Южное колебание и Эль-Ниньо — это глобальное океано-атмосферное явление. Являясь характерной чертой Тихого Океана, Эль-Ниньо и Ла-Нинья представляют собой температурные флуктуации поверхностных вод в тропиках восточной части Тихого Океана. Названия этих явлений, заимствованные из испанского языка местных жителей и впервые введенные в научный оборот в 1923 году Гильбертом Томасом Волкером, означают «малыш» и «малышка», соответственно. Их влияние на климат южного полушария трудно переоценить. Южное колебание (атмосферная составляющая явления) отражает месячные или сезонные флуктуации разницы воздушного давления между островом Таити и городом Дарвин в Австралии.

Названная именем Волкера циркуляция представляет собой существенный аспект тихоокеанского явления ENSO (El Nino Southern Oscillation). ENSO — это множество взаимодействующих частей одной глобальной системы океано-атмосферных климатических флуктуаций, которые происходят как последовательность океанических и атмосферных циркуляций. ENSO — это наиболее известный в мире источник междугодичной изменчивости погоды и климата (от 3 до 8 лет). ENSO имеет сигнатуры в Тихом, Атлантическом и Индийском Океанах.

В Тихом океане во время значительных теплых событий Эль-Ниньо, нагреваясь, расширяется на большую часть тихоокеанских тропиков и становится в прямую связь с интенсивностью SOI (индекс южного колебания). В то время как события ENSO находятся в основном между Тихим и Индийским Океанами, события ENSO в Атлантическом Океане отстают от первых на 12-18 месяцев. Большинство из стран, которые подвергаются событиям ENSO, являются развивающимися, с экономикой, которая сильно зависит от сельскохозяйственного и рыбопромыслового секторов. Новые возможности по предсказанию начала событий ENSO в трёх океанах могут иметь глобальное социально-экономическое значение. Так как ENSO — это глобальная и природная часть климата Земли, то важно узнать, может ли являться изменение интенсивности и частоты результатом глобального потепления. Низкочастотные изменения уже были обнаружены. Междекадные модуляции ENSO тоже могут существовать.

Эль-Ниньо и Ла-Нинья


Обыкновенный тихоокеанский шаблон. Экваториальные ветры собирают теплый водяной бассейн к западу. Холодные воды подымаются к поверхности вдоль южноамериканского берега.

Эль-Ниньо и Ла-Нинья официально определены как длительные морские поверхностные температурные аномалии величиной большей, чем 0.5 °C, пересекающие Тихий Океан в его центральной тропической части. Когда наблюдается условие +0.5 °C (-0.5 °C) в периоде до пяти месяцев, то это классифицируется как условие Эль-Ниньо (Ла-Нинья). Если аномалия сохраняется на протяжении пяти месяцев или дольше, то она классифицируется как эпизод Эль-Ниньо (Ла-Нинья). Последнее происходит с нерегулярными промежутками в 2-7 лет и, обычно, продолжается один или два года.

Первые признаки Эль-Ниньо следующие:

Повышение воздушного давления над Индийским Океаном, Индонезией и Австралией.

Падение воздушного давления над Таити и остальными центральной и восточной частями Тихого Океана.

Пассаты в южной части Тихого Океана ослабляются или направляются на восток.

Теплый воздух появляется рядом с Перу, вызывая дожди в пустынях.

Теплая вода распространяется от западной части Тихого Океана к восточной. Она несет с собой дождь, вызывая его в тех районах, где обычно бывает сухо.

Теплое течение Эль-Ниньо, состоящее из обедненной планктоном тропической воды и нагреваемое его восточным протоком в Экваториальном Течении, заменяет холодные, богатые планктоном воды Течения Гумбольдта, также известного как Перуанское Течение, которое содержит большие популяции промысловой рыбы. Большую часть лет нагревание длится только несколько недель или месяцев, после которых погодные шаблоны возвращаются в нормальное состояние и увеличивается улов рыбы. Тем не менее, когда условия Эль-Ниньо длятся несколько месяцев, происходит более экстенсивное океаническое потепление, и может быть серьезен его экономический удар на локальный рыбопромысел для внешнего рынка.

