En stund siden sist nå, gitt. Har hatt litt ting å stå i med.
Den har blitt lang og til tider tungrodd, denne posten her, det skal innrømmes.
Det er som et kaninhull; når man først begynner å grave ...
Uansett, for å ta opp tråden:
Jeg satte opprinnelig ut for å vise at ENSO er drivkraften bak både syklisiteten og den totalt sett oppadgående trenden vi kan skue i den globale temperaturutviklingen (v/HadCRUT3) siden målingene startet på midten av 1800-tallet. Dette
kan virke som en relativt enkel øvelse, for alle observasjoner vitner om at 1) havets globale overflatetemperaturer (v/OI.v2) leder atmosfærens (v/UAH, nedre troposfære) med et overraskende konsekvent forsprang på 1-2 mnd. (som oftest 1), et nokså utvetydig tegn på at varmeutvekslingen går
opp, ikke ned, og 2) de tropiske delene av Det indiske hav og Atlanterhavet, kombinert eller hver for seg, preges til en slående grad av de samme markante sykliske temperaturutslagene som det tropiske Stillehavet (figurer senere), men
Stillehavet leder alltid an, med 1-6 mnd.
Disse markante sykliske temperaturutslagene er ENSO-signalet.
Siden tropene dernest så til de grader dominerer fordelingen av varme utover planeten, så skulle dette en gang for alle understreke ENSOs dominerende rolle. Og ingen er for så vidt uenig i det.
Men så var det dette med trenden og syklisiteten over lange tidsstrekk. Tilnærmingen over ser jo ikke ut til å få oss noe nærmere svaret på disse.
Så vi må begynne med å forklare
hvordan ENSO styrer. Jeg tar i denne posten utgangspunkt i den siste oppvarmingsperioden, den med de mest pålitelige dataene (satellitter; OI.v2-datasettet jeg benytter omfatter perioden nov’81–feb’12). Hvordan presterer ENSO i dette tidsrommet på over 30 år å markant presse de globale temperaturene
opp, når dens egne trend (NINO3.4 SST) ikke går noe annet sted enn
ned? Den leverer sin gjennomsnittlige overskuddsvarme til resten av verden, kan man si. Jo, men hvordan gjør den det? Utvekslingen med atmosfæren er temmelig rettfram. Men hva med resten av verdenshavet? For eksempel Nord-Atlanteren (AMO-regionen). Varmen transporteres jo ikke direkte fra Øst-Stillehavet og ned i Atlanterens vannmasser på andre siden av Amerika via atmosfæren. Atmosfæren kan ikke bringe varme (i form av langbølget stråling) ned i havet. Like fullt ser ENSO ut til å styre temperaturutviklingen i havene
vekk fra Øst-Stillehavet så vel som i atmosfæren mer eller mindre parallelt – sistnevnte har faktisk i snitt vesentlig kortere responstid.
Vi må altså skille mellom de to reservoarene (hav & atmosfære). Forklaringen
hvordan i denne posten dreier seg om utviklingen i havenes overflatetemperatur (SST – Sea Surface Temperature(s)).
I forrige post utskilte jeg to regioner av verdenshavet hvor stort sett hele stigningen i totaltemperaturen siden rundt 1980 er å finne. Dette var Nord-Atlanteren og Øst-Indiahavet/Vest-Stillehavet. Det er først og fremst her ENSO gjør sitt arbeid. Grunnen til det vil komme fram i teksten, men det har i første omgang med verdenshavets tropisk/subtropiske sone å gjøre.
Alle standardgrafer over de ulike deler av havet i denne posten er generert i og hentet fra KNMI Climate Explorer (
climexp.knmi.nl), et utrolig hendig verktøy for alle ’hobbyklimatologer’.
