spesso superano 2-3 °C sopra la media a lungo termine. Questo cambiamento di temperatura apparentemente modesto è sufficiente per alterare radicalmente la posizione e l'intensità della convezione atmosferica. L'aria che normalmente alimenta i temporali sopra il caldo Pacifico occidentale si sposta verso est, trascinando le principali cinture di pioggia con esso.

Cos'è La Niña?

La Niña rappresenta la fase fredda del ciclo dell'ESO ed è, in molti modi, l'immagine dello specchio di El Niño. Durante un evento La Niña, i venti commerciali rafforzano oltre la loro intensità normale, spingendo ancora più acqua calda verso il Pacifico occidentale. Questa intensificazione provoca un maggiore volume di acqua fredda per aumentare lungo la costa equatoriale del Sud America, con conseguente temperature di superficie del mare che sono significativamente più fresche della media attraverso il Pacifico centrale e orientale.

Il forte vento e le acque del Pacifico orientale più fredde producono un forte gradiente nelle temperature della superficie del mare attraverso il Pacifico equatoriale. Questo forte contrasto termico amplifica la circolazione atmosferica conosciuta come la Circolazione Walker, con l'aria crescente e le precipitazioni aumentate concentrate sul lontano Pacifico occidentale e Indonesia, e l'aria secca che domina il Pacifico orientale.

Il sistema Ocean-Atmosphere: una danza delicata

I fenomeni di El Niño e La Niña non possono essere compresi in isolamento, sono il prodotto di un sistema strettamente accoppiato in cui i cambiamenti nella trasmissione dell'oceano cambiano nell'atmosfera, e quelle variazioni atmosferiche a loro volta si alimentano sull'oceano. Questo accoppiamento è ciò che dà all'ESO la sua caratteristica oscillazione e la sua capacità di persistere per mesi o anni. L'Oceano Pacifico equatoriale è unico per questo tipo di interazione, perché la sua vasta estensione di acqua calda fornisce

Commercio Venti e la Circolazione Walker

Il sistema dell'ESO è il Walker Circulation, un anello di grande scala di aumento e di affondamento dell'aria che attraversa il Pacifico tropicale. In condizioni normali, il riscaldamento solare intenso sul Pacifico occidentale caldo provoca l'aumento dell'aria, creando una regione di bassa pressione e di precipitazioni pesanti.

Correnti oceaniche e trasporto termico

L'oceano svolge un ruolo attivo nel ciclo dell'ESO attraverso il movimento delle masse d'acqua e il trasporto del calore. Il sistema di corrente equatoriale nel Pacifico consiste di correnti di superficie fluente verso ovest guidate dai venti commerciali e una corrente subsuperficiale fluente verso est conosciuta come la sottocorrente equatoriale.

Feedback Loops che Sostengono il Ciclo

Il ciclo dell'ESO è caratterizzato da una serie di feedback rinforzanti che amplificano e sostengono le deviazioni dallo stato medio. Il più importante di questi è il feedback di Bjerknes, chiamato dopo il meteorologo norvegese Jacob Bjerknes. Questo feedback descrive un anello di auto-riinforzo in cui un indebolimento dei venti commerciali porta a temperature più calde della superficie del mare nel Pacifico orientale, che ulteriormente indebolisce i venti commerciali, creando un

Processi chiave Guidare El Niño e La Niña

Onde Kelvin equatoriali

Le onde Kelvin equatoriali sono grandi onde oceaniche che viaggiano rapidamente lungo la termoclina da ovest a est attraverso il Pacifico. Queste onde sono costrette da cambiamenti nello stress del vento, in particolare da un rilassamento o dal rafforzamento dei venti commerciali nel Pacifico occidentale.

Sostituzione termoclina

In condizioni normali, si pendia verso l'alto da ovest a est, seduto ad una profondità di circa 150 metri nel Pacifico occidentale e che sale a circa 50 metri nel Pacifico orientale. Questa inclinazione è mantenuta dalla forza costante dei venti commerciali. Durante El Niñowell l'efficienza commerciale si rilassa, la termoclina si appiattisce, diventando più profonda nella superficie del commercio orientale e lo scalore in ovest.

Morsi di pressione atmosferici

L'Oscillazione Meridionale si riferisce al modello di picco di pressione atmosferica tra il Pacifico tropicale orientale e quello occidentale. Questa differenza di pressione è misurata dall'indice di oscillazione meridionale (SOI), che confronta le anomalie di pressione del livello del mare a Tahiti (rappresentando l'anomalia orientale) e Darwin, Australia (rappresentando l'accoppiamento occidentale) Un forte SOI negativo, con pressione inferiore nella fase occidentale e una pressione maggiore

Impatti globali di El Niño e La Niña

La portata di El Niño e La Niña si estende ben oltre il Pacifico tropicale. Attraverso le teleconnessioni atmosferiche — catene di propagazione d'onda atmosferica che collegano i modelli meteorologici a grandi distanze — questi eventi influenzano la temperatura e le precipitazioni su scala globale. Gli impatti non sono deterministici ma probabilistici; spostano le probabilità di certi risultati meteorologici, rendendo alcune condizioni più probabili e altri meno.

