Inzicht in El Niño en La Niña

El Niño en La Niña vertegenwoordigen de twee tegengestelde fasen van een natuurlijk klimaatpatroon dat zich voordoet over de tropische Stille Oceaan. Samen vormen ze de El Niño-Zuidern Oscillation (ENSO) cyclus, die de dominante motor is van de klimaatvariabiliteit van jaar tot jaar op de planeet. Deze gebeurtenissen zijn niet alleen gelokaliseerde temperatuurveranderingen in de oceaan; ze zijn gekoppeld aan oceaan-atmosfeer fenomenen die mondiale weerpatronen kunnen verschuiven, mariene ecosystemen kunnen beïnvloeden en economieën wereldwijd kunnen beïnvloeden. Het begrijpen van de onderliggende wetenschap achter deze fenomenen is essentieel voor het verbeteren van seizoensvoorspellingen en het voorbereiden op de grote waaier aan gevolgen die ze kunnen hebben.

De term "El Niño" verwijst oorspronkelijk naar een warme zuidwaartse stroom die rond Kerstmis voor de kust van Peru verscheen. Na verloop van tijd erkenden wetenschappers dat deze lokale opwarming deel uitmaakte van een veel grotere, bekken-brede schommeling in zeeoppervlak temperaturen en atmosferische druk. De tegenovergestelde fase, La Niña, werd later geïdentificeerd als de koelende tegenhanger. De volledige cyclus, inclusief neutrale omstandigheden, vormt nu de basis van moderne klimaatvoorspelling.

Wat is El Niño?

El Niño wordt gekenmerkt door abnormale opwarming van de oppervlaktetemperatuur van de zee in de centrale en oostelijke equatoriale Stille Oceaan. Deze opwarming duurt meestal 9 tot 12 maanden, hoewel het soms meer dan een jaar kan duren. Tijdens een evenement El Niño, de normaal sterke handel winden die waaien van oost naar west over de equatoriale Stille Oceaan verzwakken, of zelfs achteruit in sommige gebieden. Deze verschuiving in windpatronen maakt ongewoon warm water dat normaal zou worden opgestapeld in de buurt van Indonesië en Noord-Australië om te sluipen oostwaarts naar de kust van Zuid-Amerika.

De gevolgen zijn verreikend. Als het warm water zwembad schuift naar het oosten, net als de belangrijkste regio van atmosferische convectie en regenval. Deze verplaatsing verandert de Walker Circulatie een grote lus van stijgende en dalende lucht over de tropen. El Niño brengt meestal:

  • Verhoogde regenval en overstromingen naar het zuidelijke niveau van de Verenigde Staten, vooral Californië en de Golfkust, omdat de straalstroom naar het zuiden wordt verplaatst.
  • Drought conditions in Indonesië, Australië en delen van Zuidoost-Azië, als de primaire regengordel wegbeweegt.
  • Onderdrukte orkaanactiviteit in het Atlantische bekken door verhoogde windschering op bovenniveau en koelere temperaturen in het Atlantische zeeoppervlak.
  • Mariene ecosysteemverstoring voor de westkust van Zuid-Amerika, waar voedingsrijke koude wateropwelling wordt vervangen door warm, voedingsarm water, wat leidt tot een daling van visbestanden zoals ansjovis.

Een van de sterkste gebeurtenissen van El Niño die in 2015 zijn geregistreerd, met anomalieën van de temperatuur van de zeeoppervlakte boven de 2,5°C in delen van de equatoriale Stille Oceaan. Die gebeurtenis veroorzaakte extreme weersomstandigheden wereldwijd, waaronder ernstige droogtes in Afrika en delen van Azië, en zware regens in de hele Amerika's. Voor gedetailleerde meting en het volgen van El Niño omstandigheden, NOAA's ENSO Diagnostic Discussion biedt bijgewerkte vooruitzichten.

Wat is La Niña?

