DJI_0400_0.jpg

Co je to ENSO a jak ovlivňuje počasí na planetě?

Oceán a atmosféra jako jedna soustava?
Oceán i atmosféra představují jeden provázaný systém, kde jedna složka citlivě reaguje na změny ve složce druhé. Oba systémy vděčí za svou existenci energii, kterou dodává sluneční záření. Sluneční záření slouží de facto jako hnací motor jak pro oceánské proudy, tak pro pohyby v atmosféře. Jako důkaz provázanosti obou systémů můžeme považovat vzdušné proudění v subtropických tlakových výších nad oceány a mořské proudy, které tuto atmosférickou cirkulaci kopírují.

Autor:David Tichopád

amatérský meteorolog

Našli bychom celou řadu příkladů interakcí mezi atmosférou a oceánem. Jako nejznámější příklad můžeme jmenovat tzv. Jižní oscilaci. Tato oscilace se týká především Tichého oceánu a občas celkem razantně promluví do počasí především v Austrálii a jejím okolí, Indonésii, Filipínách a v severozápadní části Jižní Ameriky. Dále bychom mohli jmenovat Indickou dipólovou oscilaci, která ovlivňuje počasí na Madagaskaru, východní části střední Afriky a de facto počasí v celé Austrálii. Konfigurace Indické dipólové oscilace v roce 2019 způsobila ničivé požáry v Austrálii v sezóně 2019/2020. Shledali bychom mnoho dalších příkladů, jak se oceány podepisují na klimatickém rázu daných přilehlých pevnin.
Článek si primárně ukládá popsat fenomén ENSO (El Niño Southern Oscillation) a vylíčit jeho vliv na okolní i vzdálenější krajiny.

Ujasnění terminologie

 

El Niño – Southern Oscillation (ENSO) je nepravidelná, ale víceméně periodicky se opakující změna větrů a povrchových teplot moře v oblasti středního a východního Pacifiku. Tato oscilace promlouvá do klimatu především v tropech a subtropech po celém světě. Fáze, kdy se teplota moře zvyšuje, se nazývá El Niño a fáze, kdy se teplota moře naopak snižuje, se označuje jako La Niña. Celkově Jižní oscilace představuje pojem nadřazený pro El Niño a La Niña. Tato dvě období, pokud nastanou, přetrvávají obvykle několik měsíců, výjimečně několik let. Obvykle nastávají s periodou co 3–8 let.

 

Jižní oscilace a její index
 

Tuto oscilaci definoval ve 30. letech minulého století sir Gilbert Walker. Je to jeden z nejznámějších klimatických vzorců na světě. De facto má tato oscilace tři fáze, a to kladnou, zápornou a neutrální. Neutrální fázi chápeme jako normální stav. Dále k určování, jestli se jedná o kladnou nebo zápornou fázi, slouží index Jižní oscilace (z angl. Southern Oscillation Index - SOI). Tento index se počítá na základě tlakového rozdílu mezi ostrovem Tahiti ve Francouzské Polynésii (Obr. 2) a australským městem Darwin (Obr. 3). Hodnota indexu se získává odečtením tlaku vzduchu přepočteného na hladinu moře z města Darwin od hodnoty tlaku vzduchu přepočteného na hladinu moře z ostrova Tahiti. Tento rozdíl se následně vydělí dlouhodobým tlakovým průměrem. Z tohoto vyplývá, že pokud je vyšší tlak ve středním Pacifiku v prostoru ostrova Tahiti a nižší v oblasti okolo města Darwin, je hodnota indexu kladná. Naopak, pokud bude na Tahiti nižší tlak než v Darwinu, jedná se o fázi zápornou. Kladná fáze se pak označuje jako La Niña, záporná jako El Niño. Samozřejmě, je-li tlakový rozdíl zanedbatelný, hodnoty oscilují okolo nuly, mluvíme o neutrální fázi (normálním stavu).

Bližší charakteristika jevu El Niño
 

V podstatě každý, kdo se zajímá o mediální zprávy ze světa, už musel tento pojem zaznamenat. Jedná se asi o nejznáměji oscilační fenomén, který svou činností ovlivňuje značnou část světa a tím i značnou část populace. Samotné označení pochází ze španělštiny a v překladu znamená chlapeček. Antonymem k tomuto slovu je La Niña, česky holčička. Důležité je zmínit, že poznatků o tomto jevu existuje nespočet, ale de facto je El Niño stále předmětem mnoha studií a existují zde stále neobjasněné mechanismy.
 

