GEF1100 ENSO: El Niño -Southern Oscillation

Transkript

1 GEF1100 ENSO: El Niño -Southern Oscillation Ada Gjermundsen Oktober 2017

2 Teleconnections El Niño-Southern Oscillation (ENSO): Periodisk variasjon (hvert 2-7 år) i havoverflatetemperaturer (El Niño) og trykket i atmosfæren over (Southern Oscillation) over Stillehavet, nær ekvator. Figure:

3 Nøytrale tilstander Passatvindene (trade winds) langs ekvator Figure: Marshall and Plumb (2013)

4 Nøytrale tilstander Passatvindene (trade winds) langs ekvator gir upwelling av kaldere vann pga. Ekman transport og Ekman suction

5 Nøytrale tilstander Passatvindene fører også til at det transporteres varmt overflatevann fra Amerika i vest mot Indonesia i øst. Dette gjør termoklinen dypere mot østsiden av Stillehavet Figure: Marshall and Plumb (2013)

6 Nøytrale tilstander NB: Figuren er fra Tyskland og der bruker de T istedenfor L for lavtrykk. Figure:

7 Walker sirkulasjonen Nøytrale tilstander Figure:

8 Nøytrale tilstander Walker sirkulasjonen En sirkulasjonscelle i atmosfæren over ekvator i lengdegrad (øst-vest) - høyde planet Delen over Stillehavet kalles Walker sirkulasjonen Passatvindene fører til at det transporteres overflatevann fra Amerika i vest mot Indonesia i øst som varmes opp på veien. Det varme vannet akkumuleres i vest og gir konveksjon og oppstigning av luft over vesterlige Stillehav og Indonesia/Australia. Samtidig er det upwelling av kaldere vann i øst og også den kalde Humboldt Strømmen transporterer kaldt vann fra Sørishavet og langs kysten av Chile. Det relativt kaldere vannet gir nedsynkning over Stillehavet i øst

9 Nøytrale tilstander Figure: apollo.lsc.vsc.edu

10 Southern Oscillation Index (SOI) Southern Oscillation: svigninger i sea level pressure (SLP) SOI: 10 SLP Tahiti SLP Darwin σ SOI=0 nøytrale tilstand (men som dere ser av figuren er den ikke veldig normal ) Figure:

11 ENSO Jacob Bjerknes viste at El Niño (EL) og Southern Oscillation (SO) var et koblet fenomen Han viste også at det er en feedback mekanisme mellom atmosfæren og havet som ligger til grunn for variabiliteten i det tropiske Stillehavet Figure: Marshall and Plumb (2013)

12 El Niño begynner Det finnes ganske mange ulike modeller og teorier om hvordan og hvorfor El Niño tilstander oppstår. Typisk er at passatvindene svekkes. De kan til og med blåse i motsatt retning (mot vest) den vestlige delen av Stillehavet. El Niño La Niña

13 Svekkede passatvinder: El Niño begynner Reduserer upwelling av kaldere vann langs ekvator. Det varme vannet som er akkumulert i vest transporteres østover med Kelvin bølger Figure:

14 El Niño begynner Både østgående Kelvin bølger langs ekvator og vestgående Rossbybølger sør (i SH) og nord (i NH) for ekvator bidrar til svigningene i havoverflatetemperaturen (SST) Figure:

15 El Niño begynner ENSO kan også forklares fra transport av vannmasser av Kelvin og Rossby bølger Varmt vann transporteres mot øst langs ekvator av Kelvinbølger Det tar Kelvinbølgene ca. 4-5 måneder å krysse Stillehavet Transporten av det varme vannet østover setter i gang El Niño (mer detaljer om det senere)

16 El Niño begynner ENSO kan også forklares fra transport av vannmasser av Kelvin og Rossby bølger Endringen i havoverflaten (SSH) fra Kelvinbølgene genererer Rossbybølger som går motsatt vei, mot vest. Disse er mye tregere enn Kelvinbølgene og bruker fra 9 måneder til flere år på å krysse Stillehavet. Figure:

17 El Niño avsluttes ENSO kan også forklares fra transport av vannmasser av Kelvin og Rossby bølger Når Rossbybølgene når kysten på vestsiden av Stillehavet reflekteres de og blir Kelvinbølger som begynner ferden tilbake over Stillehavet. Men denne gangen tar Kelvin bølgene med seg kaldere vann som genererer nøytrale eller La Niña forhold.

18 Typiske tilstander under El Niño - Havet 1) Uvanlig høy overflatetemperatur i det sentrale og østlige Stillehavet nær ekvator, med havoverflate temperaturer C over normalen. Figure:

19 Typiske tilstander under El Niño - Havet 2) Under havoverflaten, ned til termoklinen er havtemperaturene enda varmere, typisk 3 6 C over normalen.

20 Typiske tilstander under El Niño - Havet 3) En dypere termokline i det sentrale og østlige Stillehavet nær ekvator, typisk m. Figure:

21 Typiske tilstander under El Niño - Atmosfæren 1) Økt konvektiv nedbør og lavere trykk enn normalt over den østlige halvdelen av Stillehavet nær ekvator. Nedbør, Total og anomali (mm): Trykkanomali (hpa): Figure:

22 Typiske tilstander under El Niño - Atmosfæren 2) Redusert konvektiv nedbør og høyere trykk enn normalt over den vestlige halvdelen av Stillehavet nær ekvator, Indonesia og Nord-Australia Nedbør, Total og anomali (mm): Trykkanomali (hpa): Figure:

23 Typiske tilstander under El Niño - Atmosfæren 3) Reduserte passatvinder (Trade winds) over den østlige halvdelen av Stillehavet nær ekvator. 4) Vestavind i nedre troposfære over vestlige Stillehavet nær ekvator. Figure:

24 Typiske tilstander under El Niño - Atmosfæren 5) Southern Oscillation (SO) Index er stor og negativ: lavere-enn-normalt bakketrykk ved Tahiti, French Polynesia og høyere-enn-normalt bakketrykk ved Darwin, Australia. SO index : Trykkanomali (hpa): Figure:

25 Typiske tilstander under El Niño - Atmosfæren 6) I øvre tropposfære er trykket høyere enn normalen over østlige Stillehavet i subtropene, i områdene nord (NH) og sør (SH) av den økte konvektive nedbøren i sentral og østlige Stillehavet nær ekvator. Jetstrømmen (200mb) vind (m/s): Figure:

26 Typiske tilstander under El Niño - Atmosfæren 7) Punktene 1-6) er assosiert med en svakere-enn-normalt Walker sirkulasjon Figure:

27 Typiske tilstander under El Niño - Atmosfæren Endringen av Walker sirkulasjonen forklarer hvorfor SO indeksen er en god indikasjon på om vi har El Niño eller La Niña tilstander

28 Typiske tilstander under El Niño - Atmosfæren 8) Vinter jetstrømmene skifter mot ekvator og strekker seg lengre østover på begge hemisfærene i det østlige Stillehavet. Figure:

29 Figure: Typiske tilstander under El Niño - Atmosfæren 9) I August-Oktober øker vestavindene i øvre atmosfære, noe som gir høyere-enn-normalt vertikalt vindskjær og redusert tropisk syklon aktivitet i Nord Atlanteren nær tropene og lavere-enn-normalt vind skjær og økt tropisk syklon aktivitet over østlige Stillehavet nær ekvator.

30 Globale respons under El Niño Figure:

31 Nord-Amerika under El Niño Figure: