En El Niño bygger, der forventes at kulminere i efteråret og vare indtil vinteren og muligvis kunne blive en "mega" El Niño.
Stormskyer til Californien? Fotokredit: matso / flickr
Af Catherine Gautier, University of California, Santa Barbara
Da sommeren slutter dominerer varmen det meteorologiske landskab, hvor den varmeste måned nogensinde er registreret, og tørken fortsætter uformindsket i Californien. Samtidig er det tydeligt, at en El Niño bygger, der forventes at kulminere i efteråret og vare indtil vinteren, med muligheden for, at den bliver en "mega" El Niño.
Håbet i Californien er, at de store nedbørsmængder, der normalt er forbundet med ekstreme El Niño-begivenheder, ville mindske virkningen af statens flerårige tørke ved delvist at genopfylde reservoirer og grundvand, selv da forskere advarer om, at dette muligvis ikke sker i den grad, der er nødvendig for ændre den nuværende situation.
Hvad driver El Niño vejrmønster, og hvad ved videnskabsmænd om El Niño under menneskeskabt drivhusopvarmning?
Et tropisk Stillehavsfænomen med global indflydelse
For at være klar er El Niño et tropisk Stillehavsfænomen, selvom det repræsenterer den stærkeste år-til-årige meteorologiske udsving på planeten og forstyrrer cirkulationen af den globale atmosfære. Når havets overfladetemperatur ændres - eller uregelmæssigheder - i det østlige ækvatoriale Stillehavet overstiger en bestemt tærskel, bliver det en El Niño.
Hvad er mekanismerne bag El Niño? Under normale forhold i det tropiske Stillehav, blæser handelsvindene fra øst til vest og driver havstrømme vestpå nedenunder. Disse strømme transporterer varmt vand, der opvarmes af solstråling med lav breddegrad og til sidst hoper sig op i det vestlige Stillehav. Som et resultat akkumuleres varme i det øverste hav.
Under normale forhold hjælper vinde med at transportere varmt vand fra øst til vest. Billedkredit: Michael McPhaden / NOAA
Det varme vand fordamper fra havoverfladen, og den lette, varme og fugtige luft stiger, hvilket fører til dyb konvektion i form af høje cumulonimbus-skyer og kraftig nedbør. Når denne luft stiger, når den øvre niveauer af troposfæren og vender tilbage mod øst for til sidst at synke over det køligere vand i det østlige Stillehav. Denne øst-vest (zonale) cirkulation kaldes Walker Circulation.
Hvad sker der med atmosfæren og havet under El Niño?
Denne cirkulation forstyrres hvert par år af El Niño eller forbedres af La Niña, den modsatte effekt. Dette periodiske, naturligt forekommende fænomen kaldes El-Niño sydlige oscillation (ENSO).
Under den typiske El Niño, den varme fase af denne svingning, er handelsvindene svagere, og episodisk vestlig vind brister i det vestlige ækvatoriale Stillehav genererer indre bølger i havet. Disse bølger udløser transporten af det varme vand fra vest til øst for bassinet.
Under en El Niño svækkes handelsvindene og ændrer havcirkulationsmønstre. Billedkredit: Michael McPhaden / NOAA
Dette inducerer en reduktion af opvolden (opadgående bevægelse) af koldt vand i øst, ved ækvator og langs kysten. Det skaber også varme havoverfladetemperaturomomalier langs ækvator fra den internationale dateline i Stillehavet til Sydamerikas kyst.
Idet den centrale del af Stillehavet varmer op under El Niño, migrerer den atmosfæriske konvektion, der normalt forekommer over den vestlige varme pool, til det centrale Stillehav. Denne overførsel af varme fra havet til atmosfæren giver anledning til ekstraordinær nedbør i det normalt tørre østlige ækvatoriske Stillehav. Varm luft strømmer derefter fra vest, fodrer med denne konvektion og yderligere svækker de øst-vest-strømmende handelsvind. Dette fører til yderligere opvarmning, da denne feedback-loop forstærker fænomenet og sikrer, at dyb atmosfærisk konvektion og nedbørsmønstre opretholdes i det centrale ækvatoriske Stillehav. El Niño slutter til sidst, når ændringer i havet forårsager negative feedbacks, der vender den dynamik, der skaber El Niño-effekterne.
Hvordan kan El Niño påvirke vejret i USA og regn i Californien?
I tilknytning til El Niño skaber varmedistribueringen i havet en større omorganisering af atmosfærisk konvektion, hvilket alvorligt forstyrrer de globale vejrmønstre fra Australien til Indien og fra Sydafrika til Brasilien.