Walkerova cirkulace
 

Nejprve bude nutno vysvětlit, jaké podmínky panují v Pacifiku za normálního stavu, čili při neutrální fázi Jižní oscilace. Atmosféra společně s oceánem zde téměř dokonale interagují a vytvářejí jeden provázaný systém v podobě ustálené cirkulace, již označujeme jako Walkerovu cirkulaci nebo Walkerovu buňku. Tento termín poprvé použil v roce 1969 norsko-americký meteorolog Jacob Bjerknes, a to v souvislosti s tím, že tato cirkulace byla objevena právě sirem Gilbertem Walkerem.
V oblasti Indonésie, Filipín, Nové Guiney a severní Austrálie se díky působení teplých oceánských proudů (Jižní a Severní Rovníkový proud) a intenzivní insolace nachází jedna z nejteplejších vod na světě. Tato teplá voda od sebe ohřívá i přilehlou vzduchovou hmotu. Z poznatků o termodynamice plynů víme, že ve vyšších teplotách se vzduchové částice rozpínají, tím pádem jich na zemský povrch tlačí míň, a v důsledku toho vzniká termicky podmíněná tlaková níže. Z toho vyplývá, že v této oblasti budou převládat výstupné pohyby vzduchu, jež podmiňují vznik konvekčních bouřkových oblaků a srážek. Lze tvrdit, že při neutrální fázi Jižní oscilace dominuje v oblasti Indonésie, Filipín, Nové Guiney a severní Austrálie tlaková níže a dostatek srážek.
Nad avizovanou termicky podmíněnou tlakovou níží se hromadí vystupující vzduch. V důsledku toho se zde vytváří výšková tlaková výše, kde převládá divergentní proudění. Vzduch se, mimo jiné, odsud vydává směrem ke střední a východní části rovníkového Pacifiku. Při této cestě přišel o svou vlhkost a právě v prostorech středního a východního Pacifiku začíná jeho subsidence. Při povrchu se v těchto prostorech se nachází tlaková výše. Tento tlakový útvar vznikl především jako důsledek existence chladného Peruánského proudu, který se nachází při západním pobřeží Jižní Ameriky.
Tlaková výše ve východním Pacifiku vzniká především jako důsledek interakce mezi oceánem a atmosférou, kdy studený Peruánský proud neprohřívá vzduch, což je prekurzorem vzniku
tlakové výše v přízemních vrstvách atmosféry. Subsidenční pohyby vzduchu v anticyklóně zabraňují tvorbě kupovité konvekční oblačnosti, což determinuje fakt, že tato oblast dostává méně srážek než oblast v západním rovníkovém Pacifiku.
Dalším procesem, který se podílí na existenci cirkulace v rámci Walkerovy buňky, je Coriolisova síla. Díky této síle se pasáty, jež vanou ze subtropů směrem k rovníku, stáčejí na severní polokouli k jihozápadu a na jižní polokouli k severozápadu. Z toho vyplývá, že na severní polokouli vanou tyto větry ze severovýchodu a na jižní polokouli z jihovýchodu. Pasáty tím pádem deportují vzduch z východního do západního Pacifiku, jinými slovy od západního pobřeží Jižní Ameriky směrem do oblasti Indonésie, Filipín, Nové Guiney a severní Austrálie. Při své cestě na západ se chladný Peruánský proud mění na Jižní rovníkový proud, který se vlivem insolace prohřívá.
Pasáty, které de facto vodu odfoukávají pryč od západního pobřeží Jižní Ameriky, slouží také jako pomyslná pumpa, kdy studené vody z hlubin nahrazují ty vody, které pasáty deportovaly směrem na západ. Proces, při němž vystupují chladné vody z hlubin směrem ke hladině, se označuje jako upwelling. Tento proces s sebou přináší celou řadu biologických dopadů. Protože voda z hlubin přináší chemické látky, které na světle podléhají fotosyntéze a mění se na živiny pro fytoplankton a zooplankton, jimiž se živí ryby. Lze tak tvrdit, že upwelling ovlivňuje rybolov v těchto oblastech a de facto i hospodářskou a ekonomickou situaci v přilehlých státech.
U západního pobřeží Jižní Ameriky dochází k intenzivnímu promíchávání hlubinné a povrchové vody. To má za následek, že termoklina se nachází jen těsně u povrchu. Naopak v oblasti okolo Indonésie se termoklina nachází několik desítek až stovek metrů pod hladinou.

Nástup El Niño fáze
 

V kapitole 3.1 byl popsán stav při neutrální fázi Jižní oscilace. Avšak jednou za 3–8 let se v Pacifiku a přilehlé atmosféře začne odehrávat celá řada změn. Při nástupu El Niño fáze (záporné fáze Jižní oscilace) se oslabí chladný Peruánský proud a zeslabí se pasáty. V důsledku toho již není tak intenzivně deportována teplá voda směrem k západnímu Pacifiku, naopak voda se začne prohřívat v jeho středních a východních partiích (bavíme se především o nízkých zem. šířkách). V reakci na tuto skutečnost se tlaková níže ze západního Pacifiku (z oblasti Indonésie, Filipín, Nové Guiney a severní Austrálie) přesune do jeho středních a východních partií. V západním Pacifiku naopak vznikne tlaková výše. Vzhledem k této konfiguraci tlakových útvarů v rovníkovém Pacifiku nyní bude více srážek v jeho střední a východní části, naopak v západní části se srážky oslabí.
Pasátové proudění a Jižní rovníkový proud zcela změní svůj směr. V tomto případě mluvíme o rozpadu Walkerovy cirkulace. Poněvadž je zeslaben i Peruánský proud, nedochází k upwellingu a rybolov v oblasti západního pobřeží Jižní Ameriky skomírá. Kromě rybolovu je zde narušen celý ekosystém. Není zcela zřejmé, co je příčinou tohoto jevu a proč k němu dochází. Nicméně, japonská studie z roku 2018 naznačuje, že by nástup El Niña mohl souviset s 18,6 letým lunárním cyklem (YASUDA, 2018).