La Niña, vaak beschouwd als de zus tegenover El Niño, wordt gedefinieerd door aanhoudende koeling van de oppervlaktetemperaturen in de centrale en oostelijke tropische Stille Oceaan. Tijdens een aflevering van La Niña, de handel winden intensiveren, duwen nog meer warm water naar de westelijke Stille Oceaan. Dit maakt het mogelijk koud, diep water krachtiger op te zwellen langs de evenaar en de Zuid-Amerikaanse kust. La Niña gebeurtenissen hebben de neiging om iets minder frequent dan El Niño, maar kan blijven voor langere periodes, soms duurde twee jaar of langer.

De wereldwijde effecten van La Niña zijn in vele opzichten het spiegelbeeld van El Niño, hoewel de effecten niet altijd symmetrisch zijn qua sterkte of geografische omvang. Typische La Niña-omstandigheden zijn onder andere:

  • Wetter-dan-gemiddelde omstandigheden in Indonesië, Noord-Australië en de westelijke Pacifische eilanden, waaronder een verhoogd risico op overstromingen en aardverschuivingen.
  • Draaier en warmere omstandigheden in het zuidwesten van de Verenigde Staten en delen van de Hoorn van Afrika, vaak leidend tot droogte.
  • Verbeterde Atlantische orkaanactiviteit, aangezien verminderde windschering en warmere Atlantische zeeoppervlaktemperaturen een gunstigere omgeving creëren voor stormvorming en intensivering.
  • Verbeterde opwelling en mariene productiviteit voor de kust van Peru en Ecuador, wat op korte termijn de visserij ten goede komt.

De 2020-202 La Niña evenement, die eigenlijk overspannen twee opeenvolgende winters (een "dubbele dip" La Niña), bijgedragen aan recordbrekende Atlantische orkaan seizoenen, waaronder wijdverbreide schade van orkaan Ida in 2021. Het verergerde ook droogte in delen van het zuidwesten van de Verenigde Staten. Het begrijpen van deze asymmetrische reacties vereist een diepere blik in de oceanografische en atmosferische mechanica die ENSO regeren.

De ENSO-cyclus: interacties tussen de oceaan en de atmosfeer

ENSO is geen enkele gebeurtenis maar een cyclus die schommelt tussen drie fasen: El Niño, La Niña, en neutraal. De motor achter deze cyclus is de terugkoppelingslus tussen de oceaan en de atmosfeer over de equatoriale Stille Oceaan. Twee belangrijke componenten drijven ENSO: het gedrag van de handelswinden en de structuur van de bovenste oceaan.

Handelwinden en de Walker Circulatie

Onder normale neutrale omstandigheden waait er een sterke handelwind vanuit het oosten over de tropische Stille Oceaan, waardoor warm oppervlaktewater naar de westelijke Stille Oceaan wordt geduwd. Dit creëert een "warm zwembad" in de buurt van Indonesië met zeeoppervlaktemperaturen die vaak boven 28°C liggen (82°F). In het oostelijke deel van de Stille Oceaan, stroomt koud water omhoog vanuit diepere lagen om het water westwaarts te vervangen. Deze temperatuurgradiënt over de Stille Oceaan drijft de Walker Circulatie: lucht stijgt over de warme westelijke Stille Oceaan, stroomt oostwaarts hoog in de atmosfeer, zinkt over de koelere oostelijke Stille Oceaan, en keert westwaarts terug aan het oppervlak als handelswind. Tijdens El Niño, de handelswinden verslapt, het warme water schuift naar het oosten, de stijgende tak van de Walker Circulatie beweegt mee, en de hele lus verzwakt. Tijdens La Niña, de handel winden versterken, de warme waterstapels nog hoger in het westen, en de Walker Circulatie neemt toe.

De rol van de thermocline

Onder het oppervlak, de equatoriale Pacific beschikt over een laag van scherpe temperatuurverandering . . de thermocline . . die warm oppervlaktewater scheidt van koud diep water . In het westen , de thermocline is diep (100 .200 meter) als gevolg van de stapeling van warm water . In het oosten , het is ondiep (20 .50 meter) als gevolg van opwelling . El Niño gebeurtenissen plat deze kanteling: de thermocline verdiept in het oosten en scholen in het westen , het verminderen van de efficiëntie van opwelling van koud water . La Niña steils de kanteling , verbetering van de opwelling efficiëntie . Deze veranderingen in de oceaanwarmte-inhoud zijn cruciaal voor het ondersteunen van ENSO anomalieën in de seizoenen .

