Другая причина потепления климата может быть связана с феноменом Эль-Ниньо, который проявляется повышением температуры на 5 – 9 ºС поверхностного слоя воды на востоке Тихого океана в тропической и центральной его части на площади порядка десятка миллионов квадратных километров¹.

El Niño — (Малыш) — 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 Г.Т. 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 Niño 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 изменчивости погоды и климата с периодичностью от 3 до 8 лет.

Первое упоминание Эль-Ниньо относится к 1892 г. и связано с именем капитана К. Каррило. На конгрессе Географического Общества в Лиме он сообщил о том, что холодное южное течение вдоль западного Перуанского побережья, формирующего апвеллинг воды и стимулирующее высокую продуктивность этого района, а также способствующее сухому климату, поменялось на теплое северное течение, названное перуанскими моряками Эль-Ниньо. Это привело не только к падению биологической продуктивности моря, но и способствовало изменению сухого климата на влажный с частыми ливневыми дождями и затоплению побережья. В 1985 г это подтверждает Пезет и Эгуирен. Интерес к этому явлению в XIX способствовал использованию морских течений для объяснения климатических аномалий. Так, 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». Большой Эль-Ниньо в 1982 – 1983 гг. подогрел интерес научного сообщества к этому явлению. Позже были установлены краткосрочные и долгосрочные изменения тепловых аномалий в океане.

В настоящее время 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 периодических изменений температуры поверхностных слоев океана на уровне ± 0,5 °C до пяти месяцев, то это классифицируется как условие Эль-Ниньо (Ла-Нинья). Если тепловая аномалия сохраняется на протяжении дольше, чем пять месяцев, то она классифицируется как эпизод Эль-Ниньо (Ла-Нинья). Такое происходит с нерегулярными промежутками в 2-7 лет и, обычно, продолжается один или два года.

Первые признаки Эль-Ниньо:

• повышение воздушного давления над Индийским Океаном, Индонезией и Австралией;
• падение воздушного давления над Таити и остальными частями в центральной и восточной акваториях Тихого Океана;
• когда пассаты в южной части Тихого Океана ослабляются или направляются на восток;
• когда теплый воздух появляется рядом с Перу, вызывая дожди в пустынях;
• когда теплая вода перемещается от западной части Тихого Океана к восточной части. Она несет с собой дождь Теплое течение Эль-Ниньо, вызывая его в тех районах, где обычно бывает сухо.

Механизмы, которые могут вызывать события Эль-Ниньо, исследуются до сих пор. Основные теории следующие.

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.

Механизм перезаряженного осциллятора. Некоторые Заключается в том, что 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. Для 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. Вулканическая деятельность также может стать такими факторами. Сегодня вулканы могут представлять собой естественную климатическую лабораторию их влияния на атмосферу и климат Земли².

Так например, во время извержения Пинатубо на Филлипинах в июне 1991 г в атмосферу было выброшено 10 куб км. пепла и газа. Метеоролог Д. Фатьян с физиком Д.Харрисом из Королевского колледжа в Лондоне проанализировали, как изменилась температура влажность при извержении вулкана, стремясь оценить энергетический баланс планеты. Спектр посылаемой в пространство энергии (он измерялся со спутника) за последние 30 лет изменился, что является следствием глобального потепления. Однако темпы и абсолютную величину этого изменения измерить трудно и исследователи вынуждены ориентироваться на оценку содержаний водяного пара в атмосфере Земли. Реакция на извержение Пинатубо оказалась скорой. Аэрозоли сульфатов, выброшенные вулканом, оказали охлаждающее воздействие в течение четырех месяцев. Спустя полгода планета излучала в пространство на 2,6 Вт/км² меньше тепла, чем до извержения. Начала постепенно снижаться влажность и атмосфера снова достигла равновесия. Извержение сказалось и на погоде, которая сопровождалась резкими изменениями в регионах, прилегающих к Пинатубо.

Осцилляция Маддена-Джулиана (MJO – Madden-Julian Oscillation) – это важнейший источник изменчивости условий Эль-Ниньо через флуктуации ветров, дующих на низких уровнях, и осадков над западной и центральной частью Тихого Океана. Восточно-направленное распространение океанических волн Кельвина может быть вызвано активностью MJO.