El Niño-år bringer typisk regnførende storme til det vestlige USA. Billedkredit: Stuart Rankin / flickr
Det, der imidlertid forklarer den specifikke effekt på USA og Californien, er en bestemt type forbindelse - kaldet ekstratropiske telekoblinger - mellem den opvarmning, der genereres af El Niño og Nordamerika. Denne opvarmning ophidser bølgetog eller grupper af lignende størrelser af atmosfæriske bølger, der forplantes nordpå, og forbinder det centrale ækvatoriale Stillehav med Nordamerika. Dette skifter den subtropiske jetstrøm mod nord og fremkalder en række storme over Californien og det sydlige USA generelt. Den øgede nedbør, der følger, synes kun at forekomme under en stærk El Niño.
Mens El Niños har en temmelig "typisk" signatur i troperne, varierer deres indflydelse over Nordamerika, fordi andre påvirkninger virker i tempereret klima. Ikke desto mindre er de fleste El Niño-vintre milde over det vestlige Canada og dele af det nordlige centrale USA og vådt med usædvanlig nedbør over det sydlige USA fra Texas til Florida.
Hvordan kan El Niño udvikle sig under menneskeskabt drivhusopvarmning?
Videnskabsfolk studerer nu mangfoldigheden i El Niño-adfærd - stærke og svage, ændringer i varighed og de forskellige regioner for maksimale SST-anomalier. Er disse ændringer til El Niño relateret til global opvarmning? Det er for tidligt at sige.
For det første er der betydelig naturlig variabilitet i Stillehavet i løbet af de ti år lange og længere tidsskalaer, hvilket kan være maskering af ændringer, der er drevet af global opvarmning.
Klimamodeller antyder, at de gennemsnitlige forhold i Stillehavet vil udvikle sig mod en varmere tilstand. Det betyder, at havets overfladetemperaturer sandsynligvis vil stige, og at handelsvinden svækkes, hvilket kan føre til en mere permanent El Niño-tilstand og / eller mere intense El Niño-begivenheder.
Nogle fremskrivninger af klimamodeller sammen med rekonstruktioner af tidligere El Niños giver empirisk støtte til mere ekstreme El Niño-begivenheder under drivhusopvarmning. De peger også mod et skift mod øst fra midtpunktet, hvor varme fra havet overføres til luften. Dette ville betyde et skifte mod øst for ekstratropiske nedbørsmængder med nedbør, det fænomen, der er ansvarligt for vejrændringer i Nordamerika, herunder mere regn i Vesten.
Men modeller divergerer i deres forudsigelser om, hvorvidt og hvordan telekonnektionernes intensitet vil ændre sig. Så der er ikke noget simpelt svar på, hvordan nedbør vil ændre sig i Californien i forbindelse med ændringer af El Niño relateret til drivhusopvarmning.
Et komplekst fænomen med mange tricks for forskere
Vil atmosfærens følsomhed over for den primære mekanisme i hjertet af El Niño - det vil sige tilbagemeldinger mellem de højere havtemperaturer og langsomme handelsvind, der fører til atmosfærisk konvektion over det centrale Stillehav - fortsætte i fremtiden?
Det blev ikke opretholdt i løbet af 2014, hvor ellers gunstige betingelser for en stor El Niño var til stede. I dette tilfælde forekom der ikke vedvarende dyb konvektion i det centrale Stillehav, og den sædvanlige stærke vekselvirkning mellem atmosfæren og havet der spillede ikke sin normale rolle i forankringen af konvektionen og varmeoverførslen.
Disse resultater viser os, at vi stadig har meget at lære. Dette er tilfældet trods de dramatiske videnskabelige fremskridt, der er opnået i de sidste par årtier med hensyn til El Niño- og ENSO-cyklusser, herunder nye teorier, sofistikerede sæsonbestemte prognosemodeller og omfattende observationssystemer.
Vores evne til at forudsige El Niño og de potentielle forbindelser mellem stigende drivhusgasser og El Niño er stadig begrænset af kompleksiteten af ENSO-dynamikken, som eksemplificeret ved den mislykkede forudsigelse af en El Niño fra 2014. I mellemtiden kan vi se frem til en vinter, hvor El Niño, måske endda en mega El Niño, vil dominere vejrdiskussionen.
Catherine Gautier, professor Emerita i geografi, University of California, Santa Barbara
Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Læs den originale artikel.