Glem ikke nå at alt jeg skriver og kommer fram til her (for jeg har gjort oppdagelser og revurderinger underveis) kun er
min forståelse av saken (det opprinnelige tankegodset tilhører fortsatt for en stor del Bob Tisdale). Les det med sedvanlig skeptisk/kritisk innstilling …
Altså,
ENSO-episoder (El Niño og La Niña) driver (på årsbasis) jordas samlede havtemperaturer opp (eller ned) via to forskjellige mekanismer: direkte oseaniske og indirekte atmosfærisk telekoblede. Den første av disse mekanismene forekommer i selve Stillehavet, gjennom de veldige vannforflytningsoscillasjonene som finner sted mellom den østlige og den vestlige delen. (NINO-indeksen fanger som nevnt i forrige post kun opp det som skjer i
østdelen.) Hver enkelt av episodene forårsaker dessuten endringer i den atmosfæriske sirkulasjonen, som igjen vil påvirke visse prosesser som har innflytelse på overflatetemperaturen. Ettersom det varme overflatevannet i det tropiske Stillehav under en El Niño sprer seg fra vest, nord for Australia, og østover i retning Amerika, trekker det med seg konveksjonen, skyene og nedbøren, alle typisk assosiert med varmt hav og lavtrykk. Denne omfattende forskyvningen forrykker i vesentlig grad den globale Walker/Hadley-sirkulasjonen*, altså ikke bare i Stillehavet selv, men i forlengelsen også i de to andre verdenshavene, Det indiske hav og Atlanterhavet.
* Storskala atmosfæriske sirkulasjonsceller i jordas tropisk/subtropiske belte (30°N–30°S), i realiteten forflytning av luftmasser i vertikal og
horisontal retning som følge av trykkforskjeller. Konveksjon utgjør den vertikale, oppadstigende biten, og passatene utgjør i all vesentlighet
den horisontale biten nærmest havoverflaten. Walker-delen av sirkulasjonscellene er sonal, altså øst-vest, Hadley-delen er meridional, altså
nord-sør.
Enkel framstilling av Stillehavet under normale tilstander.Vi sammenlikner planetens tre store havbassenger. Det generelle oppsettet med kjølig vann og høytrykk i øst og varmt vann og konveksjon (og lavtrykk) i vest, med passatvinder strømmende fra førstnevnte mot sistnevnte, alt satt i stand av jordrotasjonen, er i vanlige fall godt etablert i Stillehavets og Atlanterhavets tropiske soner. I Det indiske hav er situasjonen en ganske annen, for her ligger det en landmasse i nord (Asia) heller enn åpent hav. Dette forpurrer dannelsen av passater i det nordlige bassenget. I stedet får vi den ’land kontra hav’-drevne monsunen med sine årvisse skiftninger mellom nord- og sørgående vinder. Monsunen er imidlertid ikke et fokus for akkurat denne posten – bare ha i mente at den vil ha innvirkning på den spesifikke utviklingen i denne regionen. Men vit også at ENSO utøver stor makt selv over denne.
Uansett, forskyvningen av konveksjonssenteret østover i Stillehavet under en El Niño, vil
indirekte kunne lede til en økning i SST i det tropiske Atlanterhavet ved å forstyrre den normale Walker/Hadley-sirkulasjonen her. Dette beskrives utførlig i Wang (2005), ”ENSO, Atlantic Climate Variability, and the Walker and Hadley Circulation”
(
http://www.aoml.noaa.gov/phod/docs/Wang_Hadley_Camera.pdf):
The Walker and Hadley circulations can serve as a “tropospheric bridge” for transferring the Pacific El Niño SST anomalies to the Atlantic sector and inducing the TNA [Tropical North Atlantic] SST anomalies just at the time of year when the warm pool is developing. As the Pacific El Niño warming culminates near the end of the calendar year, an alteration of the low latitude direct circulation occurs, featuring (1) an anomalous weakening of the convection over northern South America, (2) Walker circulation anomalies along the equatorial strip to the east and west, and (3) a weakened northward Hadley flow aloft. The Hadley weakening results in less subsidence over the subtropical North Atlantic, an associated breakdown of the anticyclone, and a weakening of the NE trades in the TNA.
