El Niño a La Niña

Epizoda El Niño v období El Niño 1997/1998 vzbudila širokou mediální i odbornou pozornost ze dvou důvodů. Jednak byla velmi silná v porovnání s předcházejícími epizodami, v mnoha směrech byla srovnatelná s epizodou 1982/1983, jednak byly v mediích publikovány výsledky výzkumu charakteristik jevu El Niño a informace o zlepšení možností pozorování globálního klimatického systému. Povodňové deště, sucha, neobvykle silné bouře a další lokální a regionální projevy klimatu byly posuzovány v celosvětovém měřítku. Přestože se zlepšily znalosti o tomto jevu a jeho regionálních dopadech, epizody El Niño stále způsobují ztráty na životech, ničí soukromé i veřejné infrastruktury, zásoby potravin a výrobní systémy a vedou k šíření nemocí. Klimatický výzkum nabízí ke zlepšení tohoto stavu řadu možností, které se snaží využít jak vlády mnoha zemí tak agentury OSN

CO JE EL NIÑO A JIŽNÍ OSCILACE?

Dnes se těmito termíny označuje rozsáhlé zvýšení teploty centrálního a východního Pacifiku, které má za následek změnu počasí. Teplá voda se pohybuje k východu a roztéká se podél břehů rovníkového pobřeží Ameriky. V západní rovníkové oblasti Pacifiku se výška hladiny oceánu zmenšuje a termoklina vystupuje do blízkosti hladiny oceánu. V centrální a východní oblasti rovníkového Pacifiku jsou nadnormální teploty vody, výška vodní hladiny roste a termoklina klesá do větších hloubek než za normálního stavu.

Zřetelně viditelné oteplení oceánu v oblasti Jižní Ameriky. Stupnice napravo udává teplotu ve stupních Celsia.

El Niño označuje anomální jevy spíše v oceánu. Jižní oscilace pak označuje hlavně jevy v atmosféře. Podstatou jižní oscilace jsou rozdíly v atmosférickém tlaku zhruba nad Jižní Amerikou a Austrálií. Je-li rozdíl tlaku veliký, pak směrem od Jižní Ameriky vanou silné větry, které v podobě monzunu přinášejí vláhu do jihovýchodní Asie, Indie a k východnímu pobřeží Afriky. Pole se zazelenají a lidé mají co jíst. Je-li rozdíl tlaku malý, pak větry ztrácejí sílu a srážky padají buď nad pouštními oblastmi And, nebo zbytečně vyprší nad mořem. Monzun zeslábne a Indii odkázanou na vodu odpařenou v tropické části Tichého oceánu postihne sucho a hlad. Oba tyto jevy jsou velice úzce propojené, a proto se někdy nerozlišují. Souhrnně se pak nazývají jen El Niño. Avšak správnější je tyto jevy od sebe odlišovat.

El Niño se projevuje těmito znaky:

· nadnormálními teplotami vody centrálního a východního Pacifiku
· zvýšenou konvekcí v centrálním tropickém Pacifiku (ohnisko konvekce se přesouvá z oblasti Austrálie a Indonésie směrem k východu do centrálního tropického Pacifiku)
· zeslabením pasátu vanoucího z východních směrů
· zápornými hodnotami SOI

CO JE LA NIÑA?

La Niña označuje opak k El Niño. Projevuje se rozsáhlým ochlazením centrálního a východního Pacifiku. Pasáty přemisťují teplé tropické vody směrem k západu, kde dochází k jejich hromadění. Hladina oceánu proti normálnímu stavu stoupá a termoklina klesá do větších hloubek. V centrální a východní části Pacifiku je pak hladina oceánu nižší než za normálních podmínek, termoklina se dostane blíže k mořské hladině, umožní chladné vodě, aby vystoupila z větších hloubek k hladině oceánu a přinesla sebou lovné ryby.

Oproti El Niñu je zde zřetelná studená povrchová vrstva oceánu. Stupnice napravo udává teplotu ve stupních Celsia.

La Niña se naopak projevuje těmito znaky:

· podnormálními teplotami centrálního a východního tropického Pacifiku
· zvýšenou konvekcí v tropické Austrálii, Papui-Nové Guineji a Indonésii
· zesílením východních pasátů v Pacifiku
· kladnými hodnotami indexu SOI

JAK VZNIKLY NÁZVY EL NIÑO A LA NIÑA?

