Nghiên cứu về sự phân bố nhiệt độ bề mặt biển trong hiện tượng El Niño và La Niña.
Giới thiệu
Nhiệt độ bề mặt biển (SST) là một trong những thông số quan trọng nhất trong hệ thống khí hậu Trái đất. Đại dương lưu trữ và giải phóng một lượng lớn năng lượng nhiệt, vì vậy những thay đổi nhỏ về SST có thể gây ra những thay đổi trong lưu thông khí quyển ở quy mô khu vực đến toàn cầu. Trong bối cảnh khí hậu nhiệt đới, việc nghiên cứu SST có liên quan chặt chẽ đến hiện tượng El Niño và La Niña, vốn là một phần của hệ thống ENSO (Dao động Nam El Niño). ENSO là một biến đổi khí hậu tự nhiên xảy ra chủ yếu ở vùng xích đạo Thái Bình Dương và có tác động rộng lớn đến... lượng mưanhiệt độ không khí, gió, bão nhiệt đới và năng suất nghề cá.
Bài viết này thảo luận về cách phân bố nhiệt độ bề mặt biển (SST) hình thành và thay đổi trong hiện tượng El Niño và La Niña, các chỉ số được sử dụng để theo dõi các hiện tượng này, các cơ chế vật lý kết nối đại dương và khí quyển, và những tác động của chúng đối với môi trường. Lãnh thổ Indonesia.
Khái niệm cơ bản Nhiệt độ bề mặt biển và sự phân bố của nó
SST là nhiệt độ của lớp mực nước biển Nhiệt độ bề mặt biển (SST) thường được đo ở độ sâu từ vài milimét đến vài mét. Sự phân bố SST chịu ảnh hưởng bởi bức xạ mặt trời, sự bay hơi, sự trao đổi nhiệt với khí quyển, dòng hải lưuvà quá trình trộn lẫn do gió. Ở các vùng nhiệt đới, nhiệt độ bề mặt biển (SST) thường ấm hơn do lượng bức xạ mặt trời cao quanh năm. Tuy nhiên, không phải tất cả các vùng đều như vậy. vùng nhiệt đới có nhiệt độ bề mặt Tương tự, các dòng hải lưu, hiện tượng nước trồi và các mô hình gió mậu dịch có thể tạo ra các "vùng" nước ấm cũng như các khu vực tương đối lạnh.
Ở vùng xích đạo Thái Bình Dương, sự phân bố nhiệt độ bề mặt biển (SST) trong điều kiện bình thường là không đối xứng: phần phía tây (gần Indonesia và Papua New Guinea) ấm hơn, trong khi phần phía đông (gần bờ biển Peru-Ecuador) lạnh hơn. Sự mất cân bằng này xảy ra do gió mậu dịch thổi từ đông sang tây, buộc nước ấm tích tụ ở phía tây Thái Bình Dương, trong khi nước lạnh trồi lên từ các tầng thấp hơn ở phía đông Thái Bình Dương.
ENSO: Mối quan hệ giữa đại dương và khí quyển
ENSO không chỉ là một hiện tượng bất thường. nhiệt độ biểnKhông chỉ vậy, mà còn là sự tương tác hai chiều giữa đại dương và khí quyển. Sự thay đổi nhiệt độ bề mặt biển (SST) ảnh hưởng đến sự hình thành mây và các trung tâm đối lưu trong khí quyển nhiệt đới. Ngược lại, sự thay đổi trong mô hình gió làm thay đổi dòng hải lưu bề mặt, độ sâu của tầng nhiệt (ranh giới giữa nước ấm bề mặt và nước lạnh đáy) và cường độ dòng nước trồi.
Trong điều kiện “trung tính”, trung tâm đối lưu hoạt động mạnh nhất nằm ở vùng Tây Thái Bình Dương ấm áp. Vòng tuần hoàn Walker—một mô hình tuần hoàn khí quyển theo hướng đông-tây ở vùng nhiệt đới—đẩy không khí lên trên khu vực ấm áp này, sau đó di chuyển về phía đông ở các tầng khí quyển phía trên, hạ xuống phía đông Thái Bình Dương, và quay trở lại phía tây gần mặt đất dưới dạng gió mậu dịch.
Phân phối SST trong El Niño
Hiện tượng El Niño được đặc trưng bởi sự ấm lên bất thường của nhiệt độ bề mặt biển (SST) ở khu vực trung tâm đến phía đông Thái Bình Dương. Sự ấm lên này thường dễ dàng nhận thấy ở vùng chỉ số Niño, đặc biệt là Niño 3.4 (khoảng 5°N–5°S và 170°W–120°W), thường được sử dụng làm chỉ báo thực tiễn.
