Wykres wiązki prognoz indeksu NINO3.4, czyli zmian temperatury wody Oceanu Spokojnego w rejonie równika pomiędzy 170 a 120 południkiem zachodnim, wykonanych przez brytyjską służbę meteorologiczną Met Office przy pomocy sezonowego systemu predykcyjnego GloSea6.

Oś pozioma: czas (miesiące). Oś pionowa: średnie miesięczne anomalie temperatury powierzchni oceanu (kelwiny).

Linia czarna oznacza obserwowaną do tej pory zmienność wskaźnika temperatury NINO3.4. Kolorem czerwonym o różnej intensywności oznaczono zakres wyników 104 symulacji (realizacji wiązki) numerycznych modelu GloSea6 z Met Office, różniących się warunkami początkowymi. Najciemniejszy odcień oznacza średnią całej wiązki.

Prognoza indeksu ENSO inicjowana danymi z lutego wskazuje, że La Niña 2025/2026 niebawem się zakończy, a pod koniec roku (poza zasięgiem prognozy, ale zgodnie z typową ewolucją temperatury tropikalnego Pacyfiku) może ją zastąpić rozwijające się El Niño.

Źródło: Met Office

W ramach akcji „Wykres na dziś” publikujemy wykresy i inne wizualizacje dotyczące zagadnień związanych ze zmianą klimatu. Mamy nadzieję, że prezentowane przez nas dane stanowić będą punkt wyjścia do szerokiej i opartej na faktach dyskusji na temat globalnego ocieplenia oraz możliwości jego ograniczenia. Akcję prowadzimy we współpracy z Komitetem ds. Kryzysu Klimatycznego Polskiej Akademii Nauk.

Zobacz wszystkie wizualizacje.

Ten wpis sfinansowaliśmy ze środków finansowych pochodzących z 1,5% podatku dochodowego od osób fizycznych przekazanych Fundacji Edukacji Klimatycznej. Dziękujemy!

The post El Niño na horyzoncie appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Wykres zmian miesięcznych globalnych anomalii temperatury oceanów w relacji ze zmianami indeksu Niño3.4 w latach 1979-2024.

Oś pozioma: indeks Niño3.4, czyli anomalia temperatury powierzchni Pacyfiku pomiędzy 120 a 170 południkiem zachodnim oraz 5 równoleżnikiem północnym i 5 południowym (stopnie Celsjusza).

Oś pionowa: anomalia średniej miesięcznej temperatury oceanów pomiedzy 60 równoleżnikami północnym i południowym (stopnie Celsjusza).

Różne kolory pokazują wartości odpowiadające silnym zjawiskom El Niño: 1982/1983, 1997/1998, 2015/2016 i 2023/2024. Choć to ostatnie El Niño nie było rekordowo silne, trend ocieplenia będący konsekwencją antropogenicznej emisji gazów cieplarnianych spowodował że temperatura wszechoceanu osiągnęła bezprecedensowo wysokie wartości.

Źródło: C3S/ECWMF.

W ramach akcji „Wykres na dziś” publikujemy wykresy i inne wizualizacje dotyczące zagadnień związanych ze zmianą klimatu. Mamy nadzieję, że prezentowane przez nas dane stanowić będą punkt wyjścia do szerokiej i opartej na faktach dyskusji na temat globalnego ocieplenia oraz możliwości jego ograniczenia. Akcję prowadzimy we współpracy z Komitetem ds. Kryzysu Klimatycznego Polskiej Akademii Nauk.

Zobacz wszystkie wizualizacje.

Ten wpis sfinansowaliśmy ze środków finansowych pochodzących z 1,5% podatku dochodowego od osób fizycznych przekazanych Fundacji Edukacji Klimatycznej. Dziękujemy!

The post ENSO a zmiany temperatury oceanów appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

1. Co to jest oscylacja południowa (ang. ENSO – El Niño Southern Oscillation)?

Oscylacją południową (ENSO) nazywamy fakt występowania w południowej części Oceanu Spokojnego na zmianę trzech sytuacji (faz): El Niño, La Niña i neutralnej. Każda faza odpowiada konkretnemu stanowi atmosfery i oceanu.

W skrócie:

Aby móc się sprawnie komunikować i łatwo przetwarzać informacje o tak złożonych zjawiskach, naukowcy tworzą wskaźniki – „przepisy” pozwalające na ich scharakteryzowanie za pomocą pojedynczej liczby. W przypadku oscylacji południowej zaproponowano ich kilka, między innymi:

Dzięki wprowadzeniu wskaźników, można przedstawić oscylację południową na wykresie, na przykład:

Jak można zauważyć, poszczególne fazy oscylacji południowej nie występują w żadnym regularnym cyklu. Rozwijają się w wyniku do pewnego stopnia przypadkowego współdziałania wielu czynników. Kiedy uruchomimy model systemu ziemskiego (złożony model numeryczny zawierający równania opisujące ruch powietrza, wody w oceanie i wiele innych parametrów), to El Niño i La Niña będą się co jakiś czas po prostu pojawiać w naszej symulacji, podobnie jak huragany w tropikach lub wędrujące niże w umiarkowanych szerokościach geograficznych. Nie ma tu żadnej tajemniczej siły, jedynie występujący co jakiś czas sprzyjający zbieg okoliczności – odpowiedni rozkład ciśnień, temperatury itd. na powierzchni Ziemi (An i in., 2020). Ponieważ jednak jednakowe fazy ENSO powtarzają się co 2 do 7 lat, czasami ENSO określa się terminem kwazi-oscylacja.