Циркуляция Волкера видна на поверхности как восточные пассаты, которые передвигают на запад воду и воздух, разогретые солнцем. Она также создает океанический апвеллинг у побережья Перу и Эквадор и холодные воды, богатые планктоном, поступают на поверхность, увеличивая поголовье рыбы. Западная экваториальная часть Тихого Океана характеризуется теплой, влажной погодой и низким атмосферным давлением. Накопленная влага выпадает в виде тайфунов и штормов. В результате в этом месте океан на 60 см выше, чем в восточной его части.

На Тихом Океане Ла-Нинья характеризуется необычайно холодной температурой в восточной экваториальной части по сравнению с Эль-Ниньо, который, в свою очередь, характеризуется необычайно высокой температурой в том же регионе. Активность атлантических тропических циклонов в общем случае усиливается во время Ла-Нинья. Условие Ла-Нинья часто происходит после Эль-Ниньо, особенно, когда последний очень силен.

Индекс южного колебания (SOI)

Индекс южного колебания вычисляется из месячных или сезонных флуктуаций разницы воздушного давления между Таити и Дарвином.

Длительные отрицательные значения SOI часто сигнализируют об эпизодах Эль-Ниньо. Эти отрицательные значения обычно сопутствуют продолжительному потеплению центральной и восточной тропическим частям Тихого Океана, уменьшению силы тихоокеанских пассатов и уменьшению выпадения осадков на востоке и севере Австралии.

Положительные значения SOI ассоциируются с сильными тихоокеанскими пассатами и потеплению температуры воды на севере Австралии, хорошо известного как эпизод Ла-Нинья. Воды центральной и восточной тропических частей Тихого Океана становятся холоднее на протяжении этого времени. Вместе все этого увеличивает вероятность выпадения большего количества осадков в восточной и северной Австралии, чем обычно.

Обширное влияние условий Эль-Ниньо

Так как теплые воды Эль-Ниньо подпитывают штормы, то это создает увеличение выпадение осадков в восточно-центральной и восточной частях Тихого Океана.

В Южной Америке эффект Эль-Ниньо более выражен, чем в Северной Америке. Эль-Ниньо ассоциируется с теплыми и очень влажными летними периодами (декабрь-февраль) по побережью северного Перу и Эквадора, вызывая сильные затопления всякий раз, когда событие сильное. Эффекты во время февраля, марта, апреля могут стать критическими. Южная Бразилия и северная Аргентина также испытывают более влажные, чем обычно, условия, но, в основном, во время весны и раннего лета. Центральный регион Чили получает мягкую зиму с большим количеством дождей, а Перуанско-Боливианское Плоскогорье иногда испытывает необычные для этого региона зимние снегопады. Более сухая и теплая погода наблюдается в Бассейне Реки Амазонки, Колумбии и Центральной Америке.

Прямые эффекты Эль-Ниньо приводят к уменьшению влажности в Индонезии, увеличивая вероятность возникновения лесных пожаров, в Филиппинах и в северной Австралии. Также в июне--августе сухая погода наблюдается в регионах Австралии: Квинсленд, Виктория, Новый Южный Уэльс и восточная Тасмания.

Запад Антарктического Полуострова, Земли Росса, моря Беллинсгаузена и Амундсена покрываются большим количеством снега и льда во время Эль-Ниньо. Последние два и море Уэделла становятся теплее и находятся под более высоким атмосферным давлением.

В Северной Америке, обычно, зимы теплее, чем обычно, на Среднем Западе и в Канаде, в то время, как в центральной и южной Калифорнии, на северо-западе Мексики и юго-востоке США становится влажнее. Северо-западные тихоокеанские штаты, другими словами, осушаются во время Эль-Ниньо. И наоборот, во время Ла-Нинья осушается Средний Запад США. Эль-Ниньо также ассоциируется с понижением активности ураганов в Атлантике.

