Table of Contents

Эль-Ниньо-Южное колебание и азиатский муссон: критическое звено

Азиатская система муссонов является одним из самых мощных и влиятельных климатических явлений на Земле, формируя жизнь миллиардов людей в Южной, Юго-Восточной и Восточной Азии. Его сезонные дожди диктуют сельскохозяйственные циклы, доступность воды и экономическую стабильность. Тем не менее, муссон не является изолированной системой. На него глубоко влияют крупномасштабные взаимодействия океан-атмосфера в тропической части Тихого океана, в совокупности известные как Эль-Ниньо и Ла-Нинья. Две противоположные фазы ENSO - Эль-Ниньо и Ла-Нинья - могут усиливать, ослаблять или сдвигать сроки муссонных дождей, часто с серьезными последствиями. Понимание этой связи - это не просто академическое упражнение; это необходимо для улучшения сезонных прогнозов, управления продовольственной безопасностью и подготовки к экстремальным погодным явлениям. В этой статье рассматриваются механизмы, связывающие ENSO с изменчивостью азиатских муссонов, рассматриваются региональные различия, рассматриваются исторические эпизоды и обсуждаются будущие проблемы в мире потепления.

Понять осцилляцию Эль-Ниньо-Юг

Цикл ENSO является основным фактором изменения климата в глобальном масштабе из года в год. Он происходит от изменений температуры поверхности моря (SST) и атмосферного давления в экваториальной части Тихого океана. Цикл имеет три фазы: Эль-Ниньо, Ла-Нинья и нейтральное состояние.

Эль-Ниньо

Во время Эль-Ниньо обычно прохладные воды восточной и центральной части Тихого океана значительно теплые, часто на 1-3 ° C выше среднего. Это потепление ослабляет восточные пассаты, которые обычно толкают поверхностные воды на запад, вызывая сдвиг в циркуляции Тихого океана. Теплый бассейн воды, который обычно накапливается вблизи Индонезии, мигрирует на восток, изменяя конвекционные модели и влияя на погоду далеко за пределами Тихоокеанского бассейна. Эпизоды Эль-Ниньо обычно происходят каждые два-семь лет и последние девять-двенадцать месяцев.

Ла-Нинья

Ла-Нинья — противоположная фаза, характеризующаяся более прохладными, чем в среднем, SST в центральной и восточной тропической части Тихого океана. Торговые ветры усиливаются, подталкивая теплую воду дальше на запад и усиливая нормальную циркуляцию Уокера. Результатом является усиленная конвекция над индонезийским морским континентом и более сухие условия над восточной частью Тихого океана. События Ла-Нинья могут сохраняться дольше, чем Эль-Ниньо, иногда длящаяся два года или более.

Южная осцилляция

ENSO также включает в себя Южное колебание — видимую пилу в атмосферном давлении между восточной и западной частью Тихого океана. Индекс южного колебания (SOI) измеряет эту разницу давления. Отрицательные значения SOI часто совпадают с Эль-Ниньо, в то время как положительные значения соответствуют Ла-Нинье. Вместе океанические и атмосферные компоненты образуют связанную систему, которая передает свое влияние через тропики через изменения в крупномасштабных схемах циркуляции.

Телекоммуникации: как ENSO влияет на изменчивость азиатских муссонов

Связь между ENSO и азиатским муссоном является классическим примером климатического телесоединения — удаленного атмосферного соединения, которое передает климатический сигнал на тысячи километров. Первичный механизм включает в себя сдвиги в циркуляции Уокера и Хедли.

Модуляция круга Уокера

В нормальных условиях над теплыми водами западной части Тихого океана и Индонезийским архипелагом поднимается сильная конвекция, течет на восток на больших высотах и опускается над более прохладной восточной частью Тихого океана. Эта циркуляционная ячейка — циркуляция Уокера. Во время Эль-Ниньо теплый бассейн смещается на восток, перемещая зону восходящего воздуха в сторону центральной части Тихого океана. Это нарушает обычное расположение конвекции и изменяет ветви оседания, влияющие на муссонные ветры. Над Южной Азией аномальное оседание часто подавляет муссонный дождь в годы Эль-Ниньо, приводя к дефицитам. И наоборот, Ла-Нинья усиливает нормальную ветвь подъема над Морским континентом, усиливая муссонное желоба и принося более средние осадки во многие части Азии.