2. Jak powstają El Niño i La Niña?

El Niño i La Niña to zjawiska występujące dzięki powiązaniu procesów zachodzących w atmosferze i oceanie.

W okolicach ziemskiego równika mamy do czynienia z silną konwekcją – wznoszeniem się nagrzanego od powierzchni Ziemi, wilgotnego powietrza do góry. W jego miejsce napływa powietrze ze zwrotników (wiatry związane z tym napływem nazywamy pasatami). Ponieważ jednak nasza planeta stale obraca się w kierunku wschodnim, powietrze nie płynie wzdłuż południków. Można powiedzieć, że „zostaje w tyle” za powierzchnią Ziemi. Z naszego (obserwatorów na powierzchni) punktu widzenia wygląda to tak, jakby skręcało na zachód.

W rezultacie nad Oceanem Spokojnym powstaje tzw. „komórka Walkera”, czyli układ obejmujący przepływ powietrza od Ameryki Południowej w stronę Azji i Australii, strefę konwekcji (wznoszenia się ciepłego i wilgotnego powietrza) z silnymi opadam nad Papuą, Indonezją itd., przepływ powietrza na wschód, w wyższych partiach atmosfery i strefę osiadania powietrza po wschodniej stronie Pacyfiku.

Wiatry wiejące w tym układzie popychają wodę oceaniczną na zachód, tworząc miejsce dla wód głębinowych wypływających na powierzchnię u wybrzeży Ameryki Południowej. Jednocześnie wspomagają powstawanie pomiędzy Azją i Australią plamy bardzo ciepłej wody (ang. Pacific warm pool, „pacyficzny ciepły obszar”), od której tak skutecznie nagrzewa się powietrze we wspomnianej strefie konwekcji (McPhaden i in., 2020).

Silniejsze pasaty – La Niña

Od czasu do czasu pasaty nasilają się. Woda w Oceanie Spokojnym jest wtedy szybciej przepychana od wybrzeży Ameryki Południowej w stronę Azji i Australii. Oznacza to, że ma mniej czasu na to, by ogrzać się od promieni Słońca. Woda wypływająca z głębi oceanu u wybrzeży Peru jest stosunkowo chłodna, na powierzchni powstaje więc chłodna plama (obszar ujemnej anomalii temperatury). Jednocześnie plama ciepła przesuwa się bardziej na zachód, w pobliże Indonezji i Filipin. Tak powstaje La Niña.

Słabsze pasaty – El Niño

El Niño to z kolei efekt osłabienia pasatów. Wolniejsze wiatry słabiej radzą sobie z popychaniem wody na zachód, ma więc ona dużo czasu, by swobodnie się nagrzewać. Powierzchnia oceanu na środkowym Pacyfiku robi się w związku z tym cieplejsza niż zwykle. Już tam jest wystarczająco ciepła, by jej parowanie prowadziło do powstania strefy konwekcji z rozbudowanymi chmurami i silnymi opadami. Skoro tu powietrze się wznosi, gdzie indziej musi opadać – np. nad Papuą, Indonezją itd. (patrz rysunek poniżej).

3. Co oznaczają El Niño i La Niña dla pogody?

Pojawienie się na powierzchni oceanu wielkiego obszaru cieplejszej lub chłodniejszej niż przeciętnie wody wpływa na to, jak bardzo powietrze w tym regionie może się ogrzewać od wód powierzchniowych oraz jak intensywne będzie parowanie, czyli ile pary wodnej się do niego dostanie. Zmiany ogrzewania i zasilania w parę atmosfery na tak dużym obszarze odbijają się na całej cyrkulacji atmosferycznej (czyli układzie wiatrów oraz prądów wstępujących i zstępujących) nad Pacyfikiem i nad okolicznymi lądami. Efekty zależą od pory roku – należy pamiętać, że wraz z pozorną wędrówką Słońca od zwrotnika do zwrotnika, przesuwa się także równikowa strefa konwekcji. W niskich szerokościach geograficznych oznacza to zmianę pory suchej na deszczową lub na odwrót.

Lokalne efekty El Niño i La Niña

Jak wynika z poprzedniego podpunktu, zmiana fazy ENSO skutkuje przede wszystkim przesuwaniem się strefy intensywnej konwekcji i opadów, która:

• w fazie neutralnej znajduje się nad „pacyficznym ciepłym obszarem” między Azją i Australią,
• w fazie La Niña znajduje się w podobnym miejscu, ale konwekcja i opady są nad nią wtedy silniejsze,
• w fazie El Niño przesuwa się na wschód, na środek Oceanu Spokojnego.