 

La Niña jako protiklad El Niña
 

V předešlých kapitolách bylo avizováno, že La Niña je de facto kladná fáze jižní oscilace. To znamená, že na ostrově Tahiti bude tlak vzduchu vyšší a ve městě Darwin bude tlak vzduchu nižší. La Niña v podstatě znamená normální stav, ale intenzivnější. Při této fázi dojde k zesílení Peruánského proudu, k zesílení pasátů a také k zesílení Jižního rovníkového proudu. Tato situace vede k silnějšímu deportu teplých vod do oblasti Indonésie, Filipín, Nové Guiney a severní Austrálie. V této oblasti je La Niña prekurzorem většího množství srážek.

El Niño Modoki
 

Jedná se o jev spojený s interakcemi mezi oceánem a atmosférou v tropickém Tichém oceánu. Bylo prokázáno, že se zcela liší od známého El Niña (ENSO), z hlediska jeho prostorových a časových charakteristik (ASHOK a kol., 2007). Tradičně byl termín „El Nino“ používán pro fenomén spojený s oteplováním ve východním tropickém Pacifiku. Během El Niño Modoki se neoteplují povrchové teploty vody ve východním Pacifiku, ale v jeho střední části. V prostřední části Tichého oceánu tím pádem vzniká teplá anomálie, která je po krajích lemovaná studenými anomáliemi. Existuje také protipól El Niña Modoki, a to La Niña Modoki, kdy je chladnější střední Pacifik vrouben teplejšími vodami ve východním a západním Pacifiku. Čili se nový fenomén zvaný ENSO Modoki sestává z teplé i studené fáze. Také se prokázalo, že mezidekádové změny hladiny moře prokazatelně ovlivňují nejen ostrovy střední části Tichého oceánu, ale také relativně vzdálené oblasti, jako je Kalifornie a jihozápad Indickém oceánu (WENG, BEHERA a YAMAGATA 2009).

 

ENSO Modoki ovlivňuje mnoho částí světa. Například západní pobřeží Spojených států amerických dostává během El Niño nadměrné množství srážek, ale během El Nino Modoki je zde sucho (WENG, BEHERA a YAMAGATA 2009). Další studie ukazují, že cirkulační spojení s ENSO Modoki ovlivňuje rozložení srážek nad Indií a Jižní Afrikou (RATNAM, BEHERA 2014).
 

El Niño Regiony
 

Z důvodu, že teplota povrchové vrstvy vody při této události neroste jen u peruánských břehů, ale v celém východním a středním rovníkovém Pacifiku, začaly se pomocí bójí a následně družic měřit teploty v celkem pěti vyčleněných regionech. Tyto regiony jsou důležité při monitorování nástupu a vývoje události.
Region Niño1 (80°-90° W, 5°-10° S) představuje místo, kde byl jev poprvé pozorován. Jedná se o oblast upwellingu chladných hlubinných vod Peruánského proudu. Region Niño2 (80°-90° W, 0°-5° S) se nachází severněji od předchozí oblasti, kde se se také vyskytují chladné proudy vystupující z hlubin k povrchu. Tyto regiony jsou velice citlivé na sezónní odchylky. Region Niño3 (90°-150° W, 5° N - 5° S) bychom našli ve středním rovníkovém Pacifiku a tento region celkem citelně reaguje na projevy El Niño. S menší měrou citlivosti pak reaguje na sezónní změny. Zvýšení teploty povrchové vrstvy vody v tomto regiony výrazně ovlivňuje světové klima. Dále na západ registrujeme region Niño4 (150° W - 160° E, 5° N - 5° S). Tento region zasahuje do teplého bazénu okolo Indonésie. Při událostech El Niño zde detekujeme ochlazení povrchové teploty vody, což zapříčiňuje změny v rozmístění tlakových útvarů a tvorbě srážek. Nakonec je aplikován region Niño3.4 (120°-170° W, 5° N - 5° S). Ten zahrnuje část regionu Niño3 a regionu Niño4.

Dopady Jižní oscilace ve světě
 

Tento fenomén nejvíce postihuje rozvojové země, které hraničí s Pacifikem a jsou závislé na zemědělství a rybolovu. Účinky El Niño fáze jsou v Jižní Americe velmi silné. El Niño je spojeno s teplými a velmi mokrými měsíci podél pobřeží severního Peru a Ekvádoru v období duben až říjen, což v těchto oblastech způsobuje nebezpečné záplavy. Fáze La Niña způsobuje pokles povrchových teplot moře u jihovýchodní Asie. V oblasti Indonésie, Filipín, Nové Guiney a severní Austrálie způsobuje silné deště, jako například v roce 2011 v Austrálii.
 

