El Niño

Za powodzie, m.in., z 1997 które wystąpiły W europie środkowej i wschodniej odpowiedzialny był zespół quasicyklicznych zjawisk atmosferyczno - oceanicznych, zachodzących głównie w rejonie basenu Oceanu Spokojnego, znanych bardziej jako El Nino.
Nazwa El Nino po hiszpańsku oznacza dziecko lub Dzieciątko Jezus. Nazwą tą peruwiańscy rybacy określają zjawisko napływu ciepłej wody z zachodu w rejony zimnego Prądu Peruwiańskiego, najczęściej w okresie Świąt Bożego Narodzenia. El Nino to okresowe zaburzenie równowagi termicznej Ziemi, które nawiedza nas co kilka lat. Zjawisko to powstaje w całym basenie Pacyfiku i ma wpływ na zmiany pogody na całej kuli ziemskiej. Nazwa El Nino odnosi się do jednej z faz szerszego zjawiska zwanego oscylacją południową, charakteryzującą się quasicyklicznymi zmianami temperatury oceanu i ciśnienia atmosferycznego w pasie równikowym Pacyfiku. W latach, gdy nie występuje silne El Nino, w rejonie zachodniego Pacyfiku, u wybrzeży Australii i Indonezji tworzy się ogromny basen ciepłej wody, wielkości Australii, zwany "ciepłym morzem". Ogromne ilości gorącego, wilgotnego powietrza unoszą się w górę, a nad oceanem tworzy się ośrodek niskiego ciśnienia. Wznoszące się masy powietrza podlegają oziębieniu i powstają potężne chmury przynoszące opady monsunowe w tym rejonie. Następnie suchsze, wyniesione wysoko powietrze przemieszcza się na wschód transportowane przez silne wiatry w wyższych warstwach atmosfery, docierając do zachodnich wybrzeży Ameryki Południowej, gdzie jest już zimne, a gęstość jego wzrosła. Jako chłodne i ciężkie opada wtedy do powierzchni ziemi, tworząc ośrodek wysokiego ciśnienia i zawraca z powrotem na zachód w kierunku Australii i Indonezji, tworząc wiatry równikowe - pasaty wiejące wzdłuż międzyzwrotnikowej strefy zbieżności (MSZ), które nosi nazwę cyrkulacji Walkera, który pierwszy ją odkrył. Pasaty spychają ciepłe wody powierzchniowe na zachód, powodując ulewne tropikalne deszcze w północnej Australii, Indonezji oraz deszcze monsunowe w Indiach.
Z uwagi na działanie pasatu a także rozszerzalność cieplną wody, poziom zachodniego Pacyfiku wzrasta o około 45 cm, a o podobną wartość obniża się poziom wody na wschodnim Pacyfiku. U wybrzeży Ameryki Południowej panuje susza, a z głębi oceanu wypływają zimne, żyzne wody Prądu Peruwiańskiego bogate w fitoplankton i ryby. Zjawisko wypływu wody z głębin oceanu na powierzchnię pod wpływem wiatru znane jest pod nazwą upwellingu. Upwelling jest to proces, który jest podstawą życia w rejonie Peru, Ekwadoru, Chile. Bogate w biogeny wody zapewniają rozwój łańcucha pokarmowego od planktonu poprzez ryby, ptaki, zwierzęta domowe po człowieka. Chłodne, bogate w substancje odżywcze wody Prądu Peruwiańskiego są znakomitymi łowiskami, jednymi z najlepszych na świecie.
Pasaty wiejące normalnie ze wschodu na zachód słabną, zanikają, a często nawet zmieniają kierunek i zaczynają wiać z zachodu na wschód, wspomagając jeszcze ruch "ciepłego morza" z rejonów Australii i Indonezji ku środkowemu Pacyfikowi i dalej do zachodnich wybrzeży obu Ameryk. Zwyczajny układ ciśnień odwraca się, tzn. nad Australią tworzy się ośrodek wysokiego ciśnienia, a nad centralnym i wschodnim obszarem Pacyfiku ośrodek niskiego ciśnienia. Ciepła woda, o powierzchni Kanady, gromadzi się wzdłuż wybrzeży obu Ameryk, co skutecznie hamuje zjawisko upwellingu. Przybrzeżne wody przestają być bogate w fitoplankton oraz ryby i życie w oceanie pomału zamiera. Podczas El Nino w 1972 roku przemysł rybny w Peru i Ekwadorze doprowadzony został prawie do upadku, a w latach 1982/83 połowy spadły do 50 % swojej normalnej wielkości.
Podczas El Nino ciepły ocean niesie olbrzymie ilości energii, co oznacza silną konwekcję i ulewne deszcze, które zawsze podążają za ciepłymi wodami. Wody te szybko parują, powodując powstanie olbrzymich ilości chmur deszczowych, a w związku z tym intensywnych opadów na obszarach Ameryki Południowej, Wysp Galapagos a także Kalifornii. El Nino jest gigantycznym źródłem sztormów, huraganów i katastrofalnych powodzi na obszarach zazwyczaj suchych i pustynnych.