Gdy w jednych miejscach mamy więcej deszczu niż zwykle, w innych spada go mniej. Podczas El Niño susze i pożary nawiedzają Indonezję i jej okolice. Szczególnie suche warunki występują także nad Amazonią (grudzień – luty) i Ameryką Centralną (czerwiec – sierpień). Przykładowo, ocenia się, że wystąpienie ciepłej fazy ENSO w sezonie 2015/16 zwiększyło globalną powierzchnię spustoszoną przez pożary o ok. 4% (najsilniejszy efekt wystąpił w Ameryce Południowej, gdzie wypalony obszar wzrósł o 13%) a związane z ogniem emisje węgla o 5% (Burton i in., 2020).

ENSO wpływa także na pogodę w umiarkowanych szerokościach półkuli północnej. Ten efekt jest zauważalny głównie zimą: północno-zachodnie wybrzeże Ameryki Północnej doświadcza podczas El Niño warunków cieplejszych a podczas La Niña chłodniejszych niż zwykle (Taschetto i in., 2020).

Europa znajduje się niemal dokładnie po drugiej stronie globu niż obszar występowania ENSO, dlatego jego wpływ na pogodę na naszym kontynencie jest niewielki. Zimą El Niño może sprzyjać występowaniu podwyższonego ciśnienia nad Skandynawią, obniżonego ciśnienia i zwiększonych opadów nad Europą środkowo-zachodnią, silnych mrozów na północy kontynentu oraz przesunięciu szlaków wędrówki niżów na północ. La Niña może z kolei osłabiać niże wędrujące znad Atlantyku. Na razie nie ma jednak jednoznacznego wyjaśnienia mechanizmu tych zjawisk (Taschetto i in., 2020).

El Niño i La Niña a temperatura globalna

Anomalia temperatury podczas El Niño i La Niña obejmuje na tyle duży obszar, że ma istotne znaczenie dla średniej temperatury powietrza na całym globie – najpopularniejszego wskaźnika mówiącego nam o stanie klimatu. Zmiany faz ENSO nie oznaczają, że w systemie klimatycznym przybywa lub ubywa energii. Wiążą się jednak z jej przepływami wewnątrz systemu. Podczas El Niño dodatkowa porcja energii przepływa z oceanu do atmosfery, co podnosi temperaturę powietrza i sprawia, że na podstawie jej pomiarów określimy rok jako wyjątkowo (może nawet rekordowo) ciepły. Podczas La Niña powietrze podgrzewane jest słabiej, albo wręcz oddaje ciepło oceanowi.

Spoglądając na powyższy wykres anomalii temperatury w kolejnych miesiącach, można zauważyć, że oprócz długoterminowego trendu wzrostu średniej temperatury obserwujemy też krótkoterminowe jej fluktuacje. Na wykresie różnymi kolorami oznaczono miesiące, podczas których występowały poszczególne fazy ENSO. Okazuje się, że okresy El Niño często zbiegają się z okresami wzrostu a La Niña – spadku temperatury. Wystąpienie El Niño zwiększa też prawdopodobieństwo, że konkretny rok będzie rekordowo gorący, „podbijając” średnią temperaturę o nawet 0,1°C.

ENSO ma także znaczenie dla globalnego cyklu węgla. W latach ciepłych epizodów (El Niño) wzrost stężenia atmosferycznego CO₂ jest większy niż wynikałoby jedynie z emisji antropogenicznych, a w latach zimnych epizodów (La Niña) wolniejszy. Tłumaczone jest to zmianami opadów wpływających na zmianę biomasy puszcz tropikalnych, szczególnie w Amazonii (Bousquet i inni, 2000).

4. Jak prognozujemy El Niño?

Występowanie El Niño ma istotne znaczenie dla rolników, rybaków, służb odpowiedzialnych za zwalczanie pożarów itp., dlatego już od lat siedemdziesiątych XX w. trwają wysiłki mające na celu skuteczne prognozowanie jego wystąpienia. Niestety jest to bardzo trudne wyzwanie. Zjawiska El Niño i La Niña powstają i trwają przez kilka czy kilkanaście miesięcy. To okres zbyt długi, by można było je prognozować z użyciem tych samych rozwiązań, co w przypadku pogody, a zbyt krótki, by dobrze sprawdziło się podejście typowe dla projekcji klimatu (o tym, czym się różnią, przeczytaj w tekście Wirtualny klimat).

Ogólnie rzecz biorąc podejścia służące do przewidywania zmian faz ENSO można podzielić na trzy rodzaje:

1. Metody statystyczne, w których wykorzystuje się wiedzę o tym, jakie warunki (np. temperatury w odpowiednio długim okresie nad konkretnym regionem) poprzedzały wystąpienie El Niño w przeszłości. Nie próbuje się tu opisać fizycznego mechanizmu zjawiska, a jedynie wychwycić statystyczną korelację pomiędzy pojawieniem się El Niño a różnymi obserwowanymi rutynowo parametrami. Współcześnie w poszukiwaniu takich zależności pomagają sieci neuronowe i inne uczące się algorytmy (tzw. sztuczna inteligencja).

