Table of Contents

Эль-Ниньо и Ла-Нинья представляют собой наиболее последовательные естественные климатические колебания, влияющие на североамериканские погодные условия на ежегодной основе. В совокупности эти противоположные фазы происходят из сложных взаимодействий между тропическим Тихим океаном и атмосферой над ним. Несмотря на их тропическое происхождение, их эффекты простираются далеко за пределы, оказывая сильное дистанционное управление струйными потоками Северной Америки, штормовыми дорожками, моделями осадков и температурными режимами. Признание того, развивается ли Эль-Ниньо или Ла-Нинья, и оценка его потенциальной силы - обеспечивает синоптикам, фермерам, водным менеджерам, специалистам по планированию чрезвычайных ситуаций и политикам критическое многомесячное время для подготовки к различному набору климатических аномалий, которые обычно приносит каждая фаза. В этой статье мы исследуем его характерные воздействия на зимнюю и летнюю погоду по всей Северной Америке, исследуем его характерные воздействия на зимнюю и летнюю погоду и обсуждаем, как эти модели изучаются и прогнозируются на фоне проблем изменения климата.

Двигатель позади ENSO: соединение океан-атмосфера в тропической части Тихого океана

Экваториальная часть Тихого океана функционирует как огромный двигатель, приводящий в движение глобальные атмосферные циркуляции. В нейтральных условиях ENSO сильные торговые ветры дуют с востока на запад через Тихий океан, толкая теплые поверхностные воды к западной части Тихого океана около Индонезии и северной Австралии. Этот процесс заставляет более холодные, богатые питательными веществами воды подниматься вверх вдоль побережья Южной Америки, поддерживая морские экосистемы и поддерживая сильный градиент температуры восток-запад через Тихоокеанский бассейн. Это состояние тесно связано с циркуляцией Уокера, крупномасштабной атмосферной петлей, характеризующейся повышением воздуха в теплой западной части Тихого океана и погружением воздуха в более прохладной восточной части Тихого океана.

Во время события Эль-Ниньо эти торговые ветры ослабевают или даже поворачивают вспять, позволяя огромному бассейну теплой поверхностной воды наклоняться на восток к центральной и восточной части Тихого океана. Это смещение на восток содержания тепла в океане нарушает циркуляцию Уокера, смещая зону восходящего воздуха на восток. Атмосфера реагирует изменением положения и силы Тихоокеанского струйного потока, который действует как основная штормовая магистраль для Северной Америки. Эта перестройка влияет на штормовые трассы и температурные модели по всему континенту.

И наоборот, во время события Ла-Нинья торговые ветры резко усиливаются, толкая теплую воду даже дальше на запад, чем обычно. Это усиливает циркуляцию Уокера, что приводит к более сильному подъему холодной воды в восточной части Тихого океана. Атмосферный ответ обычно усиливает волновой рисунок в струйном потоке, создавая более выраженные хребты и впадины по всей Северной Америке. Эти усиленные модели часто приводят к более экстремальным погодным явлениям.

Ученые отслеживают эти условия с помощью ключевых показателей, таких как аномалии температуры поверхности моря (SST) в регионе Ниньо 3,4, который охватывает центральную часть экваториальной части Тихого океана. Наряду с измерениями SST, Southern Oscillation Index (SOI) отслеживает различия атмосферного давления между Таити и Дарвином, Австралия, обеспечивая понимание силы и фазы ENSO.

Декодирование Эль-Ниньо: Теплая фаза и ее эффекты

События Эль-Ниньо резко реорганизуют Тихоокеанский реактивный поток, с глубокими последствиями для погоды по всей Северной Америке.Во время типичной зимы Эль-Ниньо субтропический реактивный поток укрепляется и смещается на юг, доставляя обильную влагу и штормовую погоду на южный ярус США и Калифорнии.В то же время полярный реактивный поток часто ослабевает или смещается на север, позволяя более теплым воздушным массам ворваться в западную Канаду и северные Соединенные Штаты.