Восточная Африка, включая Кению, Танзанию и бассейн Белого Нила, испытывают длительные дожди с марта по май. Засухи преследуют с декабря по февраль южные и центральные регионы Африки, в основном это Замбия, Зимбабве, Мозамбик и Ботсвана.

Теплый Бассейн Западного Полушария

Изучение климатических данных показало, что, приблизительно, в половине летних периодов после Эль-Ниньо наблюдается необычное потепление Теплого Бассейна Западного Полушария. Это влияет на погоду в регионе, и, похоже, есть связь с Северо-Атлантическим Колебанием.

Атлантический эффект

Эффект, похожий на Эль-Ниньо, иногда наблюдается в Атлантическом Океане, где вода вдоль экваториального африканского побережья становится теплее, а у побережья Бразилии — холоднее. Это можно отнести к циркуляциям Волкера над Южной Америкой.

Неклиматические эффекты

Вдоль восточного побережья Южной Америки Эль-Ниньо уменьшает апвеллинг холодной, богатой планктоном воды, которая поддерживает большие популяции рыбы, которые, в свою очередь, поддерживают обилие морских птиц, помет которых поддерживает индустрию удобрений.

Локальная рыбопромысловая индустрия вдоль береговой линии может испытывать недостаток рыбы во время продолжительных событий Эль-Ниньо. Наибольший мировой рыбный коллапс из-за чрезмерного промысла, который произошёл в 1972 г. во время Эль-Ниньо, привел к уменьшению популяции перуанских анчоусов. Во время событий 1982-83 г. популяции южной ставриды и анчоусов уменьшились. Хотя увеличилось количество раковин в теплой воде, но хек ушёл в глубину, к холодной воде, а креветки и сардины ушли на юг. Но улов некоторых других видов рыб был увеличен, например, обыкновенная ставрида увеличила свою популяцию во время теплых событий.

Смены местоположения и типов рыбы из-за изменений условий обеспечило проблемы для рыбной индустрии. Перуанская сардина ушла из-за Эль-Ниньо к чилийскому побережью. Другие условия ещё только привели дальнейшим усложнениям, таким как правительство Чили в 1991 г. создало ограничения на лов рыбы.

Постулируется, что Эль-Ниньо привело к исчезновению индийского племени Мочико и других племен доколумбовой Перуанской культуры.

Причины, порождающие Эль-Ниньо

Механизмы, которые могут вызывать события Эль-Ниньо до сих пор исследуются. Трудно подобрать шаблоны, которые могут показать причины или позволить делать предсказания.

Основные теории:

Бьеркнес в 1969 г. предположил, что аномальное потепление в восточном Тихом Океане может быть ослаблено восточно-западной разностью температур, вызывая ослабления в циркуляции Волкера и пассатах, которые двигают теплую воду на запад. Результат — увеличение теплой воды к востоку.

Виртки в 1975 г. предположил, что пассаты могли создать западную выпуклость теплых вод, и любое ослабление ветров могло позволить теплым водам двинуться на восток. Тем не менее никаких выпуклостей не было замечено накануне событий 1982-83 г..

Перезаряжаемый Осциллятор: Некторые механизмы были предложены, когда теплые области создаются в экваториальном регионе, то они рассеиваются в более высокие широты с помощью событий Эль-Ниньо. Охлажденные области затем перезаряжаются теплом в течение нескольких лет перед тем, как произойдет следующее событие.

Западный Тихоокеанский Осциллятор: В западной части Тихого Океана несколько погодных условий могли вызвать восточные ветряные аномалии. Например, циклон на севере и антициклон на юге приводят к возникновению восточного ветра между ними. Такие шаблоны могут взаимодействовать с западным течением через Тихий Океан и создавать тенденцию продолжения движения на восток. Ослабление западного течения в это время может быть окончательным триггером.

Экваториальная часть Тихого Океана может привести к условиям близким к Эль-Ниньо с несколькими случайными вариациями поведения. Погодные шаблоны извне или вулканическая деятельность могут стать такими факторами.