Schemi meteorologici regionali

Durante il Niño, il cambiamento nelle precipitazioni tropicali porta ad un insieme prevedibile di impatti regionali. Il livello meridionale degli Stati Uniti, dalla California alla Florida, tende a sperimentare condizioni di wetter-than-media durante i mesi invernali, mentre il Pacifico Nord-Ovest e la valle dell'Ohio spesso vedono il clima più secco. Indonesia, Australia settentrionale, e le Filippine hanno in genere ridotto le precipitazioni e un elevato rischio di siccità.

La Niña tende a produrre il modello opposto, anche se la simmetria non è perfetta. Gli Stati Uniti meridionali spesso diventano più aridi, aumentando il rischio di siccità e incendi selvatici, mentre il Nord-Ovest Pacifico e la Valle dell'Ohio ricevono più precipitazioni. L'Australia settentrionale e l'Indonesia provano precipitazioni sopra la media con un aumento del rischio di inondazione.

Conseguenze economiche e sociali

L'agricoltura è il settore della pesca più direttamente interessato, come alterato le precipitazioni e i modelli di temperatura disturbano i cicli di piantagione e di raccolta, riducono i raccolti, e aumentano la prevalenza di parassiti e malattie. Durante il 2015-2016 El Niño, una delle più forti a livello record, le perdite agricole globali sono state valutate nelle decine di miliardi di dollari, con impatti particolarmente gravi sulla palma del riso.

Le regioni che vivono la siccità durante il Niño devono affrontare livelli ridotti di serbatoio, deplezione delle acque sotterranee e una maggiore concorrenza per le forniture idriche. Inversamente, le aree che vivono inondazioni dannoso alle infrastrutture, lo spostamento delle popolazioni e i rischi di malattie in acqua.

Predivisione e monitoraggio ENSO

Osservazione dei sistemi

La predizione moderna dell'ESO si basa su un sofisticato sistema di osservazione globale che include satelliti, buoi e misurazioni basate sulla nave. La pietra angolare di questo sistema è la gamma Tropical Atmosphere Ocean (TAO), una rete di boe ormeggiate che spaziano dal Pacifico equatoriale da 165° E a 95°W.

Modelli di previsione

La previsione dell'ESO è effettuata da una suite di modelli dinamici e statistici operati da centri climatici in tutto il mondo. I modelli dinamici simulano i processi fisici dell'oceano e dell'atmosfera utilizzando equazioni matematiche e sono eseguiti su supercomputer ad alte prestazioni. Questi modelli sono migliorati drasticamente negli ultimi due decenni e possono ora fornire previsioni abili delle condizioni dell'ESSO fino a sei-nove mesi di anticipo.

Sfide nella Predizione

Nonostante i progressi significativi, la previsione dell'ESO rimane una sfida scientifica formidabile. L'irregolarità intrinseca del ciclo dell'ENSO significa che non esistono due eventi esattamente uguali, e il sistema mostra comportamenti caotici che limitano la predisposizione oltre i tempi di piombo di circa un anno.

ENSO in un clima di riscaldamento

Una delle aree più attive della ricerca sul clima è capire come il ciclo dell'ESO risponderà al riscaldamento globale in corso. L'immagine teorica è complessa. Alcuni modelli climatici proietteranno un aumento della frequenza degli eventi estremi di El Niño, definiti da una regione molto orientata verso est di convezione profonda che porta forti precipitazioni alle fasi equatoriali del Pacifico orientale normalmente asciutte.

L'interazione tra l'ESO e altre modalità di variabilità del clima, come l'oscillazione decadale del Pacifico (PDO) e il dipolo dell'oceano indiano (IOD), aggiunge un altro strato di complessità. Queste modalità possono modulare la forza e il modello spaziale degli eventi dell'ESO e possono rafforzare o compensare i loro impatti.

Verso la Resilienza: Utilizzo della Scienza ENSO

La scienza di El Niño e La Niña ha avanzato al punto in cui può informare direttamente il processo decisionale in una vasta gamma di settori. I servizi di estensione agricola in molti paesi utilizzano le previsioni dell'ESO per consigliare gli agricoltori sulla selezione delle colture, sulle date di piantagione, sulla diffusione e sulla pianificazione dell'irrigazione.

Gli studi hanno dimostrato che il valore delle previsioni dell'ESO migliorate può essere utilizzato ogni anno in miliardi di dollari in settori agricolo, della pesca, dell'energia e dell'assicurazione. Questo valore è realizzato non solo attraverso azioni di preparazione diretta, ma anche attraverso la riduzione dell'incertezza, che consente alle imprese e ai governi di prendere decisioni di investimento più informate.