О закономерностях формирования явления Эль-Ниньо – Ла-Ниньа

А.Л. Бондаренко, И.В. Серых
Опубликовано на Meteoweb.ru 03-07-2010

Существуют различные гипотезы формирования явления Эль-Ниньо – Ла-Ниньа[2-9]. По одной из них [2, 3] оно образуется океаническими экваториальными волнами Россби Тихого океана. На наш взгляд эта гипотеза наиболее состоятельна, поскольку обоснована обобщением различной натурной информации. В последние годы авторами статьи проведен анализ большого объёма данных о температуре поверхности океана, атмосферном давлении, ветре, полученных с помощью измерений из космоса, и дополнительно подтверждающих состоятельность этой гипотезы. Мы расскажем о волнах Россби и, используя космическую информацию, покажем, как они формируют Эль-Ниньо – Ла-Ниньа.

В Мировом океане существуют мощнейшие гидродинамические образования, получившие название волн Россби. Они формируют движения вод океана в горизонтальном и вертикальном направлениях, оказывая существенное влияние на температурный режим океана. Потоки тепла между океаном и атмосферой активно участвуют в формировании термодинамики атмосферы, следовательно, погоды и климата Земли. Вертикальные движения вод океана формируют известные, определяющие погоду и климат, явления, такие как апвеллинг - даунвеллинг, циклоны, тайфуны, торнадо и Эль-Ниньо – Ла-Ниньа [2-5].

Единое глобальное явление Эль-Ниньо – Ла-Ниньа существует в восточном и центральном регионах экваториального Тихого океана и вод, прилегающих к Южной Америке в районе Эквадора, Перу и частично Чили, а отдельно Эль-Ниньо и Ла-Ниньа – крайние стадии его развития. Состояние природы, когда вода, обычно холодная (~ 25°C), начинает нагреваться (до 30°С), принято называть Эль-Ниньо. Когда же температура морской воды падает (до 20°С) принято называть Ла-Нинья (рис.1а, б, в).

В исследованиях использована информация о течениях и температуре, полученная по программе ТАО с 1983 по 2009 гг. на Экваторе в пунктах: I (140° з. д.), II (110° з.д.), а также о температуре океана, атмосферном давлении и ветре. Особое внимание уделено исследованию полей гидрофизических характеристик, полученных благодаря спутниковым данным программы TOPEX/POSEIDON (рис. 1).

Рис. 1 а,б,в. Средняя температура воды (°C) экваториальной области Тихого океана на глубине 15 м. за период 01.01.1993 - 31.12.2009 (а) и аномалии температуры во время Эль-Ниньо декабрь 1997 г. (б) и Ла-Ниньа декабрь 1998 г. (в) [http://ecco.jpl.nasa.gov/].

Для понимания механизма формирования явления Эль-Ниньо — Ла-Ниньа, необходимо дать некоторые пояснения.

Крупномасштабные течения и волны Россби экваториальной зоны Тихого океана. Крупномасштабные течения экваториальной зоны Тихого океана направлены вдоль Экватора. Их можно представить двумя системами течений: постоянным – 1 и переменным – 2, 3 (рис. 2). Направление переменного течения меняется: полгода оно западное, полгода – восточное. Представления о характере изменения их скорости с глубиной можно получить из графика (рис. 2). Постоянное течение, максимальные скорости течений которого составляют ~1 м/c, наблюдаются на горизонте 80 м, оно направлено на восток и имеет название течение Кромвеля. Аналогичные течения, приблизительно с такими же скоростями, существуют в Атлантическом (течение Ломоносова) и Индийском (течение Тареева) океанах.

Рис. 2. Скорости течений в пункте I (140° з.д.) на Экваторе: среднее многолетнее течение (1), переменное течение на восток (2), на запад (3) [3].

Большие скорости течений наблюдаются только в узкой, до 2° к северу и югу приэкваториальной зоне океана, за её пределами они малы. В течение года меняются скорость и направление течений (так называемая годовая изменчивость). У поверхности океана скорости переменных течений достигают ~70 см/c в восточном и в западном направлениях [3]. Среднемноголетний расход воды течений преобладает на востоке. Скорее всего, этим и объясняется то, что термоклин на востоке океана находится ближе к поверхности, чем на западе. Это же объясняет и то, что явление Эль-Ниньо – Ла-Ниньа наблюдаются в центральной и восточной частях океана.

Волны Россби экваториальной зоны Тихого океана