Эль-Ниньо-Южное колебание климата (ENSO) является наиболее заметным изменением климата в годовом исчислении на Земле, приводя к колебаниям осадков, температуры и штормовой активности по всему миру. В Южной Америке его две фазы - Эль-Ниньо и Ла-Нинья - оказывают мощное, часто противоположное, влияние на осадки, с прямыми последствиями для основных речных бассейнов континента. Эти бассейны, включая Амазонку, Ориноко и Парану (система Рио-де-ла-Плата), являются не только экологическими сокровищами, но и критическими артериями для водоснабжения, сельского хозяйства, навигации и гидроэлектроэнергии. Понимание того, как Эль-Ниньо и Ла-Нинья формируют модели осадков в этих водоразделах, имеет важное значение для эффективного управления водными ресурсами, готовности к стихийным бедствиям и долгосрочной адаптации к климату.

Эль-Ниньо: механизм и эффект осадков в Южной Америке

Эль-Ниньо характеризуется аномальным потеплением температуры поверхности моря в центральной и восточной экваториальной части Тихого океана. Это потепление нарушает нормальную циркуляцию Уокера — крупномасштабную петлю воздуха, поднимающуюся над теплой западной частью Тихого океана и опускающуюся над более прохладной восточной частью Тихого океана. Во время Эль-Ниньо теплый бассейн сдвигается на восток, заставляя регион растущего воздуха и связанных с ним осадков двигаться в сторону центральной и восточной части Тихого океана. Измененная атмосферная циркуляция также изменяет положение и силу южноамериканского низкоуровневого самолета и Межтропической зоны конвергенции (ITCZ), что приводит к различным аномалиям осадков по всему континенту.

Северная и Центральная Южная Америка обычно испытывают выше среднего количества осадков во время эпизодов Эль-Ниньо. Бассейн Амазонки, особенно его западные и северные части, часто видит усиленную конвекцию, вызывая широко распространенные осадки. Это усиленное количество осадков может привести к опухшим рекам, затоплению пойм и повышенному риску оползней на Андских склонах. Например, река Амазонка и ее основные притоки, такие как негры и Мадейра, часто фиксируют высокие уровни воды, что приводит к длительным импульсам наводнения, которые изменяют экосистемы и влияют на прибрежные сообщества. Северо-восточная Бразилия (регион Нордесте) имеет тенденцию испытывать более сухие условия из-за сдвига в северном направлении ITCZ, который уменьшает приток влаги. Между тем, в южная Бразилия, Уругвай и северо-восточная Аргентина[

Величина и точный пространственный след этих аномалий варьируются в зависимости от силы и типа Эль-Ниньо (например, события в восточной части Тихого океана против центральных тихоокеанских событий). Тем не менее, тенденция к более влажным условиям над северной Амазонкой и бассейном Плата и более сухим условиям над Гвианасом и частями Нордеста является надежной моделью, наблюдаемой в инструментальных записях и палеоклиматических реконструкциях.

Ла-Нинья: механизм и контрастные схемы осадков

Ла-Нинья представляет собой прохладную фазу ENSO, с температурой поверхности ниже среднего в центральной и восточной части Тихого океана. Это похолодание усиливает циркуляцию Уокера, толкая поднимающуюся конечность циркуляции дальше на запад. Последующие эффекты на южноамериканские осадки в значительной степени обратны Эль-Ниньо. Северная и центральная Южная Америка , как правило, получают ниже нормы осадки во время событий Ла-Нинья. Бассейн Амазонки, особенно его центральные и восточные сектора, испытывает снижение конвекции, приводя к условиям засухи. Уровень рек падает, поймы сокращаются, а риск лесных пожаров возрастает, когда растительность высыхает. Сильные засухи Амазонки 2005, 2010 и 2015-2016 годов были связаны с сильными условиями Ла-Нинья или Ла-Нинья, усугубляемыми основными климатическими тенденциями.

В северо-восточной Бразилии Ла-Нинья часто приносит полезные дожди, поскольку ITCZ смещается на юг, позволяя влаге достигать полузасушливого Сертао. Это может нарушить длительные периоды засухи и стимулировать сельское хозяйство. Однако увеличение количества осадков должно быть тщательно урегулировано, поскольку оно также может вызвать внезапные наводнения в засушливых каналах. В южной части Южной Америки Ла-Нинья обычно подавляет количество осадков. В бассейне Рио-де-ла-Плата условия высыхают, особенно в течение австралийской весны и лета. Это уменьшает поток рек в реках Парана, Парагвай и Уругвай, что может создать значительные проблемы для гидроэнергетики, внутреннего судоходства и водоснабжения для крупных городов, таких как Буэнос-Айрес и Монтевидео. Частота и интенсивность событий Ла-Нинья сильно изменчивы, но многолетние периоды Ла-Нинья (например, 1998-2001