2. Modelowanie dynamiczne, w którym zjawiska zachodzące w oceanie i atmosferze opisuje się za pomocą praw fizyki i parametryzacji, np. wywodzących się z zasad dynamiki Newtona równań ruchu dla poszczególnych objętości wody i powietrza, zasady zachowania energii, równania hydrostatyki itd. Przypomina to prognozowanie pogody i klimatu.

3. Podejście hybrydowe, w którym zachowanie wody w oceanie opisujemy za pomocą równań, a o tym, co się dzieje w atmosferze, wnioskujemy na podstawie metod statystycznych. Czyli gdy z wyników obliczeń wychodzi nam, że jakaś część oceanu się rozgrzeje, to następnie wnioskujemy, że rozgrzeje się także powietrze ponad nią, bo zwykle dotąd tak było.

W ostatnich latach dominuje podejście drugie, czyli oparte na fizycznym opisie zjawisk w oceanie i atmosferze. Badania wskazują, że prognozy wykorzystujące takie modele te radzą sobie z przewidywaniem El Niño trochę lepiej niż statystyczne, a rozwiązania hybrydowe zostały zarzucone (L’Heureux i inni, 2020). Podobnie jak w przypadku innych prognoz, przy przewidywaniu ENSO przeprowadza się obecnie obliczenia w wielu wersjach (dla nieco różnych warunków początkowych, albo nawet z użyciem różnych modeli), by na koniec przedstawić zakres sytuacji, jakie mogą wystąpić w kolejnych miesiącach, z określeniem prawdopodobieństwa rozwinięcia się El Niño lub La Niña. Modele wyraźnie lepiej radzą sobie z przewidywaniem epizodów silnych niż słabych anomalii temperatury (L’Heureux i inni, 2020). Nadal jednak występuje zjawisko „bariery wiosny”, oznaczające, że nim nadejdzie wiosna, trudno jest przewidzieć choćby znak ENSO w późnych miesiącach danego roku (Levine i McPhaden, 2015).

5. Jak zmiana klimatu wpłynie na ENSO?

W związku z gromadzeniem się w atmosferze coraz większych ilości gazów cieplarnianych, bilans energetyczny Ziemi zostaje zaburzony i na powierzchni planety (głównie w oceanie) gromadzi się coraz więcej energii, a średnia temperatura powierzchniowej warstwy oceanu rośnie. Jednocześnie topnienie lądolodów powoduje spływy słodkiej wody do oceanu. Te i inne zjawiska mogą prowadzić do zmian w cyrkulacji termohalinowej, można się więc spodziewać także zmian w występowaniu lub charakterystykach El Niño i La Niña. Na razie nie jest jednak oczywiste, jak będą one wyglądać.

Jak opisaliśmy wcześniej, zmiany faz oscylacji ENSO identyfikuje się najczęściej, patrząc na anomalie temperatury powierzchni oceanu. Niestety, jeśli weźmiemy pod uwagę tylko ten wskaźnik, projekcje modeli klimatu okazują się niejednoznaczne – niektóre przewidują silniejszą zmienność temperatury powierzchni Oceanu Spokojnego, inne słabszą, jeszcze inne – brak istotnych zmian. Jeśli jednak zwrócimy uwagę na ogół mechanizmów i zjawisk związanych z ENSO (nie tylko na wartość wskaźników opartych na temperaturze, lecz także innych, np. opadów), obraz robi się jaśniejszy. Okazuje się na przykład, że modele zgodnie przewidują wzrost opadów sterowanych fazami ENSO, a także nasilone ocieplenie w okolicach równika i osłabienie cyrkulacji w komórce Walkera. Te zmiany z kolei zwiększają prawdopodobieństwo występowania ekstremalnie silnych epizodów El Niño (pisaliśmy o tym już w tekście Silne El Niño dwa razy częstsze?), na co wskazują wyniki obliczeń z użyciem tych modeli, które dobrze oddają nieliniowe związki pomiędzy zmianami temperatury oceanu a zachowaniem atmosfery. Szybsze w porównaniu z okolicznym oceanem nagrzewanie się regionu Azji Południowo Wschodniej powinno także przynieść częstsze występowanie ekstremalnych zjawisk La Niña. Wszystkie te przewidywania są jednak wciąż obciążone sporymi niepewnościami (Cai i in., 2020).

Aleksandra Kardaś, konsultacja merytoryczna prof. Jacek Piskozub.