  • Vliv ENSO na tropické cyklóny

Vzhledem k tomu, že tento jev významně promlouvá do všeobecné cirkulace atmosféry, může různě ve světě vyústit v odlišné projevy počasí. Někde může způsobit sušší epizodu, na jiných místech zase vede k záplavám a nadměrným množstvím srážek a bouří.
Většina tropických cyklón se formuje na jižní straně subtropických tlakových výší, tím pádem se pohybují od východu na západ (v případě severní polokoule), při východní okraji subtropické anticyklóny se tropická cyklóna stočí na sever, a jakmile dosáhne západních větrů, pokračuje na západ, ale již jako přetransformovaná na extratropickou cyklónu. Oblasti západně od Japonska během El Niño a neutrálních fází zažívají mnohem méně tajfunů v období od září do listopadu. Mikronésie je více atakována tropickými cyklónami, než jihovýchodní Asie. Ke změně v místě výskytu tropických cyklón dochází také v jižním Pacifiku. Například na severu Austrálie se tropické cyklóny při El Niño fázích vyskytují jen sporadicky. Více se jich vyskytuje v oblasti okolo ostrovů Niue, Tuvalu a Cookových ostrovů a také okolo Francouzské Polynésie.
Kvůli silnějším západním větrům se v oblasti Atlantiku zvyšuje vertikální střih větru, který znemožňuje nebo omezuje genezi a intenzifikaci tropické cyklóny. Atmosféra nad Atlantickým oceánem během událostí El Niño může být také sušší a disponovat stabilnějším zvrstvením, což také zabraňuje vzniku a zesilování tropické cyklóny. Ve východní části Tichého oceánu události El Niño přispívají ke snížení východního vertikálního střihu větru, což může vést k větší aktivitě tropických cyklón.
La Niña také ovlivňuje hurikánovou sezónu v Atlantiku a východním Tichomoří. Zde kvůli nižšímu vertikálnímu střihu větru a teplejším vodám registrujeme více tropických cyklón. Zatímco ve východním Pacifiku je tropická cyklogeneze při jevu La Niña potlačena.

 

  • Vliv ENSO na klima Austrálie a jižního Pacifiku

Během událostí El Niño se srážky stěhují ze západního Pacifiku směrem na východ, což vede k snížení množství srážek v Austrálii. Pozorování ale dokazují, že ne u všech událostí dochází k rozsáhlému suchu a síla El Niño není přímo úměrná k množství srážek. Zejména v jižní části kontinentu lze registrovat vyšší teploty. Během teplejší poloviny roku v Austrálii jsou meteorologické systémy během El Niño pohyblivější a dynamičtější s menším množstvím blokových stacionárních anticyklón. Čili v jižních částech kontinentu jsou sice teplotní extrémy vyšší, ale horké vlny zde mají kratší dobu trvání. Počátek australského monzunu v severní tropické Austrálii bývá zpožděn o dva až šest týdnů, což vede ke snížení srážek v tomto regionu. Stoupá zde riziko, že se vyskytnou silnější sezónní požáry (bushfire) v jihovýchodní části Austrálie. El Niño roky také znamenají v australských alpských oblastech obvykle menší množství sněhové pokrývky. Díky události El Niño se na Novém Zélandu během léta vyskytují silnější západní větry. Vzhledem ke geografické poloze Nového Zélandu tato situace vede k většímu suchu podél východního pobřeží, ale na západním pobřeží registrujeme více deště než obvykle. Tento efekt způsobuje návětrný a závětrný efekt pohoří na Severním ostrově a Jižních Alp.
Fidžijské ostrovy zažívají během El Niño sušší podmínky. Na samojských ostrovech jsou během událostí El Niño zaznamenány podprůměrné srážky a vyšší teploty, což zde vede k suchu a lesním požárům. Mezi další dopady jdoucí ruku v ruce s touto událostí patří snížení hladiny moře, riziko bělení korálů a také vyšší pravděpodobnost formace tropického cyklónu v Samojské pánvi.
Událost La Niña, jakožto protipól k El Niñu, se bude v této oblasti projevovat zcela obráceně. Zvýšené srážky v západním Pacifiku znamenají také pro Austrálii nadprůměrné množství
srážek především v zimě a na jaře na východě a severu kontinentu. Během léta La Niña může dojít k vážným záplavám na východním pobřeží. Při letech s La Niña se vyskytují na většině pevninské Austrálie jižně od tropů chladnější teploty, zejména v druhé polovině roku. To zapříčiňuje větší množství oblačnosti a srážek. Oblačnost velice dobře působí jako izolant, čímž zvyšuje minimální teploty. Nástup monzunu v tropické části Austrálie během let La Niña je obvykle o dva týdny dříve. Srážky jsou tak nadprůměrné majoritně v první části monzunových dešťů v Austrálii. Události La Niña způsobují větší množství sněhu v Australských Alpách. V posledních desetiletích ale registrujeme, že vlivem vyšších teplot je hloubka sněhu nižší, ačkoliv jsou srážky nadprůměrné.