Kdybychom obyčejnému člověku, žijícímu někde v Mali nebo v australském státě Victoria, položili otázku: 'Co je příčinou anomálií u jihoamerického pobřeží?', dočkali bychom se nanejvýš rozpačitého pokrčení ramen. Zato v Peru by i prostí rybáři bez váhání odpověděli: 'Potíže nám způsobil El Niño!'. Peruánští rybáři tak nazývají již zmíněný teplý mořský proud přitékající k jihoamerickým břehům. El Niño znamená španělsky chlapeček, ale je to zkrácený název původního názvu El Niño Jesus [el niňo chesús], což je španělsky Jezulátko. El Niño se totiž většinou objevuje u pobřeží Jižní Ameriky v době Vánoc.
La Niña znamená španělsky děvčátko nebo holčička a označuje opak k jevu El Niño (někdy se také nazývá anti-El Niño), tedy rozsáhlé ochlazení centrálního a východního Pacifiku. Tento název je již odvozen od názvu El Niño.

CO JE ENSO?

Samotné El Niño je však jen jednou částí komplexnějšího cirkulačního systému. Tento systém se nazývá ENSO. Je to zkratka anglického výrazu “El Niño/Southern Oscillation”. ENSO se skládá ze dvou vzájemně propojených složek - El Niño, což je změna teploty a cirkulace vody a Southern Oscillation (v překladu jižní oscilace), což jsou změny cirkulace v atmosféře, včetně změny intenzity rovníkových pasátů. Oba tyto cirkulační systémy jsou navzájem úzce propojeny a vzájemně se silně ovlivňují.

WALKEROVA CIRKULACE –
Vznik El Niña

Je to cirkulační okruh v atmosféře, ve kterém vzduchové hmoty cirkulují mezi východním a západním rovníkovým Pacifikem. Když se díky dopadajícímu slunečnímu záření na západě blízko Indonésie a Austrálie ohřejí povrchové vody oceánu, stoupá do atmosféry horký a vlhký vzduch a blízko vodní hladiny se vytvoří systém nízkého tlaku vzduchu. Stoupající vzduch se ochladí a vodní pára, která je v něm, se vysráží, takže v této oblasti začne pršet. Vítr ve vyšších vrstvách atmosféry potom žene suchý vítr na východ. Vzduch se přitom stává chladnějším a těžším, takže když se dostane k Peru a Ekvádoru, začne klesat. Nízko nad hladinou oceánu tak vznikne systém vysokého tlaku vzduchu. A vzdušné proudy, které se nazývají pasáty, proudí v nízké nadmořské výšce zpět na západ směrem k Indonésii, čímž se okruh uzavře.

JAK TO FUNGUJE V PACIFIKU ZA NORMÁLNÍHO
STAVU?

Chceme-li pochopit El Niño a rozsah jeho nebezpečí, musíme se vypravit do tropické části Tichého oceánu, do prostoru mezi západní břehy Střední a Jižní Ameriky a východní břehy Austrálie a Oceánie. V této oblasti El Niño představuje výraznou odchylku od normálních atmosférických a hydrosférických poměrů.
Za normálních podmínek způsobují východní pasáty, vanoucí podél rovníku od jihoamerického pobřeží směrem k Austrálii, pohyb vody tímto směrem. Voda se při tomto pohybu ohřívá (především působením slunečního záření) a východně od Austrálie se tvoří takzvaný "teplý bazén". Oproti tomu u jihoamerického pobřeží je teplota povrchu oceánu nižší. Jednak sem proudí poněkud chladnější voda, pocházející z Kalifornského a především Peruánského (Humboldtova) proudu, jednak se zde k povrchu dostává výstupnými pohyby i chladnější voda z větších hloubek. Nad oblastí "teplého bazénu" v západním Pacifiku převažují výstupné pohyby vzduchu, nad chladnější vodou ve východním Pacifiku naopak sestupné proudy. To je také důvod, proč je v Pacifiku větší srážková činnost v západní části než ve východní.

Na tomto obrázku je názorná ukázka toho, jak to v Tichém oceánu funguje za normálního stavu. Díky studeným vodám, které vystupují u jihoamerického pobřeží na hladinu, zde žije mnoho lovených ryb. Tato voda totiž obsahuje velké množství živin a planktonu, které ryby potřebují k životu.

JAK TO FUNGUJE V PACIFIKU BĚHEM EPIZODY
EL NIÑO?

Pokud východní pasáty v rovníkovém Pacifiku z nějakého důvodu zeslábnou, znamená to většinou i počáteční fázi vývoje epizody El Niño. Zeslábnutí pasátů má totiž za následek i zeslábnutí transportu vody směrem na západ. "Teplý bazén" v západním Pacifiku není tak výrazně dotován teplou vodou a začne se ochlazovat, voda ve středním a východním Pacifiku se naopak začne oteplovat. To vede k zeslábnutí výstupných pohybů vzduchu nad západním Pacifikem i sestupných pohybů nad východním Pacifikem (teplotní rozdíly mezi východním a západním Pacifikem se sníží), což má za následek další slábnutí pasátů. Vzniká tak jistý kruh příčin a důsledků, které se vzájemně zesilují a podporují. Někdy to celé vede až k obrácení směru pasátů i mořského proudu podél rovníku.