The post Pięć pytań o ENSO (El Niño i La Niña) appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

El Niño to ciepła faza cyklu oceanicznego na Pacyfiku (ENSO – El Niño Southern Oscillation), podczas której ocean oddaje energię termiczną atmosferze, podnosząc średnią temperaturę powierzchni Ziemi. Gdy El Niño słabnie, średnia temperatura powierzchni Ziemi spada. Przeciwieństwem El Niño jest La Niña, podczas której temperatura powierzchni Pacyfiku jest niższa. Wpływ oscylacji ENSO na temperaturę jest chwilowy, bo nie jest ona związana z dodatkowym dopływem (lub utratą) ciepła do ziemskiego systemu klimatycznego, lecz tylko z redystrybucją ciepła, które już w nim jest. Wraz ze zmianami ENSO temperatura powierzchni Ziemi okresowo rośnie i maleje, fluktuując wokół stanu średniego, lecz go nie zmieniając. Te fluktuacje mogą być całkiem spore, rzędu 0,2°C, przez rekordowo ciepłe lata mają miejsce, gdy na Pacyfiku pojawia się silne El Niño (precyzyjniej rzecz biorąc, ze względu na bezwładność ziemskiego systemu klimatycznego, kilkanaście tygodni później). Gdy na przełomie lat 1997/1998 wystąpiło bardzo silne El Niño, w 1998 roku padł rekord globalnej temperatury. Podobnie było w roku 2016.

Nie tylko El Niño powoduje fluktuacje wokół trendu średniej globalnej temperatury powierzchni. Wpływ mają też zmiany aktywności słonecznej i wybuchy wulkanów, wyrzucające do atmosfery aerozole siarczanowe, blokujące dopływ energii słonecznej do powierzchni Ziemi i ochładzające w ten sposób jej powierzchnię.

Wpływ tych czynników na globalną temperaturę można oszacować i zobaczyć, jak zmieniałaby się ona bez tych fluktuacji. Przyjrzymy się temu, wykorzystując dane serii pomiarowej NASA GISS oraz metodykę opisaną w Foster i Rahmstorf, 2011.

Po usunięciu wpływów ENSO, aktywności słonecznej i wpływu wulkanów fluktuacje znacząco maleją (choć nie znikają, pozostaje wiele innych nie uwzględnionych czynników, takich jak np. oscylacje oceaniczne PDO czy AMO). Największe różnice widać w latach 1998 i 2016, kiedy obserwowaną średnią temperaturę powierzchni Ziemi mocno podbiły silne zjawiska El Niño.

Mamy prawo powiedzieć, że gdyby nie wpływ krótkoterminowych fluktuacji zachodzących w ziemskim systemie klimatycznym rok 2017 byłby najcieplejszym rokiem w historii pomiarów. Pojawiające się twierdzenia, że „globalne ocieplenie skończyło się w 2016 roku” są zupełnie pozbawione podstaw.

Marcin Popkiewicz na podst. Hottest Year with No El Niño

The post 2017: Najgorętszy rok bez El Nino appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

On, Ona i Ono

El Niño („chłopczyk”) i La Niña („dziewczynka”) to tradycyjne nazwy dwóch zjawisk nawiedzających co jakiś czas południowy Pacyfik (na przemian z „fazą neutralną”). Ich występowanie – zwane oscylacją południową (ENSO – El Niño Southern Oscillation) – to efekt wzajemnej gry oceanu i atmosfery. Jak pewnie pamiętacie z lekcji geografii, głównymi wiatrami wiejącymi „stale” w rejonie międzyzwrotnikowym są spotykające się na równiku pasaty – na półkuli północnej północno-wschodnie, a na południowej południowo-wschodnie. Dzięki swojej wschodniej składowej prędkości, pasaty zgarniają ciepłą, nagrzaną słońcem wodę z powierzchni oceanu na zachód, robiąc na wschodnim i środkowym Pacyfiku miejsce dla chłodniejszych wód wypływających z głębi oceanu. Powstająca różnica temperatur dodaje wigoru wschodnim wiatrom. Podczas zjawiska La Niña wiatry i różnica temperatur nasilają się, a podczas El Niño – słabną.

Nie pozostaje to bez wpływu na pogodę. Temperatury powietrza nad Pacyfikiem stanowią odbicie układu temperatur warstw powierzchniowych wody. Wysokie temperatury wody i powietrza zwiększają prawdopodobieństwo formowania się chmur burzowych i ulewnych opadów równikowych. W fazie El Niño (kiedy ciepła jest powierzchnia oceanu po wschodniej stronie Pacyfiku) opady występują więc nad środkową i wschodnią częścią oceanu oraz Ameryką Południową (przynosząc katastrofalne powodzie, jak te w Peru i Ekwadorze w sezonie 1997/1998, McPhaden, 1999). Podczas La Niña, gdy silne pasaty gromadzą u wybrzeży Australii jeszcze więcej ciepłej wody niż zwykle, silne deszcze padają na tym kontynencie i u jego wybrzeży (czytaj też w artykule Spadek poziomu oceanów, czyli „gdzie podziała się ta woda”?).