  • Vliv ENSO na klima Jižní Ameriky

Při události El Niño se vyskytuje zvýšené množství srážek napříč středním a východním Tichým oceánem, včetně části jihoamerického západního pobřeží. Účinky El Niño v Jižní Americe jsou silnější než v Severní Americe. Tato událost je spojena s teplými a velmi vlhkými měsíci duben – říjen podél pobřeží severního Peru a Ekvádoru. Tato konstelace způsobuje velké záplavy. Kritické podmínky z hlediska rybolovu jsou v únoru, březnu a dubnu. El Niño omezuje upwelling a studené vody bohaté na živiny, které prospívají velkým populacím ryb, nevystupují k mořské hladině. Místní rybářský průmysl podél postiženého pobřeží může během dlouhotrvajících událostí El Niño strádat.
Naopak během doby La Niña pobřežní oblasti Peru a Chile sužuje sucho. Severní Brazílie je od prosince do února vlhčí než obvykle. La Niña rovněž způsobuje větší množství srážek ve středních Andách. To vede ke katastrofickým záplavám v savanách Llanos de Moxos v Bolívii.

 

  • Vliv ENSO na klima Severní Ameriky

Na Aljašce nemají události El Niño vliv na srážkové poměry. Během událostí El Niño se v Kalifornii vyskytuje zvýšené množství srážek, díky dráze cyklón, jež je posunuta více k jihu. Během El Niña registrujeme více srážek podél pobřeží Mexického zálivu kvůli silnějšímu subtropickému tryskovému proudění, které je navíc posunuto více k jihu (Obr. 9). Na konci zimy a na jaře během událostí El Niño lze na Havaji očekávat sušší podmínky. Na Guamu během let El Niño jsou průměrné hodnoty srážek v suchém období pod normálem.
Událost La Niña vede na Aljašce k sušším podmínkám. Srážky jsou odvedeny do severozápadní části Pacifiku, díky Poloze tryskového proudění, které je sem při La Niña vysunuto. To také do středozápadních států USA přináší vlhčí zimní podmínky (ve formě sněžení), ale také i horká a suchá léta (Obr. 10).

  • Vliv ENSO na klima ostatních kontinentů

 

Ve východní Africe při jevu El Niño se od března do května vyskytuje více srážek než je obvyklé. Sušší podmínky jsou ve střední části jižní Afriky. La Niña má za následek vlhčí podmínky v jižní Africe v období od prosince do února. Ve stejném období také působí sucho ve východní rovníkové Africe

 

Teplá voda se při jevu El Niño přelévá ze západního Pacifiku a Indického oceánu do východního Pacifiku. Tato teplá voda je spjata se srážkami, čili jakmile odteče z oblasti jihovýchodní Asie, odejdou spolu s ní i srážky. Například v oblasti okolo Singapuru jsou roky s událostí El Niño vůbec nejsušší. Během událostí La Niña se tvorba tropických cyklón spolu se subtropickou anticyklónou posune na západ nad západní Tichý oceán, což zvyšuje riziko silných dešťů v Číně. Silné deště a tropické cyklóny mohou ohrozit také Malajsii, Filipíny a Indonésii.

 

Spojení s jevem ENSO existuje také v jižních zeměpisných šířkách kolem Antarktidy. Při El Niño podmínkách anomálie vysokého tlaku vzduchu nad Amundsenovým a Bellingshausenovým mořem zmenšují množství mořského ledu a způsobují vpády tepla směrem k jižnímu pólu. Podobné procesy probíhají i Rossovu moři. Naopak ve Weddellovu moři se během El Niño vytváří větší množství mořského ledu. Během La Niña událostí dochází přesně k opačným anomáliím z hlediska teploty vzduchu a atmosférického tlaku (Obr. 11). Tento model variability, kdy dochází k přesně opačným anomáliím, je známý jako antarktický dipólový režim. Odpověď tohoto dipólového režimu na ENSO ale nemusí být zřetelná a místy se neprojevuje (YUAN, 2004).

V podmínkách Evropského kontinentu jsou vlivy ENSO většinou kontroverzní a sporné, neboť zde hraje roli mnoho faktorů a dalších oscilací (NAO, AO).

  • Vliv ENSO na Tehuantepecer
    Tehuantepecer je silný vítr, který prochází průsmykem Chivela. Vítr se nejčastěji vyskytuje v období od října do února. Pochází z východního Mexika z Campečského zálivu. Tento severní vítr zde vane po přechodu studené fronty. Vítr protíná isthmus (pevninská šíje) a zrychluje na jih v důsledku dýzového efektu průsmyku Chivela. Tento vítr může dosáhnout dokonce i síly hurikánu. Na čele výtoku studeného vzduchu, který vane z průsmyku a následně se rozlévá do stran, se nad Tehuantepeckým zálivem může tvořit roll cloud (válcový oblak – stratocumulus nebo altocumulus volutus). Tyto větry mohou být pozorovány i na satelitních snímcích. Vítr může atakovat i Galapágy. Tehuantepecer může trvat několik hodin až 6 dní.
     

  • Synoptická situace, jež tento vítr podmiňuje, je spojena s tlakovou výší, která se vytváří nad pohořím Sierra Madre po přechodu studené fronty. Obvykle se sem rozšíří Azorská tlaková výše. Větru je silnější během let s El Niño, kvůli častějším studeným frontám a četnějším vpádům studeného vzduchu během zimy. Větry Tehuantepecer dosahují ve vzácných případech síly až 190 km/h.