Các cơ chế vật lý chính
1. Gió mậu dịch suy yếu: Khi gió mậu dịch suy yếu, lực đẩy của dòng nước ấm về phía tây cũng giảm đi. khối nước Khối không khí ấm áp trước đó "tích tụ" ở phía tây đang di chuyển trở lại trung tâm và phía đông.
2. Thay đổi độ sâu tầng nhiệt: Tầng nhiệt ở phía đông Thái Bình Dương đang trở nên sâu hơn, cho phép dòng nước trồi mang theo nước ấm hơn bình thường. Kết quả là, hiện tượng làm mát bề mặt ở phía đông bị giảm đi.
3. Phản hồi Bjerknes: Sự ấm lên của nhiệt độ bề mặt biển (SST) ở phía đông khiến đối lưu dịch chuyển về phía đông, làm suy yếu thêm gió mậu dịch. Sự suy yếu của gió mậu dịch sau đó khuếch đại sự ấm lên của SST. Điều này tạo ra một vòng phản hồi tích cực cho phép hiện tượng El Niño phát triển.
Mô hình phân bố
Vào thời điểm cực đại của El Niño, một “lưỡi nước ấm” trải dài từ trung tâm Thái Bình Dương về phía bờ biển Nam Mỹ. Sự chênh lệch nhiệt độ giữa phía tây và phía đông thu hẹp lại. Về mặt không gian, các dị thường nhiệt độ bề mặt biển (SST) dương có thể lan rộng và kéo dài trong nhiều tháng. El Niño không phải lúc nào cũng giống nhau; có các loại “El Niño Đông Thái Bình Dương” (chủ yếu ấm lên ở phía đông) và các loại “El Niño Trung Thái Bình Dương/Modoki” (ấm lên mạnh hơn ở trung tâm), chúng có tác động khác nhau đến các hình thái thời tiết khu vực.
Phân phối SST trong La Niña
La Niña là pha ngược lại, đặc trưng bởi sự giảm nhiệt độ bề mặt biển bất thường ở khu vực trung tâm đến phía đông Thái Bình Dương. Trong thời kỳ La Niña, các điều kiện “bình thường” được củng cố: phía tây Thái Bình Dương ấm lên và phía đông Thái Bình Dương lạnh đi.
Các cơ chế vật lý chính
1. Gió mậu dịch mạnh lên: Gió mậu dịch mạnh hơn đẩy nhiều nước ấm về phía tây, làm tăng sự tích tụ nước ấm xung quanh Indonesia.
2. Hiện tượng nước trồi mạnh hơn: Ở phía đông Thái Bình Dương, gió mạnh hơn làm tăng hiện tượng nước lạnh trồi lên, dẫn đến nhiệt độ bề mặt biển (SST) thấp hơn.
3. Sự tăng cường của hoàn lưu Walker: Đối lưu vẫn chiếm ưu thế ở phía tây, làm tăng lượng mưa ở Indonesia và các khu vực lân cận, trong khi khu vực trung tâm - phía đông Thái Bình Dương có xu hướng khô hơn.
Mô hình phân bố
Hiện tượng La Niña được đặc trưng bởi sự bất thường về nhiệt độ bề mặt biển (SST) âm trên diện rộng khắp khu vực trung tâm và phía đông xích đạo Thái Bình Dương, thường tạo thành mô hình "lưỡi lạnh" rõ rệt hơn so với điều kiện trung tính. Trong khi đó, vùng biển phía tây Thái Bình Dương và Indonesia có thể trải nghiệm sự bất thường về SST dương, cung cấp nguồn năng lượng đáng kể cho sự hình thành mây mưa.
Phương pháp giám sát và phân tích phân bố nhiệt độ bề mặt biển (SST)
Các nghiên cứu về sự phân bố nhiệt độ bề mặt biển (SST) theo xu hướng ENSO thường bao gồm sự kết hợp của các dữ liệu quan sát. và phân tích không gian-thời gian:
1. Vệ tinh viễn thám: Cảm biến hồng ngoại và vi sóng có thể lập bản đồ nhiệt độ bề mặt biển toàn cầu với độ phân giải khá cao. Dữ liệu vệ tinh Việc theo dõi sự phân bố các dị thường, độ dốc nhiệt độ và diễn biến hàng tháng là rất quan trọng.