Зимние последствия (декабрь-февраль)

Наиболее выраженные воздействия Эль-Ниньо происходят во время зимы в Северном полушарии. Для южных Соединенных Штатов - от Калифорнии через побережье Мексиканского залива до Каролины - это часто приводит к более прохладным и значительно более влажным условиям. Увеличение количества осадков может помочь облегчить условия засухи, но также повышает риск наводнений, оползней и оползней, особенно в горных прибрежных районах Калифорнии. Напротив, Тихоокеанский Северо-Запад, Долина Огайо и область Великих озер обычно испытывают более теплые и более сухие зимы во время Эль-Ниньо, что может привести к менее среднему снежному покрову в Каскадах и Северных Скалистых горах. Это сокращение снежного покрова создает проблемы для горнолыжных курортов и водных ресурсов, которые зависят от весеннего таяния снега. В Канаде, особенно в Британской Колумбии и провинциях Прерий, зимы Эль-Ниньо, как правило, мягче, чем в среднем.

Эти измененные осадки и температурные режимы не только влияют на отдых на открытом воздухе, но и имеют критические последствия для сельского хозяйства, управления водными ресурсами и спроса на энергию. Например, более влажные зимы в Калифорнии могут пополнять запасы, но также могут увеличить риск зимнего наводнения, в то время как более сухие условия на северо-западе Тихого океана могут усугубить нехватку воды в течение лета.

Летние воздействия (июнь-август)

Летом влияние Эль-Ниньо меняется, некоторые эффекты менее последовательны, но все же значительны. Одним из наиболее критических последствий является подавление активности атлантических ураганов. События Эль-Ниньо генерируют сильные западные ветры верхнего уровня через Карибский бассейн и тропическую Атлантику, которые производят сдвиг ветра, который нарушает вертикальное развитие тропических штормов и ураганов. Этот сдвиг ветра затрудняет формирование и усиление атлантических ураганов.

И наоборот, Эль-Ниньо имеет тенденцию усиливать активность ураганов в восточной и центральной части Тихого океана, где более высокие температуры воды и снижение сдвига ветра создают благоприятные условия для развития тропических штормов. Эти усиленные тихоокеанские ураганы иногда могут повлиять на Мексику и юго-запад США.

В континентальной части США лето Эль-Ниньо может принести осадки выше среднего в части Интермаунт-Уэст, в то время как в некоторые годы юго-западный муссон подавляется, что приводит к более сухим условиям в Аризоне и Нью-Мексико. Однако эти летние сигналы, как правило, менее надежны и предсказуемы по сравнению с зимними моделями.

Известные события Эль-Ниньо

Несколько исторических событий Эль-Ниньо продемонстрировали огромную энергию и разрушения, которые может принести это явление. Эль-Ниньо 1997-1998 годов был одним из самых сильных за всю историю наблюдений, вызвав массивные зимние штормы в Калифорнии, разрушительные наводнения на юго-востоке и сильный ледяной шторм на северо-востоке Соединенных Штатов и Канады. Это событие нанесло ущерб в миллиарды долларов и оказало длительное воздействие на окружающую среду.

В 2015-2016 годах Эль-Ниньо соперничал с событиями 1997-1998 годов по интенсивности и принес исторические осадки в Техас и побережье Мексиканского залива, оставив Тихоокеанский северо-запад необычайно теплым и сухим. Сельскохозяйственный сектор испытал различные воздействия, причем некоторые регионы извлекли выгоду из повышенной влажности, а другие страдают от засухоподобных условий. Эти события подчеркивают широкомасштабные и иногда противоречивые последствия Эль-Ниньо в разных регионах.

Декодирование Ла-Нинья: холодная фаза и ее отличительные погодные условия

Ла-Нинья часто представляет собой зеркальное отражение Эль-Ниньо, хотя его воздействия не всегда идеально симметричны. Усиленные пассаты проталкивают теплую воду дальше на запад, усиливая циркуляцию Уокера и усиливая температурный градиент восток-запад через Тихий океан. Атмосферный ответ обычно усиливает волновой рисунок в струйном потоке, создавая более выраженные хребты и впадины по всей Северной Америке, которые приводят к более экстремальным и устойчивым погодным условиям.

Зимние последствия (декабрь-февраль)

Зимы Ла-Нинья славятся своими резкими контрастами восток-запад в Соединенных Штатах. Тихоокеанский Северо-запад, Британская Колумбия и Аляска, как правило, испытывают более холодные и влажные зимы с тяжелыми горными снегопадами, что способствует устойчивым уровням снежного покрова, жизненно важным для весеннего и летнего водоснабжения. Северные равнины и Верхний Средний Запад также часто видят более холодные, чем средние температуры и увеличенный снежный покров.