Inleiding en beëindiging

De ENSO-evenementen beginnen meestal in het voorjaar en rijpen tijdens de winter van het noordelijk halfrond, wanneer de oceaan-atmosfeerkoppeling het sterkst is. Ze worden geactiveerd door een combinatie van willekeurig weergeluid (zoals westelijke windstoten in de westelijke Stille Oceaan) en cumulatieve warmte-inhoud van de oceaan. Eenmaal gestart, feedback tussen de oceaan en de atmosfeer versterken de anomalie. Bijvoorbeeld, tijdens El Niño, verzwakte handel winden verminderen opwelling, die de oceaan verder verwarmt, die verder verzwakt de winden. Uiteindelijk, deze positieve feedback wordt beperkt door processen zoals oceanische golfdynamiek: Kelvin golven (warme signalen die zich naar het oosten uitspreiden) en Rossby golven (koude signalen die naar het westen trekken) aanpassen het systeem, uiteindelijk leiden tot verval en mogelijke overgang naar de tegenovergestelde fase. Dit is een vereenvoudigde weergave; de werkelijke dynamiek omvat complexe niet-lineaire interacties. [NASA's educatieve middelen] bieden nuttige visualisaties van deze processen.

Wereldwijde effecten op het weer en het klimaat

De verschuivingen in tropische regenval en atmosferische circulatie veroorzaakt door ENSO blijven niet beperkt tot de Stille Oceaan. Door atmosferische televerbindingen... lange afstand verbindingen in weerpatronen... beïnvloeden El Niño en La Niña temperatuur, neerslag en stormsporen over de hele wereld.

Regionale weerpatronen

Tijdens El Niño, de veranderde jet stroom brengt meer winterstormen in de zuidelijke Verenigde Staten, wat leidt tot bovengemiddelde neerslag in Californië, het zuidwesten, en langs de Golfkust. Omgekeerd, de Ohio Vallei en delen van het Midwesten zijn meestal droger. In de tropen, El Niño vaak leidt tot verminderde moesson regenval in India en delen van West-Afrika, terwijl Oost-Afrika kan ervaren boven-normale regens. Tijdens La Niña, de tendens keert: de noordelijke Verenigde Staten wordt kouder en natter, en de zuidelijke staten warmer en droger.

Tropische Cyclones en Ernstige Stormen

Enso oefent een sterke invloed uit op de orkaanactiviteit. El Niño onderdrukt de vorming van Atlantische orkaan door de verticale windschuif over de tropische Atlantische Oceaan te verhogen en de zinkende lucht te bevorderen. La Niña vermindert de windschering en verbetert de stijgende lucht, waardoor gunstige omstandigheden ontstaan voor meer en sterkere orkanen. Het seizoen 2020-orkaan orkaan, gekenmerkt door 30 stormen tijdens een La Niña, is een scherp voorbeeld. In tegenstelling tot het Pacifische bekken ziet het tegenovergestelde: El Niño neigt naar een toename van de tyfoonactiviteit in het westelijke Noordelijke Stille Oceaan, terwijl La Niña het vermindert.

Ecosysteem en biologische effecten

Mariene ecosystemen reageren dramatisch op ENSO. De ineenstorting van de opwelling tijdens een El Niño vermindert de beschikbaarheid van voedingsstoffen, waardoor plankton bloeit te verminderen; dit scheurt de voedselketen, die van invloed is op vis, zeevogels en zeezoogdieren. Bijvoorbeeld, de 1982..83 El Niño veroorzaakte massale uitsterven van zeeleguanen in de Galápagos en een ineenstorting van de Peruaanse ansjovis visserij. La Niña, door het intensiveren van de opwelling, kan tijdelijk verhogen productiviteit, maar ook leiden tot schadelijke algenbloeien.Getere ecosystemen ook de effecten voelen: branden in Indonesië en Australië worden meer waarschijnlijk tijdens El Niño droogtes, terwijl La Niña kan leiden tot wijdverbreide overstromingen in dezelfde regio's.