Осцилляция Маддена-Джулиана (MJO — Madden-Julian Oscillation) — это важнейший источник изменчивости, который может вносить вклад в более резкую эволюцию, приводящую к условиям Эль-Ниньо, через флуктуации ветров, дующих на низких уровнях, и осадков над западной и центральной частями Тихого Океана. Восточно-направленное распространение океанических волн Кельвина может быть вызвано активностью MJO.

История теории

Первое упоминание термина «Эль-Ниньо» относится к 1892 г., когда капитан Камило Каррило сообщил на конгрессе Географического Общества в Лиме, что Перуанские моряки назвали теплое северное течение «Эль-Ниньо», так как оно наиболее заметно в районе Рождества. Тем не менее даже потом явление было интересно только из-за его биологического влияния на эффективность индустрии удобрений.

Нормальные условия вдоль западного Перуанского побережья — это холодное южное течение (Перуанское течение) с апвеллингом воды; апвеллинг планктона приводит к активной океанической продуктивности; холодные течения приводят к очень сухому климату на земле. Похожие условия существуют везде (Калифорнийское течение, Бенгальское течение). Так замена его на теплое северное течение ведет к понижению биологической активности в океане и к ливневым дождям, приводящим к затоплениям, --- на земле. Связь с затоплениями была сообщена в 1895 г. Пезетом и Эгуигуреном.

К концу девятнадцатого столетия поднялся интерес предсказаниям климатических аномалий (для производства еды) в Индии и Австралии. Чарльз Тодд в 1893 г. предположил, что засухи в Индии и Австралии происходят в одно и то же время. Норман Локьер указал на то же самое в 1904 г.. В 1924 г. Гилберт Волкер первым ввел термин «Южное Колебание».

Большую часть двадцатого столетия Эль-Ниньо считался большим локальным явлением.

Большой Эль-Ниньо в 1982-83 г. привел к тому, что резко подскочил интерес научного сообщества к этому явлению.

История явления

Условия ENSO случаются каждые 2—7 лет по-крайней мере последние 300 лет, но большинство из них были слабыми.

Большие события ENSO случались в 1790—93, 1828, 1876—78, 1891, 1925—26, 1982—83 и 1997—98 годах.

Последние события Эль-Ниньо случались в 1986—1987, 1991—1992, 1993, 1994, 1997—1998 и 2002—2003 годах.

Эль-Ниньо 1997—1998 г., в частности, было сильным и привлекло к явлению международное внимание, в то время как в периоде 1990—1994 г. было необычно то, что Эль-Ниньо проявлялся очень часто (но в основном слабо).

Эль-Ниньо в истории цивилизации

Загадочное исчезновение цивилизации индейцев майя в Центральной Америке могло быть вызвано сильными климатическими изменениями. К такому выводу пришла группа исследователей из Немецкого национального центра наук о земле, пишет британская газета The Times.

Ученые пытались установить, почему на рубеже IX и X веков нашей эры на противоположных концах земли практически одновременно прекратили существование две крупнейшие цивилизации того времени. Речь идет об индейцах майя и падении китайской династии Тан, вслед за которым последовал период междоусобных распрей.

Обе цивилизации находились в муссонных регионах, увлажнение которых зависит от сезонного выпадения осадков. Однако в указанное время, судя по всему, дождливый сезон оказался не в состоянии обеспечить количество влаги, достаточное для развития сельского хозяйства.

Наступившая засуха и последовавший за ней голод привели к закату этих цивилизаций, полагают исследователи. Они связывают климатические изменения с природным феноменом "Эль-Ниньо", под которым подразумеваются температурные колебания поверхностных вод восточной части Тихого океана в тропических широтах. Это приводит к крупномасштабным нарушениям циркуляции атмосферы, что вызывает засухи в традиционно влажных регионах и наводнения - в засушливых.

Ученые пришли к этим выводам, изучив характер осадочных отложений в Китае и Мезоамерике, относящихся к указанному периоду. Последний император династии Тан умер в 907 году нашей эры, а последний известный календарь майя датируется 903 годом.