Co ciekawe, na razie nie udało się jednoznacznie ustalić, czy El Niño i La Niña rozwijają się w wyniku uporządkowanego mechanizmu, czy też pod wpływem bodźców pojawiających się losowo (McPhaden i in. 2006). Nie przeszkadza to jednak w analizach oscylacji południowej ani przewidywaniu jej zmian w zmieniającym się klimacie – modele klimatu zawierają wystarczająco szczegółowy opis fizyki oceanu i atmosfery, aby El Niño i La Niña pojawiały się w symulacjach „same z siebie”, z częstością taką jak w rzeczywistości (piszemy o tym także w tekście La Niña i „zatrzymane ocieplenie”).

Czytając skrócone opisy El Niño i La Niña, można nabrać wrażenia, że są to przeciwieństwa. To jednak uproszczenie – w rzeczywistości nie przebiegają wcale „tak samo, tylko na odwrót”. Przy słabym El Niño lub słabej La Niña najcieplejszy/najchłodniejszy jest na ogół środkowy rejon równikowego Pacyfiku. Jednak intensywne El Niño przesuwa obszar największej anomalii temperatury na wschód, a intensywna La Niña – na zachód. Różnice w kształcie ciepłych i chłodnych „plam” przedstawia rysunek 3. Dodatkową różnicą jest czas trwania zjawisk: La Niña może trwać ponad rok, podczas gdy El Niño na ogół kończy się nagle z nastaniem zimy lub wiosny (pory roku nazywane według półkuli północnej). Wszystko to oznacza zarazem, że ani procesy prowadzące do powstania El Niño czy La Niñii, ani ich skutki, nie są symetryczne.

Zmiany na Pacyfiku

Jak łatwo się domyślić, aby przewidzieć ewentualne zmiany w występowaniu, długości czy intensywności El Niño i La Niña, należy zacząć od projekcji zmian w samym oceanie – w końcu to ta gigantyczna masa ocieplającej się stopniowo wody odgrywa decydującą rolę w kształtowaniu tych zjawisk. Z licznych opracowań wynika, że woda w rejonie równikowym Oceanu Spokojnego będzie ogrzewać się szybciej niż na wyższych szerokościach geograficznych, część wschodnia szybciej od centralnej, a warstwa powierzchniowa szybciej od głębin oceanicznych (Cai i in., 2015). Oczekuje się także osłabienia średnich prędkości pasatów i równikowych prądów morskich.

Przyszłość oscylacji południowej

W ostatnich latach dokonał się duży postęp w modelowaniu oscylacji południowej. Współczesne modele potrafią odtworzyć zarówno brak symetrii pomiędzy zjawiskami El Niño i La Niña jak i różnice pomiędzy słabymi i intensywnymi przypadkami.

Symulacje przyszłości opierające się na standardowym scenariuszu emisji zakładającym, że gospodarka będzie się rozwijać na dotychczasowych zasadach, a emisje gazów cieplarnianych rosnąć aż do zużycia paliw kopalnych (RCP8.5) zgodnie wskazują na możliwość podwojenia się w XXI wieku częstości występowania intensywnych zjawisk El Niño i La Niña. Przyśpieszone ogrzewanie się równikowego Pacyfiku skutkować będzie rozszerzaniem się strefy równikowej konwekcji (rozbudowanych chmur i ulewnych deszczy) na południowy wschód.

Intensywniejsze El Niño i La Niña oznaczać będą silniejsze anomalie opadów i – skoro obejmować będą olbrzymi obszar Oceanu Spokojnego – wyraźne wahania średniej temperatury powietrza przy powierzchni globu. (Cai i in., 2015). Jednak sami autorzy tego artykułu przyznają, ze wiele jest jeszcze niepewności w naszej wiedzy na temat cyklu ENSO i szacują, używając języka stosowanego w raportach IPCC, wiarygodność swojej prognozy na poziomie średnim, co oznacza prawdopodobieństwo jej trafności wynoszące 50%. Jednym słowem – wciąż jesteśmy na etapie analizowania i z pewnością czeka nas jeszcze wiele niespodzianek.

Aleksandra Kardaś, konsultacja merytoryczna: prof. J. Piskozub

The post Silne El Nino dwa razy częstsze? appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Choć w ostatnim czasie spadło tempo wzrostu temperatury powietrza przy powierzchni Ziemi, liczne badania pokazują, że planeta wciąż szybko akumuluje energię. Wskazuje to, że „spowolnienie ocieplenia” jest związane nie tyle z jakimś czynnikiem wpływającym na bilans energetyczny planety jako całości (jak na przykład spadek aktywności słonecznej lub wzrost ilości unoszących się w atmosferze zanieczyszczeń), lecz raczej z przepływami ciepła wewnątrz ziemskiego systemu klimatycznego.

