Table of Contents

Что такое Эль-Ниньо и Ла-Нинья?

Эль-Ниньо-Южное колебание (ENSO) является самым влиятельным изменением климата планеты из года в год. Возникнув в тропической части Тихого океана, ENSO представляет собой цикл изменений температуры поверхности моря, который непосредственно влияет на то, где выпадает дождь и насколько сильны штормы по всему миру. Термин «Эль-Ниньо» относится к теплой фазе этого цикла, в то время как «Ла-Нинья» относится к прохладной фазе. Между этими крайностями находится нейтральная фаза. Понимание механики, стоящей за этими фазами, имеет важное значение для понимания того, почему в некоторых регионах происходят наводнения, другие страдают от засухи, и как сезоны ураганов формируются за месяцы до этого.

Механика Эль-Ниньо-Южного колебания

Циркуляция Уокера и нейтральное государство

Чтобы понять ENSO, нужно сначала понять нормальные условия в Тихом океане. В нейтральных условиях сильные, устойчивые торговые ветры дуют с востока на запад через экваториальную часть Тихого океана. Эти ветры накапливают теплые поверхностные воды в западной части Тихого океана около Индонезии и северной Австралии, создавая глубокий «теплый бассейн». В восточной части Тихого океана, у берегов Южной Америки, более прохладные водные колодцы поднимаются из глубин, чтобы заменить поверхностные воды, вытесненные на запад. Эта разница температур приводит в движение циркуляцию Уокера, гигантскую петлю поднимающегося воздуха над теплым западом Тихого океана (создавая облака и дождь) и потопающий воздух над более прохладным восточным Тихим океаном (подавляющий дождь).

Фаза Эль-Ниньо: ослабленные ветры и потепление

Во время Эль-Ниньо, торговые ветры расслабляются или даже меняются. Когда это происходит, теплая вода, которая была сложена в западной части Тихого океана, скользит на восток в сторону Южной Америки. Бассейн теплой воды расширяется через центральную и восточную часть Тихого океана. Этот сдвиг тянет грозовую активность - обычно сосредоточенную над Индонезией - на восток в центральную часть Тихого океана. Потопающий воздух над восточной частью Тихого океана ослабевает или исчезает. Это единственное изменение в расположении тропического отопления нарушает циркуляцию атмосферы во всем мире. Конкретные механизмы отслеживаются такими организациями, как Международный научно-исследовательский институт климата и общества .

Фаза Ла-Нинья: усиление ветра и охлаждение

Ла-Нинья представляет собой противоположную крайность цикла ENSO. Во время Ла-Нинья торговые ветры значительно усиливаются за пределами своего нормального состояния. Это подталкивает еще более теплую воду к западной части Тихого океана и увеличивает отлив холодной воды в восточной части Тихого океана. Циркуляция Уокера становится более энергичной. Область поднимающегося воздуха и гроз усиливается над Индонезией и окружающими морями. Холодная аномалия в восточной части Тихого океана становится более выраженной, что приводит к еще более сильному погружению воздуха и более сухим условиям. Ла-Нинья эффективно усиливает «нормальные» климатические условия по всему тихоокеанскому бассейну.

Глобальные телесвязи: как ENSO управляет атмосферой

Сдвиг в тропической грозовой активности выступает как массовое нарушение в глобальной атмосферной системе. Эти нарушения, известные как телесвязи, распространяются на более высокие широты и влияют на погодные условия вдали от тропиков. Основным механизмом этого является изменение Тихоокеанского струйного потока и циркуляции Хэдли.

Тихоокеанский реактивный поток

Во время Эль-Ниньо субтропический реактивный поток через Тихий океан усиливается и смещается на юг. Это направляет штормовые системы в Калифорнию, южные США и северную Мексику. Напротив, Ла-Нинья усиливает северный тихоокеанский реактивный поток, толкая штормы в Тихоокеанский Северо-Запад и Британскую Колумбию, оставляя южный ярус США более сухим и теплым. Эти изменения достаточно последовательны, чтобы позволить синоптикам делать надежные сезонные прогнозы.

Расширение Hadley Cell

Фазы ENSO также модулируют силу и ширину циркуляции Хэдли. События Эль-Ниньо имеют тенденцию расширять тропики, толкая субтропические сухие зоны в сторону полюса. Это может способствовать сдвигам в средних широтах штормовых трасс и влиять на характер осадков в таких регионах, как Средиземноморье и части Австралии. События Ла-Нинья могут сокращать тропический пояс, что приводит к различному набору климатических реакций в субтропиках.

Региональные последствия Эль-Ниньо

Эль-Ниньо часто ассоциируется с некоторыми из самых узнаваемых глобальных погодных экстремальных явлений. Хотя нет двух событий Эль-Ниньо, они производят стандартный набор региональных предубеждений, которые оказывают значительное социальное воздействие.