Региональный фокус: влияние ENSO на основные речные бассейны Южной Америки

Бассейн Амазонки

Бассейн Амазонки — крупнейшая речная система на Земле по объему — очень чувствителен к изменчивости осадков, вызванных ENSO. Во время Эль-Ниньо увеличение осадков над западной и северной Амазонкой может повышать уровень рек на метры, затопляя обширные области várzea (пойменный лес). Это затопление поддерживает сложные водные пищевые сети и обеспечивает места размножения рыбы. И наоборот, вызванная Ла-Нинья засуха высыхает лес, уменьшая сброс рек и препятствуя транспортировке вдоль основного стебля и притоков Амазонки. Например, Эль-Ниньо 2015–2016 годов вызвала широко распространенную гибель пойменных деревьев и способствовала массивным лесным пожарам. Исследования показывают, что экстремальные засухи и наводнения в Амазонии становятся все более частыми при глобальном потеплении, и ENSO действует как ключевой модулятор (] Природа, 2021 . Понимание этих циклов имеет решающее значение для управления биоразнообразием бассейна, хранением углерода и средствами к существованию

Бассейн Ориноко

Протекающая через Колумбию и Венесуэлу река Ориноко испытывает выраженный пульс наводнения, вызванный сезонными осадками, который значительно модулируется ENSO. Эль-Ниньо имеет тенденцию приносить более сильные дожди в северную часть бассейна, часто вызывая быстрый рост уровня воды и затопление обширных пойм Льяноса (саванны). Эти наводнения имеют жизненно важное значение для экологической динамики региона, вызывая миграцию рыбы и езду на велосипеде. Однако чрезмерное наводнение может повредить инфраструктуру и вытеснить сельские общины. Ла-Нинья, напротив, связана с уменьшением количества осадков и более низким уровнем воды через Ориноко. Расширенные сухие периоды в течение лет Ла-Нинья могут нарушить ежегодный пульс наводнения, нанося ущерб водным средам обитания и снижая доступность воды для орошения и муниципального использования в таких городах, как Сьюдад-Гуаяна. Гидроэлектростанции Ориноко, такие как плотина Гури - одна из крупнейших в мире - полагаются на постоянный поток рек, делая прогнозы ENSO ценными

Бассейн Парана и Рио-де-ла-Плата

Река Парана вместе с реками Парагвай и Уругвай образует бассейн Рио-де-ла-Плата, второй по величине дренаж в Южной Америке. Этот бассейн чрезвычайно реагирует на ENSO, с Эль-Ниньо, вызывающим сильные наводнения и Ла-Нинья, вызывающие сильные засухи. Во время сильных событий Эль-Ниньо (например, 1982–1983, 1997–1998, 2015–2016), проливные весенние и летние дожди над южной Бразилией, Парагваем и северо-восточной Аргентиной переполняют речную систему. Парана может подняться до рекордных уровней, погружая городские районы в городах, таких как Санта-Фе (Аргентина) и вызывая миллиарды долларов ущерба. Сельское хозяйство в Пампасах - одном из самых продуктивных зерновых регионов в мире - также страдает от заболачивания и снижения урожайности. И наоборот, события Ла-Нинья высыхают регион, уменьшая потоки Парана до исторического минимума. Событие Ла-Нинья 2020–2023 годов способствовало многолетней засухе, которая понизила

Социально-экономические и экологические последствия

Управление водными ресурсами и инфраструктура

В период Эль-Ниньо операторы водохранилищ в бассейнах Амазонки и Платы должны выпускать воду раньше, чтобы избежать перенасыщения плотин, но это может сократить хранение в более поздние сухие периоды. Во время Ла-Нинья низкие притоки приводят к строгим мерам по сохранению, часто приводящим к нормированию электроэнергии или сокращению орошения. Плотина Итайпу, которая обеспечивает около 10% электроэнергии Бразилии и 80% от засухи в Парагвае, значительно сократила производство в течение 2020-2023 годов. Аналогичным образом, плотина Гури в Венесуэле испытала критически низкие уровни водохранилища, усугубляя нехватку энергии. Климатические услуги, такие как Международный исследовательский институт климата и общества (IRI) обеспечивают вероятностные прогнозы ENSO до шести месяцев вперед, позволяя менеджерам по водоснабжению активно корректировать эксплуатационные правила (] IRI ENSO Прогнозы . Однако навыки прогнозирования остаются ограниченными при более длительных сроках, и внезапные переходы ENSO все еще могут застать плани