Сущность Эль-Ниньо заключается в следующем. Обедненное планктоном теплое течение тропической воды, нагреваемое его восточным протоком в Экваториальном Течении, замещает 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 условия возвращаются в исходное состояние, что снова ведет к возрастанию уловов рыбы. Когда же условия, способствующие возникновению Эль-Ниньо длятся несколько месяцев, возникает аномальное океаническое потепление, что способствует значительным потерям рыбного промысла в местах прежних концентраций фито-, зоопланктона, а следовательно, и рыбы.

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 Эквадора 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 части³.

Есть и другие точки зрения.

По некоторым представлениям феномен Эль-Ниньо первого типа формируется экваториальными течениями и противотечениями. Явление возникает из-за поступления теплых вод из западной части в восточную часть Тиохого океана и вызвано поверхностным противотечением, возникающим при прекращении действия пассатов. Однако анализ измерений скорости течений показывает, что таких поверхностных противотечений просто не существует⁴. Время действия течений в восточном направлении не превышает половины года при средней скорости не более 0,3 м/с. А для того, чтобы доставить воду из западной части океана в восточную, скорость течения должна быть в три раза больше, то есть около 1 м/с.

Модель формирования Эль-Ниньо - Ла-Нинья второго типа связывают с планетарными волнами Кельвина и Россби, образование и развитие которых тесно связано с ветровой активностью над океаном. Другими словами, Эль-Ниньо вызвано пассатами, генерирующими волны Россби вне экватора, севернее и южнее от него, приблизительно в районе широт 15-20°. Волны распространяются на запад, достигнув западных окраин океана, отражаются от них уже в виде волн Кельвина. Далее они распространяются на восток вдоль экватора. Достигнув восточной части океана, они создают Эль-Ниньо. Однако в экваториальной зоне океана нет волн ни Кельвина, ни Россби. А есть «смешанные» волны, обладающие признаками гравитационных и волн Россби. Кроме того, инструментальные данные показывают, что появление Эль-Ниньо связано как раз с отсутствием в восточной части волн Россби (точнее, Эль-Ниньо возникает, когда они небольшие), но не с появлением больших волн, как в упомянутых объяснениях второго типа.

В рамках Международного проекта «Тропический океан – Глобальная атмосфера» в экваториальной зоне океана в конце XX в⁵, получена достоверная инструментальная информация, которая дает возможность по-новому взглянуть на эту проблему⁶, включая более ранние исследования волн Россби, крупномасштабных течений и прибрежного апвеллинга и даунвеллинга - подъема глубинных вод на поверхность моря и опускания поверхностных на глубину⁷ на шельфе Каспия. Здесь наблюдались изменения температуры и биопродуктивности, напоминающие те, что происходят во время Эль-Ниньо - Ла-Нинья. На шельфе Каспия было экспериментально установлено, что апвеллинг-даунвеллинг формируется не ветром, как предполагалось ранее, а крупномасштабными течениями и континентальными шельфовыми волнами. Последние похожи на волны Россби, но развивающиеся в различных условиях: одни у берегов океанов и в морях, другие в открытых частях океанов. При этом в обоих случаях активную роль в формировании этого явления играют крупномасштабные течения и волны, а пассивную - восточный берег моря или океана при апвеллинге-даунвеллинге и экватор - в образовании Эль-Ниньо - Ла-Нинья.

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.

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). Длительные отрицательные значения SOI часто указывают на эпизоды 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, способствуют повышению температуры воды на севере Австралии, хорошо известного как эпизод Ла-Нинья. Воды центральной и восточной частей тропиков Тихого Океана становятся холоднее на протяжении этого времени. Это больше, чем обычно, увеличивает вероятность выпадения большего количества осадков в восточной и северной Австралии.

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, всякий раз вызывая сильные затопления, особенно когда событие сильное. Во время февраля, марта, апреля события могут становиться критическими. Южная Бразилия и северная Аргентина также характеризуются более влажными, чем обычно, условиями, но уже смещаясь к лету. 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: в Квинсленде, Виктории, Новом Южном Уэльсе и восточной Тасмании.

Во время Эль-Ниньо запад Антарктического Полуострова, Земли Росса, моря Беллинсгаузена и Амундсена покрываются большим количеством снега и льда. Моря Амундсена и 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. Напротив, 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.