Тем временем, Юго-Запад, Южные равнины и Юго-Восточная часть часто переносят более теплые и гораздо более сухие условия, усиливая засуху и нехватку воды.[1] Эта «южная засуха» является отличительной чертой зим Ла-Нинья, уделяя особое внимание сельскохозяйственным операциям и увеличивая риск лесных пожаров весной и летом, особенно в Техасе, Оклахоме, Аризоне и Нью-Мексико.

Летние воздействия (июнь-август)

Летние воздействия Ла-Нинья особенно примечательны для сезона ураганов в Атлантике. С более слабыми ветрами верхнего уровня (сниженный сдвиг ветра) и более теплыми температурами поверхности моря в тропической Атлантике условия становятся очень благоприятными для развития и интенсификации тропических циклонов. Сезоны ураганов 2020 и 2021 годов, оба под влиянием Ла-Нинья, устанавливают рекорды по частоте штормов и быстрой интенсификации, вызывая широко распространенный ущерб вдоль побережья Мексиканского залива и Атлантического океана.

И наоборот, юго-западный муссон может быть усилен в течение лет Ла-Нинья, принося больше влаги и грозовой активности в Аризону и Нью-Мексико.В восточной части Тихого океана Ла-Нинья имеет тенденцию подавлять ураганную активность, в результате чего меньше тропических штормов влияет на Мексику и Западное побережье США.

Известные события Ла-Нинья

Ла-Нинья 2010-2011 годов была связана с сильной засухой на южных равнинах, за которой последовали разрушительные лесные пожары. В то же время сильные зимние снега затронули северные и восточные Соединенные Штаты, продемонстрировав резкий контраст в региональных воздействиях. Совсем недавно «тройная» Ла-Нинья с 2020 по 2023 год создала устойчивые условия засухи через бассейн реки Колорадо и Калифорнию, одновременно подпитывая последовательные интенсивные сезоны ураганов в Атлантике.

Международный исследовательский институт климата и общества (IRI) при Колумбийском университете предоставляет отличные прогнозы, исторический контекст и образовательные ресурсы для понимания этих сложных событий и их последствий.

Региональные последствия в Северной Америке: более близкий взгляд

В то время как телесоединения ENSO производят широкие, континентальные модели, местная география, возвышение и близость к океанам модулируют точный результат погоды в каждом регионе. Ниже более подробно рассматривается, как Эль-Ниньо и Ла-Нинья обычно влияют на ключевые регионы по всей Северной Америке.

Тихоокеанский Северо-Запад и Британская Колумбия

  • Эль-Ниньо: Как правило, теплее и суше, чем в среднем зимой, что приводит к уменьшению снежного покрова в Каскадах и прибрежных горах. Это может повлиять на летний запас воды и увеличить риск лесных пожаров.
  • Ла-Нинья: Преобладают более холодные и влажные условия, с сильными горными снегопадами и активными штормовыми трассами. Риски наводнений и лавины возрастают во время сильных зим Ла-Нинья.

Калифорния

  • Эль-Ниньо: Обычно приносит прохладные, влажные зимы с потенциалом для наводнений и сильного снегопада в Сьерра-Неваде.Самые сильные воздействия наиболее надежны в Южной Калифорнии, хотя не каждый Эль-Ниньо гарантирует облегчение засухи.
  • Ла-Нинья: Часто совпадает с более сухими, чем обычно, зимами, особенно в Южной Калифорнии, усугубляя засуху и подчеркивая водные ресурсы.

Юго-западные и южные равнины

  • Эль-Ниньо: Более прохладные и влажные зимы помогают восполнить влагу почвы и водохранилища, обеспечивая облегчение для пострадавших от засухи районов.
  • Ла-Нинья: Ла-Нинья: Ла-Нинья: Ла-Нинья: Ла-Нинья: Ла-Нинья: Ла-Нинья: Ла-Нинья: Ла-Нинья: Ла-Нинья: Ла-Нинья: Ла-Нинья: Ла-Нинья: Ла-Нинья: Ла-Нинья: Ла-Нинья: Ла-Нинья: Ла-Нинья: Ла-Нинья: Ла-Нинья: Ла-Нинья: Ла-Нинья: Ла-Нинья: Ла-Нинья: Ла-Нинья Ла-Нинья Ла-Нинья Ла-Нинья Ла-Нинья Ла-Нинья Ла-Нинья Ла-Нинья Ла-Нинья Ла-Нинья Ла-Нинья Ла-Нинья Ла-Нинья Ла-Нинья Ла-Нинья Ла-Нинья Ла-Нинья Ла-Нинья Ла-Нинья Ла-Нинья Ла-Нинья Ла-Нинья Ла-