Dvojník ESNO v Indickém oceánu

 

Podobný mechanismus jako je ENSO funguje také v Indickém oceánu a nazývá se Indická dipólová oscilace (z angl. Indian Ocean Dipole - IOD). Jedná se o nepravidelnou oscilaci, která porovnává povrchové teploty východní a západní části Indického oceánu. Oscilace představuje klíčový faktor pro australské a východoafrické klima. Rozděluje se do tří fází neutrální, pozitivní a negativní. Fáze většinou nastávají počátkem května a končí s nástupem australského (jižního) monzunu, to znamená koncem jara na jižní polokouli (konec listopadu). Během každého 30 letého období průměrně dochází ke čtyřem pozitivně-negativním událostem IOD, přičemž každá událost trvá přibližně šest měsíců, především ve chladné polovině roku na jižní polokouli.
Při neutrální fázi proudí voda z Tichého oceánu mezi ostrovy Indonésie a udržuje moře při severozápadním pobřeží Austrálie relativně teplé. Zde vzduch vystupuje a proudí nad západní část Indického oceánu, kde sestupuje k povrchu a vrací se zpět na východ formou západních větrů. Díky normálním teplotám Indického oceánu se v podmínkách australského klimatu nevyskytují žádné abnormality (Obr. 13). 

 

Negativní fáze způsobí zesílení západních větrů vanoucích přes Indický oceán, což zapříčiní soustředění teplých vod při australském západním pobřeží. V západních částech Indického oceánu se bude vyskytovat chladná voda. Teplé vody u Austrálie zvyšují dostupnost vlhkosti a srážek. Nadprůměrné deště se vyskytují v zimních a jarních měsících v jižní Austrálii, protože teplé vody na severozápadě podporují systémy přecházející přes kontinent směrem k jihovýchodu.

 

Nakonec pozitivní fáze, která naposledy proběhla v roce 2019, způsobuje přesun teplé vody od Austrálie směrem na západ k východnímu pobřeží Afriky. Tato cirkulace tedy způsobí, že chladné vody z větších hloubek se začnou dostávat ke hladině při západním pobřeží Austrálie. Čili vzniká teplotní kontrast mezi teplým západním a chladným východním Indickým oceánem. Studená voda je prekurzorem nízké relativní vlhkosti u Austrálie, a tedy i podprůměrnými srážkovými úhrny. Nad chladnějšími oblastmi se vyskytuje vyšší tak vzduchu, který rovněž blokuje postup systémů z australského západu (Obr. 15). Při této konfiguraci lze čekat podprůměrné srážky během zimy a jara v jižní Austrálii (červen - listopad).

 

Super El Nino a jeho vývoj
 

Super El Niño představuje nejsilnější a nejničivější události El Niño (Hameed a kol., 2018). Tento jev negativně ovlivňuje především ekonomiky, společnosti a ekosystémy různě po světě. Přestože jsou tyto jevy nebezpečné a je důležité znát jejich chování, stále není zcela jasné, jak se super El Niño zintenzivňuje a rozvíjí své vlastnosti.
V roce 1972 byly ve světě pozorovány extrémní klimatické anomálie. Katastrofická sucha sevřela Střední Ameriku, Sahel, Austrálii, Brazílii, Indii, Indonésii a tehdejší Sovětský svaz. V důsledku toho celosvětová produkce potravin klesla poprvé od konce druhé světové války. Tyto klimatické a socioekonomické katastrofy v roce 1972 byly způsobeny extrémní událostí El Niño. Ještě intenzivnější než událost El Niño z roku 1972, byla v roce 1982. A nakonec nejsilnější událost El Niño ve dvacátém století datujeme na rok 1997. Ta učinila z El Niño termín známý po celém světě.
Super El Niña mají výrazně odlišné vlastnosti od ostatních událostí El Niño. Jejich extrémně silné anomálie meziroční teploty hladiny moře (SST – sea surface temperature) jsou intenzivnější ve východním Pacifiku. Tyto anomálie doprovází extrémně silný sklon v anomálii hloubky termokliny ve východo-západním směru v Pacifiku a neobvykle silné anomálie zonálního větru v západní a středové části rovníkového Pacifiku. Intenzifikace východního Pacifiku má důležité klimatické důsledky.
Na základě výzkumu (Hameed a kol., 2018) se zjistilo, že Bjerknesova zpětná vazba v tropickém Pacifiku nemůže zvýšit anomálii SST dostatečně rychle, aby se vyskytlo sezónní ochlazování SST ve východním Pacifiku, a aby se udržovaly konvektivní anomálie expandující směrem k východnímu Pacifiku. Samotná tropická dynamika Pacifiku proto nemůže vysvětlit, proč existuje super el Niño.
Podle Hameed a kol. (2018) vliv El Niño na konvekci v Indickém oceánu pravděpodobně napomáhá společnému výskytu pozitivní fáze IOD, které zapříčiňuje silnější větrné anomálie v Pacifiku. Během události El Niño je konvekce potlačena nad severní částí Indického oceánu. Interakce mezi IOD – ENSO vysvětlují mechanismus, pomocí kterého se El Niño vyvine v super El Niño. Lze tedy tvrdit, že pozitivní fáze IOD může vést ke vzniku super El Niño události.
Výzkum Doi a kol. (2020) dokazuje, že relativně včasná předpověď extrémně pozitivní události IOD z roku 2019 souvisí s úspěšnou predikcí El Niño Modoki.