Роль диполя Индийского океана

ENSO действует не в одиночку. Диполь Индийского океана (IOD) является связанным феноменом океан-атмосфера в тропическом Индийском океане, который может усиливать или противостоять воздействию ENSO на азиатский муссон. Положительный IOD — более теплые SST в западной части Индийского океана и более холодные, чем обычно, на востоке — имеет тенденцию усиливать муссонные дожди над Индией, особенно в паре с Ла-Нинья. Отрицательный IOD может ослабить циркуляцию муссонов, усугубляя эффект высыхания Эль-Ниньо. Взаимодействие между ENSO и IOD усложняет прогнозы и добавляет изменчивости результатов муссона.

Влияние на среднеширотную циркуляцию

ENSO также влияет на азиатский муссон через изменения во внетропической циркуляции. Во время сильных событий Эль-Ниньо аномальное нагревание в тропической части Тихого океана порождает волновые поезда Россби, которые распространяются в средние широты. Эти волны могут изменять положение восточноазиатского струйного потока и расположение фронта Мэйю-Байу, влияя на количество осадков над Китаем, Кореей и Японией. Ла-Нинья имеет тенденцию производить иную картину с более северным струйным потоком, влияя на время и интенсивность восточноазиатского летнего муссона.

Региональные вариации в реакции на муссон

Азиатский муссон не является единой, единой системой, он включает в себя несколько подсистем, которые по-разному реагируют на ENSO-форсирование. Понимание этих региональных нюансов имеет решающее значение для локализованного прогнозирования и управления рисками.

Южноазиатский муссон (Индия и окружающие территории)

Индийский летний муссон (июнь-сентябрь) обеспечивает около 80% годового количества осадков в Индии. Многочисленные исследования установили сильную обратную связь между интенсивностью Эль-Ниньо и индийскими муссонными осадками. Основные события Эль-Ниньо, такие как 1877, 1899, 1918, 1965, 1987 и 2015 годы, были связаны с сильными засухами. Однако эта связь не идеальна. В 1997 году очень сильный Эль-Ниньо произвел почти нормальный муссон, отчасти из-за положительного влияния IOD, которое компенсировало влияние высыхания ENSO. События Ла-Нинья, такие как 1998, 2010 и 2020-2022 годы, обычно приносят хорошие дожди, но также могут вызывать наводнения, особенно над северо-западной и центральной Индией.

Восточноазиатский муссон (Китай, Япония, Корея)

Восточноазиатский муссон показывает более сложные и регионально зависимые реакции на ENSO. Летние осадки над центральным и восточным Китаем имеют тенденцию усиливаться во время Эль-Ниньо и подавляться во время Ла-Нинья, но противоположное может произойти в северном Китае. Положение субтропического фронта, известного как фронт Мэйю, чувствительно к ENSO. Во время Эль-Ниньо фронт часто задерживается дальше на юг, что приводит к сильным дождям в бассейне реки Янцзы и засухам в северном Китае. Годы Ла-Нинья благоприятствуют смене на север, что может принести риски наводнения в бассейны Хуайхэ и Желтой реки. Над Японией и Кореей ответ варьируется в зависимости от сезона и фазы ENSO, с Ла-Нинья часто ассоциируется с более теплым и влажным летом в некоторых регионах.

Юго-Восточная Азия и морской континент Монсун

В Юго-Восточной Азии на муссон сильно влияет близость теплого бассейна и конвекционных центров. Эль-Ниньо обычно приводит к более сухим, чем в среднем, условиям по всей Индонезии, Малайзии, Филиппинам и северной Австралии из-за смещения конвекции на восток. Сухой сезон может быть продлен, увеличивая риск лесных пожаров и нехватки воды. Ла-Нинья часто приносит выше нормы осадки, вызывая наводнения и оползни. Наступление и отмена муссона в этих регионах также может смещаться на несколько недель во время сильных событий ENSO.