Uwagę zwraca w szczególności tempo, w którym w ostatnich 10-15 latach rośnie energia termiczna oceanów – nie ma ono precedensu w ostatnim półwieczu. Badania kierowane przez Masahiro Watanabe z japońskiego Instytutu Badań Atmosfery i Oceanu sugerują, że jest to rezultatem znacznie silniejszego od oczekiwanego przepływu ciepła w głębiny oceaniczne. W zgodzie z wynikami symulacji komputerowych, przeprowadzonych przez zespół Geralda A. Meehla, Watanabe stwierdził, że od czasu do czasu mogą występować „dekady przerwy”, kiedy to temperatura powietrza nie rośnie, bo ciepło transferowane jest w głębiny oceanów. W 2013 roku analiza Kosaka i Xie, 2013 [pełna wersja] pokazała, że wynik symulacji komputerowych jest zgodny z rzeczywistym stanem klimatu ostatnich 10-15 lat, o ile w symulacjach uwzględni się zmiany temperatury powietrza nad Pacyfikiem związane w występowaniem zjawisk El Niño i La Niña.

Nowa analiza (England i in., 2014) pomaga wyjaśnić, jak i dlaczego większa ilość ciepła przepływa w głąb oceanów. Wyraźne przyspieszenie wiejących w okolicach równikowych pasatów, połączone z tak zwaną ujemną fazą cyklu Pacyficznej Oscylacji Międzydekadowej (zjawisko podobne do Pacyficznej Oscylacji Dekadowej, ale obejmujące zarówno południowy, jak północny Pacyfik), nasiliło ruchy mas wody w oceanie. W efekcie wielkie masy ciepłej wody opadły w głąb oceanu, jednocześnie na powierzchnię wyniesione zostały zimne wody głębinowe. W rezultacie na powierzchni nastąpił spadek temperatury. Bezprecedensowe jest i tempo akumulacji energii termicznej w głębokich warstwach oceanu, i obserwowane wzmocnienie pasatów. Pokazuje to dolny wykres na rysunku 1.

Obserwowane przyspieszenie pasatów równikowych jest nie tylko bezprecedensowe, ale też znacząco przekracza przewidywania modeli klimatu – nic dziwnego więc, że te ostatnie mają problemy z odtworzeniem obserwowanego ostatnio „spowolnienia ocieplenia” powierzchni. Kluczowe jest to, że oscylacje to… oscylacje, a więc po jakimś czasie zmieniają fazę, co – jak zauważa England – oznacza, że wzmocnione pasaty i szybsza akumulacja ciepła przez ocean są tylko chwilowe:

Akumulacja ciepła [w oceanie] na pewno nie będzie trwała: nasze badania sugerują, że kiedy siła pasatów powróci do normy – co jest nieuniknione – ciepło znów zacznie szybko gromadzić się w atmosferze. Wygląda więc na to, że po okresie pauzy globalne temperatury ruszą ostro w górę, powracając do prognozowanego poziomu w krótkim czasie, rzędu dekady.

W pracy szacuje się, że wzmożony transfer ciepła do oceanów przez silniejsze pasaty ,,może odpowiadać za 0,1-0,2°C spadku temperatury powierzchni w ostatnich 10-15 latach”. W dużym stopniu wyjaśniałoby to spowolnienie tempa ocieplenia powierzchni, zwłaszcza po uwzględnieniu opublikowanej niedawno analizy Cowtana i Waya (2013) pokazującej, że rzeczywiste spowolnienie ocieplenia powierzchni jest mniejsze, niż wcześniej uważano. Jak zauważył Kevin Cowtan,: „profesor England odkrył największy element układanki obserwowanych ostatnio trendów temperatury”.

Na rysunku 2 England porównuje obserwowane zmiany temperatury powierzchni (linia czarna) z modelami wykorzystanymi w Czwartym i Piątym Raporcie IPCC (linia czerwona) oraz prognozami uzyskanymi za pomocą modeli uwzględniających zmiany pasatów (linie niebieska i zielona). Modele uwzględniające zmiany w pasatach potrafią trafnie odtworzyć obserwowane spowolnienie ocieplenia. Jednocześnie, kiedy tylko cykl Pacyficznej Oscylacji Międzydekadalnej (IPO) odwróci się i powróci do wcześniejszych poziomów, modele przewidują przyspieszone ocieplanie się powierzchni.

Dzięki pracy Englanda wyłania się spójny obraz: wzrost siły pasatów powoduje wzmożone mieszanie wód Pacyfiku i większy transport ciepła w głębiny oceaniczne, co prowadzi do czasowego spowolnienia wzrostu temperatury powierzchni. Cykl IPO może wyjaśnić około połowy zmian w zachowaniu wiatru, klimatolodzy badają inne wpływające nań czynniki. Kolejnym elementem układanki będzie wyjaśnienie przyczyny bezprecedensowego wzrostu intensywności pasatów.

England stwierdza, że kiedy tylko faza Pacyficznej Oscylacji Międzydekadalnej odwróci się, temperatura powierzchni szybko wzrośnie, odrabiając straty, tak jakby „opóźnienie ocieplenia” w ogóle nie miało miejsca.

Trzeba to sobie jasno powiedzieć: obecna pauza w ociepleniu nie powinna nas uspokajać – to tylko przerwa przed następnym nieuniknionym wzrostem temperatury globalnej.