Een goed gedocumenteerde historische gebeurtenis is de 1997.98 El Niño, een van de sterkste van de 20ste eeuw. Het veroorzaakte naar schatting $35 miljard schade wereldwijd, waaronder verwoestende overstromingen in Californië, modderstromen in Peru en droogte-geïnduceerde branden in Indonesië. [NASA's Earth Observatory biedt gedetailleerde case studies van deze en andere ENSO-evenementen.

Voorspelling van El Niño en La Niña

De voorspellingen voor het begin, de evolutie en de intensiteit van ENSO-evenementen zijn de afgelopen decennia sterk verbeterd, dankzij een combinatie van observatienetwerken en computermodellen. Nauwkeurige voorspellingen kunnen maanden aan aanlooptijd bieden voor boeren, waterbeheerders, noodplanners en overheden om zich voor te bereiden.

Observeren van de oceaan en atmosfeer

Real-time monitoring is gebaseerd op een netwerk van afgemeerd boeien in de equatoriale Stille Oceaan (de TAO/TRITON-array), satellietmetingen van de oppervlaktetemperatuur van de zee, de zeeoppervlaktehoogte en schattingen van de temperatuur van de ondergrond van drijfboeien. De Oceanic Niño Index (ONI), gebaseerd op anomalieën van de temperatuur van de zeeoppervlak in de regio Niño 3.4 (5°N.B.5°S., 170°W.120°W), is de meest voorkomende operationele maatstaf die wordt gebruikt om ENSO-fasen te classificeren. Daarnaast zijn indices gebaseerd op de Zuidelijke Oscillation Index (SOI), die het verschil in zeeniveaudruk tussen Tahiti en Darwin meet, helpen de atmosferische respons te vangen.

Klimaatmodellen

Voorspellers gebruiken dynamische modellen die de fysica van de oceaan en atmosfeer simuleren, evenals statistische modellen gebaseerd op historische relaties. De Nationale Centrums voor Milieuvoorspelling (NCEP) heeft het Climate Forecast System (CFS) en vele internationale centra dragen bij aan ENSO model ensembles. Vaardige voorspellingen zijn meestal mogelijk tegen late lente voor de volgende winter, maar het voorspellen van de exacte timing en omvang van gebeurtenissen blijft uitdagend, vooral na een paar maanden. De barrière van de voorjaarsvoorspelling .De neiging voor voorspellingen om vaardigheden te verliezen tijdens de noordelijke Hemisfeer voorjaar beperkt de aanlooptijd. NOAA Climate.gov biedt eenvoudige taal uitleg van deze voorspelde uitdagingen.

"Voorspellen dat El Niño begint is als proberen om een pingpongbal te vangen in een orkaan." . . Dr. Michael McPhaden, senior wetenschapper bij NOAA PMEL.

Ondanks deze moeilijkheden hebben gecombineerde statistische en dynamische modelprognoses de meeste belangrijke gebeurtenissen sinds het begin van de jaren 2000 correct voorspeld, hoewel er nog steeds valse alarmen en gemiste gebeurtenissen optreden.

Landbouw, watervoorraden en sociaaleconomische effecten

Landbouw is een van de sectoren die het meest rechtstreeks door ENSO worden beïnvloed. Gewasrendementen voor nietjes zoals maïs, soja, tarwe en rijst kunnen wild schommelen afhankelijk van de fase. Tijdens El Niño, zuidelijk Afrika en delen van Australië worden geconfronteerd met droogte, lagere opbrengsten; tijdens La Niña, Oost-Afrika kan overstromingen ervaren die de aanplant vernietigen. Omgekeerd kunnen regio's zoals de Verenigde Staten profiteren van La Niña's nattere omstandigheden. Landbouwers gebruiken steeds vaker ENSO-prognoses om te kiezen welke gewassen te planten en om irrigatieschema's aan te passen.