Сельское хозяйство и продовольственная безопасность

Южноамериканское сельское хозяйство сильно зависит от моделей осадков, которые нарушаются ENSO. В бассейнах Амазонки и Ориноко наводнения Эль-Ниньо могут уничтожить прожиточные культуры и смыть верхнюю часть почвы, в то время как Ла-Ниньо засухи пергаментные пастбища и увеличить смертность от скота. В Пампасах Аргентины, Уругвая и южной Бразилии Эль-Ниньо часто приводит к чрезмерному количеству осадков, что задерживает посадку и сбор урожая, и способствует грибковым заболеваниям в соевых бобах и кукурузе. И наоборот, Ла-Нинья снижает влажность почвы, понижая урожайность. Производство пшеницы в Аргентине, например, часто сокращается во время эпизодов Ла-Нинья. Фермеры в этих регионах все чаще используют прогнозы на основе ENSO, чтобы решить, какие культуры посадить и когда применять удобрения. Правительственные учреждения также полагаются на эти прогнозы, чтобы вызвать страховые выплаты или помощь при бедствиях. Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) предоставляет

Гидроэлектростанция

Гидроэлектроэнергия доминирует в энергетической матрице многих южноамериканских стран, включая Бразилию (более 60% ее электроэнергии) и Парагвай (100%). ENSO напрямую влияет на выработку электроэнергии путем изменения речных потоков. Эль-Ниньо повышает притоки в Парану и ее притоки, позволяя полностью уровни резервуара и максимальную производительность. Однако переизбыток воды может также вызвать разлив во время наводнений, что приводит к потере потенциальной энергии и может вызвать эрозию вниз по течению. Ла-Нинья резко сокращает притоки, вынуждая электростанции работать на пониженной мощности. Бразилия испытала крупное нормирование электроэнергии во время засухи Ла-Нинья 2001 года, и снова в 2021 году с рекордно низким потоком Парана. Коммунальные компании инвестируют в системы прогнозирования потоков на большие расстояния, которые включают индексы ENSO для оптимизации выбросов резервуаров. Тем не менее, увеличение частоты Ла-Нинья-подобных условий в некоторых сценариях изменения климата вызывает опасения для будущей энергетической безопасности.

Экологические и общественные последствия для здоровья

Наводнения, вызванные ENSO, глубоко влияют на экосистемы. Наводнения Эль-Ниньо в Амазонии и Ориноко расширяют площадь затопленных лесов, изменяя нерест рыбы и цикличность питательных веществ. Засухи Ла-Нинья усиливают засухоустойчивые деревья, повышая воспламеняемость лесов. На обеих фазах переносчики болезней, такие как комары, реагируют на изменения осадков. Наводнения Эль-Ниньо создают питательные условия для переносчиков малярии и денге, в то время как засухи Ла-Нинья снижают доступность воды, заставляя популяции хранить воду в контейнерах, которые становятся местами обитания комаров. Эль-Ниньо 1997-1998 годов был связан с крупной вспышкой денге в Бразилии. Планирование общественного здравоохранения все чаще использует прогнозы ENSO для прогнозирования очагов заболеваний и развертывания ресурсов.

ENSO в меняющемся климате: прогнозы и неопределенности

По мере потепления планеты влияние ENSO на осадки в Южной Америке может развиваться. Климатические модели прогнозируют, что интенсивность аномалий осадков, вызванных ENSO, будет усиливаться в течение 21-го века, частично из-за увеличения атмосферной влагоудерживающей способности (]NOAA Climate.gov, 2022. Это означает, что наводнения Эль-Ниньо и засухи Ла-Нинья могут стать более экстремальными. Однако частота событий Эль-Ниньо и Ла-Нинья в более теплом мире остается неопределенной. Некоторые модели предполагают увеличение экстремальных событий Эль-Ниньо, в то время как другие указывают на среднее состояние, напоминающее устойчивый характер Ла-Нинья в тропической части Тихого океана. Эти неопределенности усложняют планирование адаптации. Для бассейнов рек Южной Америки ключевым сообщением является то, что ENSO останется доминирующим фактором изменения среднегодовых осадков. Снижение уязвимости требует не только лучших краткосрочных прогнозов, но и инвестиций в инфраструктуру, которые могут буферизировать против экстремальных явлений, таких как резервуары для хранения

Заключение

Эль-Ниньо и Ла-Нинья являются мощными естественными факторами изменчивости осадков в важнейших речных бассейнах Южной Америки. Эль-Ниньо наклоняет шансы на наводнения в бассейне Амазонки и Платы при высыхании Нордеста; Ла-Нинья меняет эти закономерности, принося засуху в ядро Амазонки и системы Парана при одновременном освобождении полузасушливого северо-востока. Социально-экономические ставки огромны: управление водой для десятков миллионов людей, обеспечение экономики гидроэнергией, питание мира от Пампасов и сохранение крупнейших тропических лесов планеты. Интеграция науки ENSO в оперативное управление водными ресурсами, сельскохозяйственное планирование и снижение риска бедствий не является факультативной — это необходимость. Постоянный мониторинг такими агентствами, как NOAA и IRI, обеспечивает основу для этой работы, но продолжающиеся инвестиции в местные сети наблюдения и инструменты поддержки принятия решений определят, насколько хорошо Южная Америка ориентируется в следующем цикле ENSO.