Климатические исследования показали, что почти 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. В Атлантическом Океане вода вдоль экваториального африканского побережья становится теплее, а у побережья Бразилии – холоднее. Это можно отнести к циркуляциям Волкера над Южной Америкой. Помимо климатических изменений, с Эль-Ниньо связаны экономические последствия изменений в структуре рыбного промысла. Наибольший урон мировому рыбному промыслу был нанесен в 1972 г. Когда из-за чрезмерного вылова морепродуктов произошло резкое уменьшение популяции перуанских анчоусов. Подобное событие произошло в 1982-83 гг, когда популяции южной ставриды и анчоусов снова уменьшились. Перуанская сардина ушла из-за Эль-Ниньо к чилийскому побережью. Предполагается также, что с Эль-Ниньо связано исчезновение индийского племени Мочико и других племен доколумбовой Перуанской культуры.

Тепловые аномалии Эль-Ниньо возникают с периодичностью от 3 до 8 лет и отмечены давно. Но большинство из них были слабыми, например в 1990–1994 г. 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 и 2002—2003 годах.

Как полагают исследователи климата, в частности группа исследователей из Немецкого национального центра наук о земле, периодическое замещение теплых морских течений холодными может объяснить ряд загадочных событий, связанных почти с синхронным исчезновением цивилизации индейцев майя в Центральной Америке и падении китайской династии Тан на рубеже IX и X веков нашей эры. Последний император династии Тан умер в 907 году нашей эры, а последний календарь майя датируется 903 годом.

Обе цивилизации находились в муссонных регионах, увлажнение которых зависело от сезонного выпадения осадков. На основании изучения осадков IX и Х вв этих регионов, ученые установили, что судя по всему, наступившие изменения климата оказались не в состоянии обеспечить количество влаги, достаточное для развития сельского хозяйства. Наступившая засуха и последовавший за ней голод привели к закату этих цивилизаций.

Тепломассоперенос морских течений в океане является одним из ведущих факторов, который влияет не только на региональные, но и глобальные изменения в атмосфере Земли. Они являются следствием не только (и не столько!) качественных и количественных факторов каких-то отдельных изменений в биосфере (например, вариация ли содержаний парниковых газов, солнечной активности и т.д.). Но и региональные возмущения в системе неравновесных обменных связей тепломассопереноса, усиливающиеся (резонирующие) под влиянием всей совокупности коллективных сил сложнейшей климатической системы, как связанных с естественными (природными) факторами, так и с хозяйственной деятельностью человека. На изменение состояния обменных процессов влагой и газами влияет отчуждение почв (биотопов), как составной части экосистем, под строительство городов, дорог, коммуникаций. Это влечет за собой уменьшение производства биомассы на локальных (региональных) площадях. Возведение искусственных водохранилищ способно аккумулировать часть энергии на материках, увеличивать поверхность испарения водной среды и создавать дополнительный парниковый эффект за счет локального изменения влажности. Увеличение распаханности территорий, их опустынивание, вырубка лесов, загрязнение атмосферы, увеличение скорости испарения под влиянием не только температуры, но и интенсивности возникающих обменных процессов – все вместе взятое провоцирует еще большую их флуктуацию относительно сбалансированного в геологической истории состояния. Способно изменить интенсивность и направление возмущений, тепловых потоков в приземной части атмосферы. Впрочем, как и возведение городов с высотными зданиями и сооружениями, сателлитов промышленности, ветроэнергетических установок на пути вековых атмосферных течений, отнимающих часть кинетической энергии ветра, также может привести к изменению направлений и скорости перемещения воздушных масс, и, как следствие, изменение скорости тепло- и массобмена, возрастание периодичности (частоты) возникновения торнадо, ураганов, наводнений в одних и засуху в других регионах.

Подводя итог исследованному тихоокеанскому феномену, причиной развития явления Эль-Ниньо – Ла-Нинья является сложный модуляционный механизм перестройки волн Россби и связанных с ними крупномасштабных течений. В обобщенном виде причины изменения климата в горизонтальных (под влиянием ветра) и вертикальных теплых и холодных перемещений водных масс в мировом океане.

Ссылки