Северная Америка

Зима и весна: Эль-Ниньо обычно приносит более влажную и прохладную зиму на юг Соединенных Штатов, от Калифорнии до Флориды. Повышенная штормовая трасса может облегчить условия засухи в Калифорнии, но также приводит к повышенному риску наводнений и оползней. Северная часть Соединенных Штатов и Канада испытывают более мягкую, чем обычная зима. Кроме того, зимы Эль-Ниньо часто видят снижение снегопада через северные Скалистые горы и северные равнины, влияя на зимние виды спорта и водные ресурсы.

Южная Америка

Наводнения и засуха:] Смещение конвекции на восток приводит к катастрофическим осадкам на обычно засушливых побережьях Эквадора и Перу. Это может привести к сильным наводнениям, оползням и повреждению инфраструктуры. Одновременно, поднимающийся воздух над центральной частью Тихого океана подавляет количество осадков над бассейном Амазонки и северо-восточной Бразилией, часто вызывая сильную засуху, лесные пожары и потери сельского хозяйства. Эти условия засухи могут нарушить жизнедеятельность миллионов людей, зависящих от натурального хозяйства и угрожают очагам биоразнообразия в тропических лесах Амазонки.

Азия и Океания

Засуха и пожары:] Сокращение конвекции над Индонезией и Австралией приводит к повсеместной засухе. Это высыхает ландшафты и повышает риск сильных лесных пожаров, как это было во время крупных событий Эль-Ниньо в прошлом, таких как событие 1997-1998 годов, которое вызвало разрушительные пожары и загрязнение дымкой в Юго-Восточной Азии. Индийский муссон обычно слабее во время Эль-Ниньо, что приводит к осадкам ниже среднего по всей Индии, что может серьезно повлиять на сельское хозяйство и доступность воды. Также существует тенденция к более теплым зимам в Восточной Азии, что может повлиять на спрос на энергию и экосистемы.

Африка

Южная и Восточная Африка:] Эль-Ниньо связан с более сухими условиями в Южной Африке в течение летнего сезона дождей, что создает угрозу для сельского хозяйства и водоснабжения, питаемых дождем. Напротив, Восточная Африка часто испытывает более влажные, чем обычно, условия во время сезона «коротких дождей», которые могут привести к наводнениям и вспышкам заболеваний, передающихся через воду. Эти контрастные воздействия усложняют региональную продовольственную безопасность и усилия по обеспечению готовности к стихийным бедствиям.

Тропические циклоны

Одним из самых надежных сигналов Эль-Ниньо является его влияние на сезоны ураганов. Эль-Ниньо сильно подавляет активность ураганов в Атлантике за счет увеличения вертикального сдвига ветра в Главном регионе развития. Этот сдвиг разрывает развивающиеся штормы, уменьшая количество и интенсивность ураганов. И наоборот, Эль-Ниньо уменьшает сдвига ветра в Тихом океане, делая сезон тихоокеанского тайфуна более активным и позволяя штормам путешествовать дальше на запад. Этот эффект может увеличить риск для островных государств в западной части Тихого океана и Восточной Азии.

Региональные последствия Ла-Нинья

Воздействие Ла-Нинья в целом противоположно воздействию Эль-Ниньо, но это не просто зеркальное отражение. Градиенты более крутые, и воздействие на конкретные погодные условия может быть столь же глубоким.

Северная Америка

Зима и торнадо: Зима и торнадо: Зима Ла-Нинья обычно холоднее и снежнее на северных равнинах и Среднем Западе, в то время как южный ярус испытывает более теплые и более сухие условия. Тихоокеанский Северо-Запад видит очень влажную и холодную зиму, которая может привести к наводнениям и лавинам. Весной Ла-Нинья часто сдвигает струйный поток таким образом, что увеличивает активность торнадо в долинах Огайо и Теннесси, повышая риски для серьезных вспышек погоды и связанного с ними ущерба.

Южная Америка

Амазонка мокрая, Анды сухие:] Сильный подъем вдоль побережья Перу создает там очень сухие условия, усугубляя нехватку воды и сельскохозяйственный стресс. Однако бассейн Амазонки часто видит выше среднего количества осадков, что приводит к затоплению рек и увеличению влажности почвы, полезной для сельскохозяйственных культур. Южная Бразилия и Аргентина также имеют тенденцию к влажности во время событий Ла-Нинья, в то время как северо-восточная Бразилия имеет тенденцию быть более сухой, что может иметь сложные последствия для регионального сельского хозяйства и экосистем.

Азия и Океания

Наводнения и муссоны:] Усиленный теплый бассейн в западной части Тихого океана вызывает разрушительные наводнения в Индонезии, Малайзии, на Филиппинах и в северной Австралии. Ла-Нинья является основной причиной наводнений в Австралии, часто приводящих к значительному ущербу сельскому хозяйству и инфраструктуре, как видно из наводнений 2010-2011 годов. Индийский муссон обычно сильнее, что приводит к сильным ливням по всему субконтиненту, которые могут как пополнять запасы воды, так и вызывать наводнения. Восточная Азия также имеет тенденцию испытывать более холодные зимы во время Ла-Нинья, влияя на спрос на энергию и урожайность.