Marcin Popkiewicz na podst. SkepticalScience, konsultacja merytoryczna prof. Szymon Malinowski

The post „Pauza w ociepleniu” a wiatry nad Pacyfikiem appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Ona zimna, on gorący

El Niño (dosłownie „dzieciątko” płci męskiej) to tradycyjna nazwa fenomenu, który najlepiej widoczny jest na ogół około Bożego Narodzenia. Podczas El Niño wiatry wiejące nad południowym Pacyfikiem słabną lub zmieniają kierunek na zachodni a powierzchnia oceanu rozgrzewa. Gdy sytuacja odwraca się – wiatry przybierają na sile, a temperatury powierzchni wody spadają – mówimy, że występuje La Niña (czyli „dziewczynka”).

Ze względu na olbrzymi zasięg zjawiska (Rysunek 1), występowanie „chłopczyka” lub „dziewczynki” odbija się na średnich temperaturach całej Ziemi (El Niño „grzeje”, La Niña „chłodzi”). W okresach rzędu 30 lat i dłuższych wpływ obu zjawisk na ogół się równoważy, jednak krótkoterminowo (np. na przestrzeni dekady) dominacja jednego z nich znacząco wpływa na trendy temperatury, opadów i in. Prawidłowe oszacowanie tego wpływu pozwoliłoby na wyizolowanie go z globalnych trendów i lepsze zrozumienie pozostałych czynników kształtujących klimat.

Odtwarzanie rzeczywistości

El Niño i La Niña pojawiają się samorzutnie nie tylko na prawdziwej Ziemi, ale także w wirtualnej rzeczywistości komputerowych modeli klimatu. Pokazuje to, nawiasem mówiąc, jak dobrze opisano w tych ostatnich ruchy powietrza i prądy morskie, których zachowanie powoduje od czasu do czasu narodziny któregoś z „dzieciaków”. El Niño i La Niña pojawiają się w symulacjach w losowych terminach. Nie jest to błąd – podobnie dzieje się w przyrodzie. Utrudnia to jednak bezpośrednie porównanie wyników modelu z obserwacjami: trzeba brać pod uwagę, że gdy w rzeczywistości mieliśmy do czynienia z El Niño, program komputerowy mógł wygenerować nam w tym samym terminie La Niñę lub „coś pomiędzy”. Oczywiście są sposoby obejścia tego problemu (wielokrotne powtarzanie obliczeń dla nieco zmienionych warunków i uśrednianie wyników), nie są one jednak doskonałe.

W opublikowanej ostatnio w Nature pracy Kosaki i Xie [pełna wersja], zaprezentowano wyniki przełomowego eksperymentu, polegającego na narzuceniu modelowi znanych z obserwacji terminów występowania El Niño i La Niña w przeszłości. Program prowadził obliczenia dotyczące ruchów powietrza, oceanu i innych zmiennych, korzystając w każdym etapie z historycznych danych o temperaturze powierzchni wody w rejonie południowego Pacyfiku. Rysunek 2 pokazuje porównanie wyników symulacji z faktycznymi obserwacjami – zgodność obu serii jest niespotykana (dla lubiących wskaźniki statystyczne: korelacja 0,93), zwłaszcza jeśli weźmie się pod uwagę tylko dane od 1970 roku, odkąd pomiary temperatury powierzchni morza stały się dużo dokładniejsze (tutaj mamy korelację pomiędzy modelowaną a rzeczywistą średnia temperaturą powierzchni Ziemia równą aż 0,97!). Widać, że udało się bardzo dobrze odtworzyć faktyczny bieg wypadków i można wykorzystać rezultaty do dalszych analiz.

I co to dla nas oznacza?

Kosaka i Xie nie poprzestali oczywiście na obliczeniach opisanych wyżej. Dla porównania przeprowadzili także symulacje, w których terminy występowania El Niño i La Niña nie były odgórnie narzucane. Zestawienie jednych i drugich pozwoliło na oszacowanie znaczenia fazy oscylacji południowej dla średniej temperatury Ziemi. We wnioskach czytamy, że chociaż od lat siedemdziesiątych (a zwłaszcza po 1992 roku) mamy do czynienia z dość stabilnym, stopniowym wzrostem temperatur, wzmożone występowanie zjawiska La Niña wciąż jest w stanie nieco spowolnić ten trend na okres kilku lub kilkunastu lat. Z taką sytuacją mamy właśnie do czynienia na przestrzeni ostatniej dekady i stąd chwilowe zamaskowanie globalnego ocieplenia. Pomiary temperatury oceanu na różnych głębokościach pokazują jednak, że nadwyżki energii zatrzymywane w naszym systemie klimatycznym przez gazy cieplarniane wciąż gromadzą się w głębinach oceanu i gdy zamiast La Niña nastanie wreszcie El Niño, możemy spodziewać się nowych rekordów temperatur (podobnie jak w latach 1998 czy 2010).

Aleksandra Kardaś na podstawie Nature i Open Mind, konsultacja merytoryczna prof. Szymon P. Malinowski

The post La Nina i "zatrzymane ocieplenie" appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.