W 1983 roku tropikalny deszcz padał w Peru nieprzerwanie przez 6 miesięcy, zamieniając pustynie w kwitnące łąki, ale też powodując, lawiny błotne i olbrzymie straty materialne. W zachodnim rejonie Pacyfiku w tym czasie było dokładnie odwrotnie. W północnej Australii i Indonezji wystąpiła największa susza w historii tych krajów i związane z tym olbrzymie pożary.
El Nino trwa średnio 12 - 18 miesięcy. Potem pasaty przywracają sytuację do normy. Czasem oznaki El Nino mogą wystąpić już latem lub na jesieni. Zdarza się czasem, że następuje ochłodzenie oceanu. Prądy przeciwne do El Nino zostały nazwane La Nina (dziewczynka). Można spodziewać się powodzi, ale nie tak ogromnych, ponieważ powierzchniowa warstwa oceanu jest chłodna, a tworzące się nad nią komórki konwekcyjne są słabe. Często się zdarza, że po zimie z El Nino następuje zima z La Nina, kiedy układy pogody oraz ich skutki na całym świecie są w przybliżeniu odwrotne do tych, które wywołują El Nino. Nad północną Australią tworzy się niż, a nad Tahiti wyż. Tam, gdzie były powodzie, następuje susza, tam gdzie zima była łagodna, następują miesiące bardzo surowej zimy.
Każde zjawisko El Nino jest inne. Olbrzymie masy gorącego powietrza zmieniają również trasę polarnego prądu strumieniowego, który w latach El Nino pozostaje w Kanadzie, a w latach La Nina przesuwa się na południe, do Stanów Zjednoczonych, przez co zimy w stanach północno - zachodnich stają się mroźniejsze. Wiejący w latach El Nino podzwrotnikowy prąd strumieniowy nad Meksykiem i Zatoką Meksykańską w latach La Nina słabnie, przez co w tym rejonie spada mniej deszczu, a co gorsza, umożliwia atlantyckim huraganom przemieszczanie się na zachód i przybieranie na sile. W latach La Nina prawdopodobieństwo wystąpienia huraganów zmierzających w kierunku Zatoki Meksykańskiej i wschodnich wybrzeży Stanów Zjednoczonych staje się prawie dwukrotnie większe niż w latach El Nino. Występowanie La Nina od wielu lat było trudniejsze do przewidzenia niż El Nino, powodowało też mniej skutków negatywnych.
Obecnie przyjmuje się, że El Nino stanowi fragment ogniwa wahadłowej cyrkulacji układu ocean - atmosfera w szerokościach okołorównikowych Oceanu Spokojnego. Niekiedy mówi się o "cyrkulacji Walkera" lub "oscylacji południowej".
Największy krok naprzód w badaniach nad oscylacjami południowymi wykonał norweski meteorolog Uniwersytetu Kalifornijskiego prof. Jacob Bjerknes (1897-1975), który połączył w jedną wspólną całość zjawiska zachodzące nad zachodnim i wschodnim Pacyfikiem, nad którymi pracowali wcześniej m.in. sir Gilbert Walker, K. Wyrtki oraz G. Dietrich i K. Kalle. Znalazł zależność pomiędzy El Nino i oscylacjami południowymi. Bjerknes wykazał także, że elementy składowe cyrkulacji Walkera takie jak ciśnienie atmosferyczne na poziomie morza, temperatura powierzchni oceanu, temperatura powietrza oraz kierunek wiatru są decydującymi przyczynami oscylacji południowych.
Efektem badań Bjerknesa było również wykrycie drugiej fazy zjawiska oscylacji południowych, którą nazwał La Nina (po hiszpańsku dziewczynka). W czasie tej fazy oscylacji południowych chłodne wody Pacyfiku rozciągają się na odległość ok. 5000 km od wybrzeży Ekwadoru aż po Samoa. W czasie fazy El Nino ciepłe wody przemieszczają się przez Pacyfik z zachodu na wschód i powodują ulewne deszcze w Peru. W czasie fazy La Nina ciepłe wody gromadzą się w rejonie Indonezji i Australii, powodując tam ulewne deszcze. Dla wybrzeży Ameryki Południowej nadchodzi wtedy czas suszy.
Z badań wynikło, że:
-występowaniu El Nino (ciepła faza oceanu) towarzyszyły słabe pasaty,
-występowaniu warunków "normalnych" towarzyszyły silne pasaty,
-występowaniu La Nina (chłodna faza oceanu) towarzyszyły bardzo silne pasaty.
Bjerknes sugerował, że "nie ma żadnej konkretnej siły wywołującej El Nino. Zjawiskiem sterują procesy wymiany energii między oceanem i atmosferą".
Obecnie całość zjawiska oscylacji południowych określa się wspólną nazwą El Nino/ Southern Oscillation w skrócie ENSO.