Африка

Рог африканской засухи:] Ла-Нинья сильно коррелирует с засухой в Африканском Роге. Расширенная циркуляция Уокера подавляет количество осадков над Сомали, Эфиопией и Кенией, часто приводя к серьезным кризисам продовольственной безопасности и гуманитарным чрезвычайным ситуациям. На другой стороне континента Южная Африка имеет тенденцию быть более влажной во время Ла-Нинья, что может улучшить сельскохозяйственные результаты, но также увеличить риск наводнений и переносимых переносчиками болезней.

Атлантический сезон ураганов

Ла-Нинья печально известна нарастанием активности атлантических ураганов. Регион характеризуется снижением вертикального сдвига ветра и более высокими температурами поверхности моря. Эта комбинация создает очень благоприятную среду для формирования и интенсификации тропических штормов. Основные события Ла-Нинья часто связаны с гиперактивными сезонами ураганов, с более высокой вероятностью штормов, выходящих на сушу в Соединенных Штатах и Карибском бассейне. Вы можете отслеживать текущее состояние через NOAA ENSO Диагностическая дискуссия .

ENSO в условиях потепления климата

Понимание того, как изменение климата влияет на ENSO, является одной из наиболее важных областей науки о климате. ENSO - это естественный цикл, но он работает на планете, которая быстро нагревается из-за выбросов парниковых газов. Это добавляет сложность и потенциал для усиления экстремальных явлений.

Интенсификация крайностей

Более теплая атмосфера содержит больше влаги (примерно на 7% больше на градус Цельсия потепления). Это усиливает гидрологический цикл. По прогнозам, наводнения, связанные с Эль-Ниньо, и засухи, связанные с Ла-Нинья, станут более интенсивными, даже если сама картина не изменится. Например, наводнения в Перу или засухи в Австралии, вероятно, будут более серьезными из-за увеличения исходного уровня тепла и влаги. Это усиление создает большие риски для уязвимых сообществ, продовольственной безопасности и водных ресурсов во всем мире.

Изменения частоты и амплитуды

Продолжаются исследования по поводу того, будет ли увеличиваться частота экстремальных событий «Супер Эль-Ниньо». Некоторые климатические модели предполагают сдвиг циркуляции Уокера в сторону полюса и усиление «обратной связи Бьеркнеса», что может привести к более частым экстремальным событиям ENSO. Кроме того, фоновое состояние океана нагревается, а это означает, что нейтральные условия сегодня теплее, чем нейтральные условия десятилетия назад. Это имеет последствия для морских экосистем и обесцвечивания кораллов, поскольку более высокие температуры океана создают стресс для коралловых рифов, что приводит к широко распространенным событиям обесцвечивания, которые угрожают биоразнообразию и рыболовству.

Мониторинг и прогнозирование ENSO

Способность прогнозировать события ENSO за несколько месяцев вперед является важным достижением в области оперативной климатологии. Она обеспечивает критически важное время для правительств, фермеров и руководителей чрезвычайных ситуаций для подготовки к вероятным последствиям.

Ключевые инструменты мониторинга

Ученые используют сложную систему наблюдений для отслеживания ENSO в режиме реального времени. Это включает в себя массив буев TAO/TRITON по экваториальной части Тихого океана, спутники, измеряющие высоту и температуру поверхности моря, и показания атмосферного давления. Основной используемой метрикой является аномалия температуры поверхности моря (SST) в области Ниньо 3,4 экваториальной части Тихого океана. Индекс южного колебания (SOI), основанный на разнице давлений между Таити и Дарвином, является еще одним ключевым показателем атмосферного ответа. Вместе эти инструменты позволяют осуществлять непрерывный мониторинг фаз ENSO и предоставляют данные, необходимые для моделей прогнозирования.

Предупреждения и предостережения

Крупные климатические центры, такие как Центр прогнозирования климата (NOAA) и Австралийское бюро метеорологии (FLT:0) выпускают регулярные прогнозы ENSO. Динамические климатические модели могут обеспечить умелые прогнозы до шести-девяти месяцев вперед. Когда модели последовательно показывают условия, соответствующие Эль-Ниньо или Ла-Нинья, выпускаются «Наблюдение Эль-Ниньо», «Советственное наблюдение Эль-Ниньо» или «Наблюдение Ла-Ниньо», предоставляя общественности авторитетные рекомендации о том, чего ожидать в ближайшие сезоны. Эти прогнозы имеют решающее значение для готовности к стихийным бедствиям, сельскохозяйственного планирования, управления водными ресурсами и вмешательства общественного здравоохранения во всем мире.

Глобальное значение ENSO

От формирования интенсивности сезона ураганов в Атлантике до влияния на зимние температуры, риск засухи и наводнений по всему миру, ENSO остается единственным наиболее надежным источником сезонной климатической предсказуемости. Его последствия пульсируют через экономики, продовольственные системы и экосистемы, затрагивая миллиарды людей. Благодаря постоянному улучшению нашего понимания и возможностей прогнозирования общества могут лучше предвидеть и смягчать часто разрушительные последствия Эль-Ниньо и Ла-Нинья.