 

  • Sledování ENSO prostřednictvím dálkového průzkumu země

Protože se jedná o jev, kde především osciluje teplota mořské vody, bude nutno využívat mechanizmu, který dokáže rozpoznat, jakou má voda teplotu. To se získává a přepočítává pomocí sledování výšky mořské hladiny (viz níže). Dne 10. srpna 1992 začal Zemi snímat první významný oceánografický výzkumný satelit TOPEX/Poseidon. Postupně byl vystřídán řadou satelitů Jason-1, Jason-2 a Jason-3. Poslední z jmenovaných poskytuje nyní aktuální data ohledně povrchové teploty moří.

  • Topografie povrchu oceánu

Topografie oceánského povrchu představuje zvýšeniny a prohlubně na povrchu oceánu, podobné kopcům a údolím na zemském povrchu. Topografii povrchu oceánu lze zaznamenávat rovněž do topografické mapy. Tyto variace jsou vyjádřeny jako průměrná výška mořské hladiny (SSH) vzhledem ke geoidu Země. Hlavním účelem měření topografie oceánského povrchu je pochopit rozsáhlou cirkulaci oceánu.
Okamžitá výška hladiny moře (SSH) je majoritně ovlivňována slapovými silami měsíce a Slunce. Z hlediska delšího období je SSH ovlivňována oceánskou cirkulací. Obvykle se anomálie SSH vyplývající z těchto působících sil liší od průměru zpravidla o méně než ± 1 m v globálním měřítku (Stewart, 2008). Mezi další vlivy patří teplota, slanost, příliv a odliv, vlny a působení atmosférického tlaku.
Protože gravitační pole Země je relativně stabilní, během 10 až 100 zde nedochází k významnějším výkyvům, hraje důležitější roli při pozorování SSH cirkulace oceánu. V průběhu sezónního cyklu ovlivňují změny SSH teplotní variace a také zde hraje klíčovou roli vliv přízemního větru, který ovlivňuje cirkulaci mořských vod.
Pozorování SSH se používají ke studiu slapových jevů, cirkulaci oceánu a k určování množství, které oceán obsahuje. Tato pozorování mohou výrazně pomoci predikovat krátkodobé až dlouhodobé chování oceánů.

 

  • Systém měření SSH

Výška hladiny moře (SSH) se vypočítává pomocí satelitů s výškoměrem. Tyto satelity určují vzdálenost k povrchu Země změřením doby letu radarového impulsu, který je vysílán ze satelitu na povrch (Glazman a kol., 2007). Satelity pak změří vzdálenost mezi výškou jejich oběžné dráhy a hladinou vody. Kvůli rozdílným hloubkám oceánu se provádí aproximace na referenční elipsoid (v kontextu tvaru Země). To umožňuje přesné zachycení dat díky rovnoměrné úrovni
povrchu Země. Nadmořská výška satelitu se musí vypočítat s ohledem na referenční elipsoid. Výška hladiny moře se získá jako rozdíl mezi výškou satelitu vzhledem k referenčnímu elipsoidu a výškou mezi hladinou moře a satelitem. Výška se získá jako přepočet doby cestování pulsů od satelitu k hladině moře a zpět, to následně poskytuje údaje o výšce hladiny moře.

Užité družice


Před rokem 1992 mohla bát topografie povrchu oceánu odvozena z lodních měření teploty a slanosti vody. Od roku 1992 odstartovala celá řada satelitních misí počínaje TOPEX/Poseidon a dále Jason-1, Jason-2 a Jason-3. Kombinací těchto měření s gravitačními měřeními mohou vědci určit topografii mořské hladiny s přesností na několik centimetrů. TOPEX/Poseidon byla společná satelitní mise společností NASA (National Aeronautics and Space Administration), což je americká vesmírná společnost a CNES (National Centre for Space Studies), což je francouzská vesmírná společnost. Satelit TOPEX/Poseidon měl za úkol mapovat topografii povrchu oceánu. Byl uveden do provozu 10. srpna 1992 a stal se prvním významným oceánografickým výzkumným satelitem. Porucha v lednu 2006 ukončila satelitní provoz.  Jason-1 je nástupcem mise TOPEX/Poseidon, která měřila topografii povrchu oceánu v letech 1992 až 2005. Stejně jako jeho předchůdce je Jason-1 společným projektem mezi vesmírem NASA a CNES. Od 20. června 2008 se přidala ke snímání SSH družice Jason-2, která byla deaktivována 9. října 2019. Od 17. ledna 2016 do současnosti provádí měření SSH družice Jason-3. Radarový výškoměr Jason-3 dokáže měřit globální odchylky hladiny moře každých 10 dní s velmi vysokou přesností, a to menší než 4 cm. Národní meteorologická služba NOAA používá údaje Jason-3 k přesnější předpovědi tropických cyklónů.