Северные равнины и Верхний Средний Запад

  • Эль-Ниньо: Более мягкие зимы с менее экстремальными холодными периодами, которые могут принести пользу животноводству и снизить затраты на отопление.
  • Ла-Нинья: Холодные зимы с более высокой вероятностью полярных вихрей и сильных снегопадов, влияющих на транспорт и сельское хозяйство.

Юго-восточный и побережье Мексиканского залива

  • Эль-Ниньо: Более прохладные, влажные зимы с увеличением сильных вспышек штормов и более высоким риском наводнений.
  • Ла-Нинья: Теплые и сухие зимы снижают риск замораживания сельскохозяйственных культур, но увеличивают риск засухи и повышают потенциал для активного сезона ураганов.

Северо-восточная и Атлантическая Канада

  • Эль-Ниньо: Обычно более мягкие зимы с меньшим количеством снегопада в крупных городах, но смешанные осадки (замораживающий дождь, мокрый) могут увеличиться.
  • Ла-Нинья: Часто более холодные зимы с большим потенциалом для не-востока и значительных снегопадов, влияющих на путешествия и инфраструктуру.

Прогнозирование ENSO, экономических последствий и роли изменения климата

Достижения в области моделирования климата и мониторинга океан-атмосфера значительно улучшили способность прогнозировать события ENSO за несколько месяцев до этого. Современные модели сезонного прогнозирования, такие как модели, управляемые Центром прогнозирования климата (CPC) NOAA , объединяют океанические данные, атмосферные наблюдения и сложные компьютерные симуляции для прогнозирования начала, продолжительности и интенсивности фаз Эль-Ниньо или Ла-Нинья. Эти прогнозы обеспечивают жизненно важное время выполнения, которое приносит пользу многочисленным секторам.

Фермеры используют прогнозы ENSO для выбора сортов сельскохозяйственных культур, лучше подходящих для ожидаемых влажности и температурных условий, оптимизации урожайности и минимизации потерь. Городские планировщики и водные менеджеры используют прогнозы для подготовки к потенциальным сценариям наводнений или засухи, соответствующим образом корректируя операции водохранилища и планы реагирования на чрезвычайные ситуации. Энергетический сектор ожидает изменения в требованиях к отоплению и охлаждению, влияя на закупку топлива и надежность сети.

Экономические ставки событий ENSO огромны. Сильные эпизоды Эль-Ниньо или Ла-Нинья могут изменить сельскохозяйственный ландшафт Северной Америки, нарушить цепочки поставок и напрячь общественную инфраструктуру. Например, засухи, вызванные Ла-Нинья, могут опустошить операции по выращиванию пшеницы и крупного рогатого скота, в то время как наводнения, связанные с Эль-Ниньо, могут задержать графики посадки и сбора урожая в дельте Миссисипи и на юго-востоке. Отрасли страхования и перестрахования тщательно включают прогнозы ENSO в свои модели риска, предвидя потери от стихийных бедствий от наводнений, лесных пожаров, ураганов и других опасностей.

Одной из наиболее актуальных проблем сегодня является понимание того, как ENSO взаимодействует с глобальным изменением климата. Потепление атмосферы удерживает больше влаги, что может усиливать как засухи, так и наводнения, связанные с Эль-Ниньо и Ла-Нинья. Некоторые исследования показывают, что изменение климата может увеличивать частоту сильных событий ENSO или изменять их телесвязи, тем самым изменяя, как эти фазы влияют на погоду в Северной Америке.

Продолжающиеся научные усилия сосредоточены на улучшении климатических моделей для захвата этих сложных взаимодействий и обеспечения лучшего руководства для долгосрочного планирования устойчивости.Поскольку ENSO остается самым мощным природным климатическим сигналом, влияющим на Северную Америку, улучшение нашего понимания ее поведения в меняющемся климате имеет решающее значение для защиты сообществ, экономики и экосистем.