Исторические события ENSO и их влияние на азиатский муссон

Изучение прошлых экстремальных явлений помогает проиллюстрировать глубокое влияние ENSO на азиатский муссон и последствия для человека.

1997—1998 Эль-Ниньо

Одно из самых сильных событий Эль-Ниньо 20-го века, эпизод 1997–1998 вызвал широко распространенную засуху на большей части Южной и Юго-Восточной Азии. Индия испытала дефицит осадков 19%, приводящий к резкому снижению производства продовольствия и нехватке воды. В Индонезии засуха в сочетании с очистительными пожарами привела к разрушительной дымовой дымке, которая распространилась по всему региону, влияя на здоровье и транспорт. Экономические затраты достигли миллиардов долларов.

2015-2016 Эль-Ниньо

Часто по сравнению с событием 1997-1998 годов Эль-Ниньо в 2015-2016 годах также приводил к серьезным провалам муссонов. В Индии в течение летнего муссона был зафиксирован дефицит в 14%, а неурожаи привели к водным кризисам и потерям урожая во многих штатах. Юго-Восточная Азия пережила одну из самых страшных засух за десятилетия, с массивными лесными пожарами в Индонезии и сокращением производства гидроэнергии. Это событие подчеркнуло, как изменение климата может усиливать последствия Эль-Ниньо, с более высокими базовыми температурами, усугубляющими последствия.

Многолетние события Ла-Нинья

Эпизоды Ла-Нинья, особенно те, которые сохраняются в течение двух или более лет, могут создавать устойчивые периоды усиленной муссоновой активности. 1998-2000 Ла-Нинья последовала за сильным Эль-Ниньо 1997-1998 годов, принося наводнения во многие части Азии. Совсем недавно, тройной ливень 2020-2023 годов был связан с более чем средними муссонных дождей по всей Южной Азии, что привело к разрушительным наводнениям в Индии, Пакистане, Бангладеш и Непале. В 2022 году Пакистан испытал катастрофические наводнения, которые затопили одну треть страны, частично связанные с условиями Ла-Нинья, усиливающими муссонный ливень.

Предсказательные вызовы и достижения

Прогнозирование азиатского муссона с точностью является серьезной проблемой, особенно учитывая сложное взаимодействие с ENSO. Хотя климатические модели значительно улучшились, неопределенности остаются.

Текущие прогнозные возможности

Оперативные центры по всему миру, включая Центр прогнозирования климата NOAA , выпускают прогнозы ENSO, которые информируют о сезонных прогнозах муссонов. Динамические модели доказали свою способность предсказывать начало и фазу событий ENSO за несколько месяцев до этого. Эти результаты модели подпитывают модели прогнозирования муссонов, которые учитывают региональные переменные, такие как IOD, снежный покров над Гималаями и условия на поверхности земли. В последние годы точность прогнозов муссонов на большие расстояния увеличилась, особенно для крупномасштабных моделей, таких как сезонные общие количества осадков.

Ограничения и источники неопределенности

Несмотря на прогресс, многие проблемы сохраняются. Взаимосвязь между ENSO и муссоном нестационарна — она менялась в течение десятилетий из-за естественной изменчивости и изменения климата. Например, корреляция между Эль-Ниньо и индийскими летними муссонными осадками ослабла в конце 20-го века, только для того, чтобы снова укрепиться. Моделирование смещений в представлении тропической конвекции и изменения градиента SST также снижает надежность прогноза. Кроме того, внутренний хаотический характер атмосферы означает, что региональные прогнозы за несколько недель остаются неопределенными. Масштабирование глобальных результатов модели в локальные масштабы является активной областью исследований.

Будущие изменения: ENSO и азиатский муссон в условиях потепления климата

Изменение климата уже меняет поведение ENSO и азиатских муссонов, что имеет важные последствия для будущих экстремальных явлений.