  • Příklady jednotlivých fází ENSO

Na obrázku 17 je znázorněn průběh indexu Jižní oscilace (SOI) od roku 1951 do současnosti. Archiv NASA nabízí snímky z družic Jason-1,2,3 od roku 2002 (tento rok zde není celý). Proto byl vytvořen graf na obrázku 9, kde je index SOI spolu s klouzavým průměrem od roku 2003 po současnost. Spodní píky na grafu značí událost El Niño, horní píky značí událost La Niña. Následně se budeme snažit porovnávat data v grafu (obr. 18) s daty v archivu NASA.

  • Příklady jevu La Niña

Tento jev je charakteristický vrchními píky na obr. 18. K těmto píkům jsme z archivu NASA přiřadili obrázky z družic Jason-1,2. První výraznější vrchol se nachází na přelomu let 2007 a 2008. Druhý výrazný vrchol detekujeme na přelomu let 2011 a 2012. V těchto letech se vyskytly intenzivní události La Niña. Jak vyplývá z teorie výše je zde zesílen Peruánský proud, čili východní a stření části rovníkového Pacifiku jsou při této události chladné.
Obrázek 19 je z 24. 12. 2007 a zcela je zde vystižena definice jevu La Niña. Můžeme zde pozorovat silný Peruánský proud (který přechází do Jižního rovníkového proudu), který způsobuje chladnou anomálii ve východním a středním Pacifiku. Stejnou situaci vykresluje také obrázek 20, který je pořízen 18. 12. 2011.

 

  • Příklady jevu El Niño

Tento jev je charakteristický spodními píky na obr. 18. V období od roku 2003 do 2020 se vyskytlo pouze jedno významnější El Niño, a to na přelomu let 2015 a 2016. Další se vyskytlo na přelomu let 2009 a 2010. Jak vyplývá z teorie výše je zde oslaben Peruánský proud, čili východní a stření části rovníkového Pacifiku jsou při této události teplejší než obvykle a naopak oblasti okolo Austrálie a Indonésie jsou chladné. Obrázek 21 je z 27. 12. 2015 a zřetelně ukazuje událost El Niño. Na obrázku lze vidět teplou anomálii ve středním a východním rovníkovém Pacifiku, kde je oslaben studený Peruánský proud a je sem dopravena teplá voda od Austrálie, Indonésie a Filipín. V této oblasti je naopak chladná anomálie jak dokládá družicový snímek. Slabší událost pak zachycuje obrázek 22. Tento snímek byl pořízen 19. 12. 2009.

Závěr

 

Tato práce se zaměřovala na klima jako výsledek interakcí mezi oceánem a atmosférou na příkladu jevu ENSO. Jedná se o velice komplexní jev probíhající v Pacifiku, který majoritně ovlivňuje na jedné straně oblast Jižní Ameriky a na straně druhé oblast Austrálie, Nové Guiney, Indonésie a Filipín. Minoritně pak ovlivňuje především tropické klima po celém světě, a to především z hlediska srážek a teplot.
Jižní oscilace (ENSO) disponuje celkem třemi fázemi, a to zápornou (El Nino), kladnou (La Nina) a neutrální. Každá tato fáze se liší svými projevy. Záporná fáze vyvolává sušší období v oblasti okolo Austrálie a vlhčí období při západním pobřeží Jižní Ameriky, zatímco kladná fáze má efekt zcela opačný. Neutrální fáze je prána jako normální stav. Toto tvrzení je ovšem použito s lehkou hyperbolou, neboť jevy jako El Nino a La Nina jsou de facto také normální. V práci byly zmíněny i relativně nedávno objevené variace Jižní oscilace v podobě ENSO Modoki.
Interakce mezi oceánem a atmosférou není omezena pouze na rovníkový Pacifik. Z toho důvodu zde byla zmíněna ještě další obdoba jevu ENSO, a to Indická dipólová oscilace. Bylo zde nastíněno, že interakce mezi oceánem a atmosférou mohou výrazně zasáhnout a promluvit do počasí na přilehlé pevnině. V tomto konkrétním příkladu se jednalo o australský kontinent, který byl na přelomu let 2019 a 2020 sužován ničivými požáry, které v tomto období byly nezvykle silné. Požáry zde vznikly právě v důsledku interakce mezi oceánem a atmosférou, kde změna v jedné soustavě vyvolá změnu v soustavě druhé.
Aby se předešlo případným negativním dopadům v důsledku působení jevu ENSO, je nutné jej umět predikovat a sledovat. Ke sledování byla v roce 1992 spuštěna satelitní mise TOPEX/Poseidon, kterou dále v průběhu času vystřídaly další mise prostřednictvím družic Jason-1, Jason-2 a Jason-3
Na konec lze tvrdit, že oceány velmi výrazně ovlivňují klima na pevnině, protože například změna teploty vody vyvolá zpětnou vazbu v atmosféře, ať už se jedná o pozitivní či negativní směr. Do budoucna bude potřeba zdokonalit a prohloubit soudobé znalosti těchto zpětných vazeb, což povede k lepší připravenosti a předvídatelnosti daných situací.

Zdroje a použitá literatura je k nahlédnutí v PDF souboru níže

© 2019 Meteo-Beskydy | Všechna práva vyhrazena