2. Phao và thiết bị đo Argo: Các mạng lưới phao như TAO/TRITON ở Thái Bình Dương xích đạo và Argo cung cấp dữ liệu nhiệt độ ở độ sâu hàng trăm mét, giúp đánh giá những thay đổi trong tầng nhiệt và "lượng nhiệt tích trữ trong đại dương".
3. Các chỉ số ENSO: Chỉ số Niño 3.4, Chỉ số Dao động Nam (SOI) và Chỉ số Niño Đại dương (ONI) thường được sử dụng để xác định pha, cường độ và thời gian kéo dài của hiện tượng El Niño/La Niña.
4. Các dị thường nhiệt độ bề mặt biển (SST): Phân tích thường tính toán sự khác biệt giữa SST và nhiệt độ bề mặt biển trung bình dài hạn để xác định các mô hình ấm lên/lạnh đi bất thường.
Trong nghiên cứu, các phương pháp trực quan hóa như bản đồ dị thường nhiệt độ bề mặt biển (SST), biểu đồ Hovmöller (thời gian so với kinh độ) và phân tích tương quan với lượng mưa và gió theo vĩ độ thường được sử dụng để hiểu mối quan hệ tương tác không gian của ENSO.
Tác động của sự phân bố nhiệt độ bề mặt biển ENSO đối với Indonesia
Vị trí địa lý của Indonesia trong khu vực biển nhiệt đới khiến nước này rất nhạy cảm với những thay đổi trong các trung tâm đối lưu. Trong hiện tượng El Niño, sự ấm lên ở khu vực trung tâm và phía đông Thái Bình Dương làm dịch chuyển trung tâm hình thành mây ra khỏi Indonesia. Các tác động thường gặp bao gồm lượng mưa giảm, khả năng xảy ra hạn hán tăng, gián đoạn nông nghiệp và nguy cơ cháy rừng, cháy đất. Trong một số trường hợp nghiêm trọng, mùa khô có thể kéo dài và mùa mưa có thể bắt đầu muộn hơn.
Ngược lại, trong thời kỳ La Niña, vùng biển xung quanh Indonesia có xu hướng ấm hơn, tạo điều kiện thuận lợi cho sự bốc hơi và hình thành mây. Điều này làm tăng lượng mưa, tăng nguy cơ lũ lụt và sạt lở đất, và gây ra các hiện tượng thời tiết cực đoan thường xuyên hơn , chẳng hạn như mưa lớn. Tuy nhiên, tác động ở Indonesia không chỉ được quyết định bởi ENSO; các yếu tố như Lưỡng cực Ấn Độ Dương (IOD), gió mùa Á-Úc và động lực địa phương (địa hình và dòng hải lưu khu vực) cũng điều chỉnh phản ứng.
Sự kết luận
Phân bố nhiệt độ bề mặt biển (SST) là yếu tố then chốt để hiểu sự phát triển của El Niño và La Niña vì SST đóng vai trò trực tiếp trong việc điều chỉnh sự trao đổi năng lượng giữa đại dương và khí quyển cũng như vị trí của đối lưu nhiệt đới. El Niño được đặc trưng bởi sự ấm lên bất thường của SST ở khu vực trung tâm và phía đông Thái Bình Dương do gió mậu dịch suy yếu, tầng nhiệt sâu hơn ở phía đông và phản hồi Bjerknes. Mặt khác, La Niña làm tăng cường gradient nhiệt độ từ tây sang đông thông qua việc gió mậu dịch mạnh lên và hiện tượng nước trồi, khiến Thái Bình Dương trở nên... Phía đông mát hơn và vùng biển của Indonesia Ấm hơn tương đối.
Giám sát ENSO thông qua bản đồ dị thường nhiệt độ mặt biển, chỉ số Niño 3.4/ONI và quan sát cột khí quyển. nước biển trở thành nền tảng Việc hiểu rõ sự phân bố nhiệt độ bề mặt biển (SST) liên quan đến hiện tượng ENSO là rất quan trọng đối với dự báo khí hậu theo mùa. Đối với Indonesia, việc hiểu rõ sự phân bố SST liên quan đến ENSO là rất cần thiết để giảm thiểu rủi ro hạn hán, lũ lụt, mất an ninh lương thực và các thảm họa khí tượng thủy văn khác. Với việc cải thiện nghiên cứu và tích hợp dữ liệu vệ tinh cùng các quan sát tại chỗ, các nghiên cứu về SST có thể nâng cao độ chính xác của dự báo khí hậu và tăng cường khả năng phục hồi của cộng đồng trước sự biến đổi khí hậu.