Прогнозируемые изменения в ENSO

В шестом оценочном докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) говорится, что изменчивость осадков в тропиках, вызванная ENSO, вероятно, усилится. Хотя существует низкая уверенность в том, как частота событий Эль-Ниньо и Ла-Нинья изменится, большинство моделей согласны с тем, что амплитуда событий ENSO может увеличиться. Более сильные эпизоды Эль-Ниньо и Ла-Нинья вызовут более серьезные колебания в азиатских муссонных осадках - более сильные засухи под Эль-Ниньо и повышенные риски наводнений под Ла-Нинья.

Изменения в характеристиках муссонов

Более теплые температуры атмосферы увеличивают влагоудерживающую способность воздуха, приводя к более интенсивным событиям осадков, когда условия благоприятны. Над азиатским регионом муссонов уже увеличиваются экстремальные осадки. Сочетание более теплого климата и сильных условий Ла-Нинья может привести к беспрецедентным наводнениям. И наоборот, даже умеренные события Эль-Ниньо в более теплом мире могут вызвать более серьезные сельскохозяйственные засухи, потому что более высокие температуры увеличивают испарение, быстрее высыхая почвы.

Последствия для водных ресурсов и продовольственной безопасности

На пересечении ENSO-вынужденной изменчивости и изменения климата ставят серьезные риски. Многие азиатские экономики полагаются на муссоновую воду для орошения, гидроэнергетики и внутреннего снабжения. Будущее с более переменными и экстремальными сезонами муссонов потребует адаптивных мер, включая улучшенное хранение воды, засухоустойчивые культуры и гибкие стратегии управления водными ресурсами. Системы раннего предупреждения, которые включают ENSO и муссонов прогнозы становятся все более жизненно важными.

Стратегии адаптации и смягчения

Хотя мы не можем контролировать ENSO, общества могут снизить уязвимость за счет проактивного планирования и научно обоснованных стратегий.

Улучшение сезонных и субсезонных прогнозов

Инвестирование в наблюдательные сети, спутниковые данные и моделирование с высоким разрешением помогает уточнить прогнозы муссонов. Всемирная метеорологическая организация координирует международные усилия по улучшению систем прогнозирования климата. Инструменты масштабирования, которые преобразуют глобальные перспективы ENSO в действенную местную информацию, необходимы фермерам, водным менеджерам и агентствам по стихийным бедствиям.

Повышение устойчивости в сельском хозяйстве

Сельскохозяйственные методы могут быть скорректированы для снижения чувствительности к изменчивости муссонов. К ним относятся переход на засухоустойчивые и устойчивые к наводнениям сорта сельскохозяйственных культур, корректировка сроков посадки на основе прогнозов ENSO, диверсификация источников средств к существованию и улучшение сохранения влаги в почве. Государственная политика, такая как страхование урожая и стратегические запасы зерна, обеспечивает финансовые буферы против муссонных сбоев.

Укрепление раннего предупреждения и готовности к стихийным бедствиям

Правительства стран Азии укрепляют свои возможности в плане реагирования на экстремальные погодные условия, связанные с ENSO. Системы предупреждения о наводнениях, протоколы управления водохранилищами и группы реагирования на чрезвычайные ситуации совершенствуются. Уроки, извлеченные из прошлых событий, таких как наводнения в Пакистане в 2022 году и засуха в 2015-2016 годах, стимулировали инвестиции в технологии раннего предупреждения и инициативы по адаптации на уровне общин.

Заключение

Эль-Ниньо и Ла-Нинья являются мощными компонентами климатической системы Земли, которые непосредственно формируют поведение и интенсивность азиатского муссона. Их влияние передается через сложные телесвязи, включающие изменения в тропической циркуляции, взаимодействия с Индийским океаном и воздействия на погодные условия средней широты. Последствия для таких регионов, как Южная Азия, Восточная Азия и Юго-Восточная Азия, могут быть глубокими, принося засуху или наводнения миллионам людей. Хотя значительный прогресс был достигнут в понимании и прогнозировании этих явлений, сочетание естественной изменчивости и антропогенного изменения климата создает новые проблемы. Постоянное внимание к улучшению навыков прогнозирования, созданию адаптивного потенциала и укреплению международного сотрудничества имеет важное значение для управления рисками, связанными с постоянно меняющимся танцем между ENSO и азиатским муссоном.