El Niño i Stillehavet svekker altså konveksjonen (lavtrykket) over det nordlige Sør-Amerika og følgelig også høytrykket i den subtropiske sonen av Nord-Atlanteren (som det er forbundet med via Hadley-cellen). (Det samme skjer for øvrig i Sør-Atlanteren). Den stupende trykkgradienten mellom subtropene og det ekvatoriale konvergensbeltet, leder naturlig til svekkede passatvinder i hele området. Dette er hva den atmosfæriske teleforbindelsen mellom Stillehav og Atlanterhav i all hovedsak består i. Atmosfæren kan ikke varme opp havet direkte, men den kan legge forholdene til rette for at det skal skje.
For når først passatene i Atlanterhavet, på begge sider av ekvator, er svekket, skjer følgende: Reduksjonen i generell vindstyrke forårsaker mindre fordampning fra havoverflaten i den tropiske sonen, og slik stiger temperaturen (havet får ikke frigitt like mye av den varmen som kommer inn fra sola som før). De svakere vindene gjør også overflatevannet mer stillestående, og slik vil kjølig vann fra lenger ned i vannmassene i mindre grad kunne trekkes opp til overflaten. En tredje effekt som påvirker Nord-Atlanteren spesifikt, er havstrømarrangementet i området. En stor del av vannet i tropisk Sør-Atlanteren, som har blitt oppvarmet av de samme prosessene som i nord, transporteres naturlig nordover, over ekvator. Dette skyldes faktisk i hovedsak kontinentenes geometri i denne regionen (figur senere). Strømmene frakter vannet opp kysten av Sør-Amerika til Karibia og Mexico-golfen. Det er ikke for ingenting at den vestlige halvkules såkalte ’Warm Pool’ (nevnt i sitatet fra Wang over), motstykket til ’The Pacific Warm Pool’ i det vestlige Stillehav, skjøvet dit av nettopp passatvinder og havstrømmer, i Atlanterhavet i sin helhet ligger nord for ekvator.
Under en La Niña i Stillehavet vil passatene i Atlanterhavet i utgangspunktet, via samme mekanisme, bare motsatt, styrkes.
Det kan altså på overflaten virke som om mye av det samme skjer i de atlantiske tropene som i Stillehavet under ENSO-episoder – svekkede trykkforskjeller og passater. Men det er avgjørende her å se den fundamentale forskjellen mellom forløpene i de ulike havbassengene. ENSO er en ’selvdreven’ prosess, per definisjon en tett koblet samvirkning mellom hav (
El
Niño) og atmosfære (
Southern
Oscillation – som beskriver balansen mellom trykkcellene i Stillehavet) og slik kan man si at Stillehavet på en måte styrer sin egen SST-utvikling. Atlanterhavets (og Det indiske havs) SST-utvikling er i stor grad en
respons på ENSOs utslag. En grei måte å illustrere denne forskjellen på, er å se på utviklingen i de ulike bassengenes totale varmeinnhold (OHC – Ocean Heat Content, 0-700m; data fra NODC):
Det tropiske Stillehav (ENSO-området).
Det tropiske Atlanterhav.Stillehavet
avgir (mister) som helhet varme under en El Niño. Atlanterhavet
mottar (erverver) som helhet varme under en El Niño. SST i førstnevnte stiger fordi tidligere oppvarmet vann trekkes opp fra dypere lag i vest og spres utover overflaten i øst. SST i sistnevnte stiger fordi lagringen i vannmassene av den direkte solinnstrålingen øker og slik skaper en ubalanse i varmeutvekslingen med atmosfæren, som kun kan bøtes på ved å heve overflatetemperaturen.
Ok,
Alt er vel og bra. Ingen bestrider seriøst det observasjonelle grunnlaget bak ideen om den atmosfæriske telekoblingen mellom Stillehavet og de to andre tropiske verdenshavene, og følgelig om ENSOs innflytelse.
Men igjen var det denne oppadgående trenden (samt syklisiteten, men denne kommer ikke klart til uttrykk under tidsrommet jeg undersøker i denne posten).
Det er
denne som må forklares.