Студија за распределба на температурата на површината на морето кај феномените Ел Нињо и Ла Ниња
Пендахулуан
Температурата на површината на морето (SST) е еден од најважните параметри во климатскиот систем на Земјата. Океанот складира и ослободува огромни количини на топлинска енергија, па затоа малите промени во SST можат да предизвикаат промени во атмосферската циркулација на регионално до глобално ниво. Во контекст на тропските клими, проучувањето на SST е тесно поврзано со феномените Ел Нињо и Ла Ниња, кои се дел од системот ENSO (Ел Нињо-Јужна осцилација). ENSO е природна климатска варијабилност што се јавува првенствено во екваторијалниот Тихи Океан и има широко влијание врз врнежите од дожд, температурата на воздухот, ветерот, тропските бури, па дури и продуктивноста на рибарството.
Оваа статија дискутира за тоа како се формираат и менуваат распределбите на SST за време на Ел Нињо и Ла Ниња, индикаторите што се користат за следење на овие феномени, физичките механизми што ги поврзуваат океанот и атмосферата и нивните импликации за индонезискиот регион.
Основни концепти на температурата на површината на морето и нејзината распределба
SST е температурата на површинскиот слој на океанот, генерално мерена на длабочини кои се движат од неколку милиметри до неколку метри. Распределбата на SST е под влијание на сончевото зрачење, испарувањето, размената на топлина со атмосферата, океанските струи и мешањето предизвикано од ветерот. Во тропските региони, SST е обично потопол поради високиот внес на сончево зрачење во текот на целата година. Сепак, не сите тропски региони имаат исти површински температури: океанските струи, изливот на воздух и моделите на пасатните ветрови можат да создадат џебови со топла вода, како и релативно ладни области.
Во екваторијалниот Тихи Океан, распределбата на SST под нормални услови е асиметрична: западниот дел (во близина на Индонезија и Папуа Нова Гвинеја) е релативно потопол, додека источниот дел (во близина на брегот на Перу-Еквадор) е поладен. Оваа нерамнотежа се јавува затоа што пасатните ветрови дуваат од исток кон запад, принудувајќи ја топлата вода да се акумулира во западниот Пацифик, додека ладната вода се издига од долните слоеви во источниот Пацифик.
ENSO: Врска помеѓу океанот и атмосферата
ENSO не е само аномалија на температурата на океанот, туку двонасочна интеракција помеѓу океанот и атмосферата. Промените во SST влијаат врз формирањето на облаци и центрите на конвекција во тропската атмосфера. Спротивно на тоа, промените во моделите на ветерот ги модифицираат површинските струи, длабочината на термоклината (границата помеѓу топлата површинска вода и ладната вода на дното) и интензитетот на издигнувањето на површината.
Под „неутрални“ услови, најактивниот центар на конвекција се наоѓа над топлиот западен Пацифик. Циркулацијата на Вокер - шема на атмосферска циркулација од исток кон запад во тропските предели - го турка воздухот нагоре над овој топол регион, потоа се движи кон исток во горните слоеви, се спушта над источниот Пацифик и се враќа кон запад близу до површината како што дуваат пасатите.
Дистрибуција на SST за време на Ел Нињо
Ел Нињо се карактеризира со аномално затоплување на SST-ите во централниот до источниот Пацифик. Ова затоплување е обично јасно видливо во регионот на индексот на Нињо, особено Нињо 3.4 (приближно 5°N–5°S и 170°W–120°W), кој најчесто се користи како оперативен индикатор.
Главни физички механизми
1. Слабеење на пасатите: Кога пасатите ослабуваат, притисокот на топлата вода кон запад се намалува. Дел од топлата вода што претходно се „насобрала“ на запад се враќа кон центарот и истокот.
2. Промени во длабочината на термоклината: Термоклината во источниот Пацифик станува подлабока, дозволувајќи изливот да донесе релативно потопла вода од вообичаеното. Како резултат на тоа, површинското ладење на исток е намалено.
3. Бјеркнесова повратна информација: Затоплувањето на SST на исток предизвикува поместување на конвекцијата кон исток, дополнително ослабувајќи ги пасатите. Слабеењето на пасатите потоа го засилува затоплувањето на SST. Ова создава позитивна повратна јамка што овозможува развој на Ел Нињо.
Модел на дистрибуција
На врвот на Ел Нињо, „јазик од топла вода“ се протега од централниот Пацифик кон брегот на Јужна Америка. Разликата во температурата помеѓу запад и исток се стеснува. Просторно, позитивните аномалии на SST можат да бидат широко распространети и да траат со месеци. Ел Нињо не се секогаш исти; постојат типови на „Источнопацифички Ел Нињо“ (доминантно затоплување на исток) и типови на „Централнопацифички/Модоки Ел Нињо“ (посилно затоплување во центарот), кои имаат различно влијание врз регионалните временски модели.
Дистрибуција на SST за време на Ла Ниња
Ла Ниња е спротивна фаза, карактеризирана со аномално ладење на SST-ите во централниот до источниот Пацифик. За време на Ла Ниња, „нормалните“ услови се засилуваат: западниот Пацифик се затоплува, а источниот Пацифик се лади.