Sprzężone ze sobą procesy atmosferyczno - oceaniczne tworzą taki układ, iż początek wystąpienia jednego El Nino zawiera w sobie warunek jego zakończenia, a koniec zjawiska z kolei zawiera w sobie warunek jego ponownego wystąpienia. Wiedzę o tym, że El Nino jest zjawiskiem globalnym, uzyskano dopiero w latach 70- tych ubiegłego wieku.
W 1982 roku odbyło się w Princeton spotkanie, w którym brali udział wszyscy najwięksi badacze El Nino. Zgodnie stwierdzili, że w tym roku El Nino nie wystąpi, ponieważ są spełnione tylko dwa warunki z czterech koniecznych do jego powstania. Jednak El Nino z 1982/83 r. wykazało niewiedzę uczonych, ponieważ zaskoczyło wszystkich swoją siłą i zasięgiem. Nie było przewidziane, a co więcej zostało zauważone w swojej szczytowej postaci, do czego ludzie byli całkowicie nieprzygotowani. Sir Gilbert Walker miał rację, tzn., że zjawiska meteorologiczne zachodzące w jednej części świata mają wpływ na zjawiska meteorologiczne w innej części kuli ziemskiej. Zauważono m.in., że ogrzanie w szczytowej fazie El Nino środkowego i wschodniego Pacyfiku powoduje również m.in.:
- cieplejsze i suche zimy na północno - wschodnim Pacyfiku,
- cieplejsze i bardziej wilgotne zimy nad Zatoką Meksykańską,
- duże opady w północno - zachodniej Afryce,
- brak monsunów w Indiach,
- susze w Australii i Indonezji.
By zrewolucjonizować metody przewidywania tego typu zjawisk organizowano wielkie, międzynarodowe programy, z których program TAO (Tropikalna Atmosfera/Ocean) promowany przez National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) dał pomysł na jedno z najważniejszych rozwiązań. W strefie równikowej środkowego Pacyfiku od Indonezji i Australii po Amerykę rozmieszczono 70 boi metereologicznych TAO współpracujących z satelitami. Każda boja przymocowana jest kilkukilometrową liną do kotwicy wykonanej ze starych kół kolejowych. Na linie zawieszonych jest 10 czujników temperatury do głębokości 500 m. Na samej boi umieszczono elektroniczne czujniki do pomiaru ciśnienia, temperatury powietrza, prędkości wiatru i wilgotności względnej. Wszystkie boje TAO rozmieszczano do 1994 roku. Informacje z boi zbierane są automatycznie i sześć razy na dobę poprzez satelity przesyłane do wchodzącego w skład NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory w Seattle w USA. Uzupełnione o pomiary wykonywane przez statki metereologiczne są natychmiast przekazywane na cały świat.
Te precyzyjne pomiary są niezwykle pomocne w stworzeniu pełnego obrazu górnej warstwy oceanu i dolnych warstw atmosfery. Nieprzerwane monitorowanie oceanu i atmosfery pozwala z wyprzedzeniem kilku miesięcy przewidzieć nadejście El Nino, którego proces tworzenia się jest powolny. El Nino z lat 1982/1983 okrzyknięto największym w XX stuleciu. Była to bardzo poważna omyłka uczonych. Wydawało się, że następne bardzo silne El Nino będzie dopiero za kilkadziesiąt lat. Jednak El Nino z 1997/98 r. było dużo potężniejsze od swojego poprzednika z 1982/83 r. W 1997 roku rozwój El Nino śledzono dzień po dniu od samego początku. Informacje były rejestrowane z boi TAO, statków meterologicznych i satelitów z dużym wyprzedzeniem. Już w kwietniu 1997 roku wiedziano, że będzie silne El Nino. Był to precedensowy przypadek w historii ludzkości. Można się było przygotować, ponieważ po raz pierwszy nie było zaskoczenia. Na przykład w Kalifornii przez wiele miesięcy budowano falochrony, aby uchronić plaże przed zniszczeniem. El Nino zniszczyło falochrony, ale plaże zostały uratowane. W Peru budowano specjalne kanały burzowe i w odpowiednich, bezpiecznych miejscach gromadzono zapasy żywności. Wiele obszarów w strefie oddziaływania El Nino zostało ostrzeżonych i przygotowanych do powodzi, susz, pożarów oraz przemieszczeń ludności. Wszystkie te skoordynowane i odpowiednio wcześnie podjęte działania pozwoliły na uniknięcie setek ofiar śmiertelnych. Był to wielki sukces obserwacji, ale duża porażka symulacji komputerowej. Zawiodło 15 specjalnych programów komputerowych przeznaczonych do prognozowania pogody. Żaden z 15 wymienionych programów prognozowania nie przewidział nadejścia El Nino w 1997 roku o takiej sile i takim zasięgu.
Tajemnica El Nino jest większa, niż sądzili uczeni. Dopiero niedawno świat nauki dowiedział się, jak daleko w przeszłość sięga to zjawisko. Informacje o tym uzyskano z głęboko wierconych lodowców andyjskich, przekrojów starych drzew i z mułu jezior andyjskich. Badania potwierdziły przypuszczenia uczonych, że El Nino powodował kataklizmy pogodowe, co najmniej od około 15 tysięcy lat.