Het beheer van de watervoorraden is ook sterk afhankelijk van ENSO-voorspellingen. Zo worden reservaten in Californië beheerd met de verwachting dat de instroom tijdens de winters van El Niño zal toenemen, terwijl droogteplannen tijdens La Niña worden geactiveerd. Visserijbeheer profiteert van het inzicht in hoe ENSO de visbestanden verschuift; bijvoorbeeld, de ansjovisvisserij voor Peru is historisch ingestort tijdens sterke El Niños, wat een vermindering van de vangstquota vereist.

De economische tol van ENSO kan enorm zijn. De 2015

Klimaatverandering en toekomstig ENSO-gedrag

Een van de meest dringende open vragen in de klimaatwetenschap is hoe de door de mens veroorzaakte opwarming van de aarde de ENSO-cyclus zal beïnvloeden. Hoewel modellen het erover eens zijn dat de planeet opwarmt, blijft de toekomst van de ENSO-amplitude en -frequentie onzeker. Sommige studies suggereren dat El Niño-gebeurtenissen extremer kunnen worden, met hogere temperatuurafwijkingen op zee die worden veroorzaakt door warme achtergrondtemperatuur van de oceaan. Ander onderzoek wijst erop dat de gemiddelde toestand van de tropische Stille Oceaan kan verschuiven naar een meer El Niño-achtig patroon, of dat ENSO-variabiliteit kan toenemen in een warmere wereld.

Wat duidelijker is, is dat veel van de effecten van El Niño en La Niña zullen worden overgeheveld op een warmer klimaat. Bijvoorbeeld, een El Niño-evenement in een warmere wereld zal waarschijnlijk nog meer hittegolven en droogtes naar bepaalde regio's veroorzaken omdat de basistemperatuur al hoger is. Op dezelfde manier kunnen gebeurtenissen van La Niña meer intense regenval en overstromingen veroorzaken omdat een warmere atmosfeer meer vocht bevat. De stijging van het zeeniveau zal de overstroming aan de kust tijdens de La Niña . Met de IPCC Zesde beoordelingsrapport [] benadrukt dat terwijl er een laag vertrouwen in specifieke ENSO veranderingen, de effecten ongetwijfeld ernstiger zullen zijn vanwege een warmere, meer vochtvolle atmosfeer.

Wetenschappers blijven de simulaties op lange termijn verbeteren om deze onzekerheden te verminderen. De uitdaging is dat ENSO een complex, chaotisch systeem is en het onderscheid tussen natuurlijke variabiliteit en gedwongen verandering vele decennia van hoogwaardige observaties en geavanceerde modellen vereist. Niettemin is het onderzoek erop gericht om actieve informatie te verschaffen voor samenlevingen die zich al aanpassen aan een veranderend klimaat.

Conclusie

El Niño en La Niña zijn fundamentele componenten van het klimaatsysteem van de Aarde, die natuurlijke schommels in oceaan en atmosfeer vertegenwoordigen die wereldwijd bereik hebben. Van het veroorzaken van catastrofale overstromingen en droogtes tot het beïnvloeden van orkaanseizoenen en mariene visserij, deze verschijnselen tonen de intieme koppeling tussen de oceaan en de lucht erboven. Vooruitgang in oceaanobservatiesystemen, satelliettechnologie en klimaatmodellen hebben ons vermogen om te anticiperen op en zich voor te bereiden op ENSO-evenementen enorm verbeterd, maar vele uitdagingen blijven vooral in de context van een opwarmende wereld. Voortdurende investeringen in onderzoek en internationale samenwerking zijn essentieel om voorspellingen te verfijnen en veerkracht te bouwen in de gemeenschappen die het meest kwetsbaar zijn voor ENSO's effecten. Door ons begrip van de wetenschap achter deze krachtige fenomenen te verdiepen, versterken we onze capaciteit om ons aan te passen en te bruisen in een dynamisch en steeds veranderende klimaat.