Главни физички механизми
1. Зајакнување на пасатните ветрови: Посилните пасатни ветрови туркаат повеќе топла вода кон запад, зголемувајќи го натрупувањето на топла вода околу Индонезија.
2. Поинтензивно издигнување на брановите: Во источниот Пацифик, посилните ветрови го зголемуваат издигнувањето на ладната вода, што резултира со пониски SST.
3. Зајакнување на Вокеровата циркулација: Конвекцијата останува доминантна на запад, зголемувајќи ги врнежите од дожд во Индонезија и околните области, додека централно-источниот Пацифик има тенденција да биде посув.
Модел на дистрибуција
Ла Ниња се карактеризира со широко распространети негативни SST аномалии низ централно-источниот екваторски Тихи Океан, честопати формирајќи поизразен модел на „студен јазик“ отколку неутралните услови. Во меѓувреме, западниот Тихи Океан и индонезиските води можат да доживеат позитивни SST аномалии, кои обезбедуваат значително снабдување со енергија за формирање на дождовни облаци.
Метод за следење и анализа на дистрибуцијата на SST
Студиите за распределбата на SST во однос на ENSO генерално вклучуваат комбинација од набљудувачки податоци и просторно-временска анализа:
1. Сателити за далечинско набљудување: Инфрацрвените и микробрановите сензори можат да го мапираат SST глобално со релативно висока резолуција. Сателитските податоци се неопходни за набљудување на распределбата на аномалиите, температурните градиенти и месечната еволуција.
2. Пловни бови и Argo пловат: Мрежите на пловни бови како што се TAO/TRITON во екваторијалниот Пацифик и Argo обезбедуваат податоци за температурата до длабочини од стотици метри, помагајќи да се проценат промените во термоклинот и „океанската содржина на топлина“.
3. ENSO индекси: Индексот Niño 3.4, Индексот на јужна осцилација (SOI) и Океанскиот индекс на Niño (ONI) често се користат за да се одреди фазата, интензитетот и времетраењето на Ел Нињо/Ла Ниња.
4. Аномалии на SST: Анализата обично ја пресметува разликата во SST во однос на климатологијата (долгорочен просек) за да се идентификуваат невообичаени модели на затоплување/ладење.
Во истражувањата, визуелизации како што се мапите на аномалии на SST, дијаграмите на Ховмелер (време наспроти географска должина) и корелациската анализа со зонски врнежи од дожд и ветер често се користат за да се разберат просторните меѓусебни односи на ENSO.
Влијание на дистрибуцијата на ENSO SST врз Индонезија
Локацијата на Индонезија во тропски поморски регион е многу чувствителна на промените во центрите на конвекција. За време на Ел Нињо, затоплувањето во централно-источниот Пацифик го поместува центарот на формирањето облаци подалеку од Индонезија. Вообичаените влијанија вклучуваат намалени врнежи од дожд, зголемена веројатност за суша, земјоделски нарушувања и потенцијал за шумски и копнени пожари. Во некои сериозни настани, сувата сезона може да се продолжи, а дождовната сезона може да започне подоцна.
Обратно, за време на Ла Ниња, водите околу Индонезија имаат тенденција да бидат потопли, што го фаворизира испарувањето и формирањето облаци. Ова ги зголемува врнежите од дожд, го зголемува ризикот од поплави и лизгање на земјиштето и предизвикува почести екстремни временски настани, како што се обилни дождови. Сепак, влијанието во Индонезија не е само определено од ENSO; фактори како што се Диполот на Индискиот Океан (IOD), Азиско-австралискиот монсун и локалната динамика (топографија и регионални струи) исто така го модулираат одговорот.
Заклучок
Распределбата на температурата на површината на морето е клучна за разбирање на развојот на Ел Нињо и Ла Ниња, бидејќи SST игра директна улога во регулирањето на размената на енергија помеѓу океанот и атмосферата и локацијата на тропската конвекција. Ел Нињо се карактеризира со аномално затоплување на SST во централно-источниот Пацифик поради слабеењето на пасатните ветрови, продлабочувањето на термоклината на исток и повратната врска на Бјеркнес. Ла Ниња, од друга страна, го зајакнува температурниот градиент запад-исток преку зајакнување на пасатните ветрови и зголемувањето на брановите, правејќи го источниот Пацифик постуден, а индонезиските води релативно потопли.
Мониторингот на ENSO преку мапи на аномалии на SST, индексот Niño 3.4/ONI и набљудувањата на колоните на морската вода обезбедуваат суштинска основа за сезонско предвидување на климата. За Индонезија, разбирањето на дистрибуцијата на SST поврзана со ENSO е клучно за ублажување на ризиците од суша, поплави, несигурност на храната и други хидрометеоролошки катастрофи. Со подобрено истражување и интеграција на сателитски податоци и набљудувања на самото место, студиите за SST можат да ја подобрат точноста на климатските предвидувања и да ја зајакнат отпорноста на заедницата на климатската варијабилност.