Oteplení vody v blízkosti jihoamerického pobřeží způsobí to, že teplá povrchová voda zamezí chladné spodní vodě v tom, aby se dostávala na povrch. Následky pocítili peruánští rybáři. Ryby kvůli nedostatku potravy opouštěly dosavadní útočiště. Úlovek byl mizivý.

Důležitým faktorem, ovlivňujícím chování oceánu, je tloušťka tzv. směšovací (nebo povrchové) vrstvy, která leží při hladině oceánu nad chladnější vodou hlubších vrstev. V západním Pacifiku je většinou tato vrstva silnější a teplejší než v Pacifiku východním. Rozhraní mezi teplou povrchovou vodou a chladnější vodou hlubších vrstev je v hloubce asi 200 m v západním Pacifiku a asi 50 m ve východním Pacifiku a nazývá se termoklina. Ve východním Pacifiku existuje silná vazba mezi hloubkou termokliny a teplotou povrchu oceánu. V západním Pacifiku je tato vazba mnohem slabší. Během epizody El Niño je termoklina méně skloněna a ve východním Pacifiku je hlouběji než je obvyklé, což souvisí s vyšší teplotou povrchu oceánu. Při nástupu teplé epizody El Niño a zeslábnutí nebo obrácení pasátů je totiž původně "hluboká" termoklina oceánickými procesy "přesouvána" ze západního do východního Pacifiku. Zvýšení hloubky termokliny ve východní polovině rovníkového Pacifiku ale znamená i počátek zániku teplé epizody El Niño. Toto zvýšení hloubky termokliny je totiž spojeno s transportem teplé vody (i z míst poněkud severně a jižně od rovníku) směrem k rovníku. To má za následek snížení hloubky termokliny v subtropických oblastech (mimo rovník) s následným dalším transportem této "mělké" termokliny k rovníkovému pásu východního Pacifiku. V blízkosti jihoamerického pobřeží navíc začne docházet k transportu relativně "hluboké" termokliny od rovníku do vyšších zeměpisných šířek a hloubka termokliny se i zde začne snižovat. To všechno může vést k výraznému snížení hloubky termokliny ve východním rovníkovém Pacifiku a pokud se zde hloubka termokliny sníží na hodnoty menší, než je dlouhodobý průměr, může se vyvinout i situace, která je vlastně opakem teplé epizody El Niño (nazývaná La Niña); podnormální teploty vody ve východním rovníkovém Pacifiku, nadnormální teploty vody v západním rovníkovém Pacifiku, zesílení pasátů, zvýšení výstupných pohybů vzduchu nad západním Pacifikem a sestupných pohybů vzduchu nad východním Pacifikem a celkově zesílení Walkerovy cirkulace. Celý tento mechanismus, který je složen z prakticky nezpožděných kladných zpětných vazeb (rychlá reakce atmosféry na změny v oceánu), následovaných časově zpožděnými zápornými zpětnými vazbami (relativně pomalá reakce oceánu na změny v atmosféře, přizpůsobování se oceánu, přerozdělování hloubky termokliny). Nepravidelnosti v periodicitě celého jevu a v délce trvání jeho jednotlivých epizod pak lze přičíst působení náhodných (šumových) složek na celý tento systém a jeho zpětné vazby.

Vědci pro poměry v Pacifiku používají bezrozměrný číselný index SOI. Vypočítávají ho jako funkci z měsíčního nebo sezónního rozdílu tlaku vzduchu mezi Tahiti a Darwinem (město na severu Austrálie). Dlouhodobě záporné hodnoty indexu SOI jsou charakteristické pro epizodu El Niño, dlouhodobě kladné hodnoty pak pro epizodu La Niña. Během epizody El Niña v letech 1997 až 1998 byl SOI index záporný od března 1997 do dubna 1998.

Z grafu indexu SOI (South Oscillation Index) se dá zjistit, jak byly jednotlivé epizody El Niña (záporné hodnoty indexu SOI) a La Niñi (kladné hodnoty indexu SOI) dlouhé a silné. Čím jsou hodnoty indexu SOI nižší (El Niño) nebo naopak vyšší (La Niña), tím jsou epizody silnější. Je tedy zřejmé, že v letech 1982-1983 byla epizoda El Niño nejsilnější a v letech 1990-1995 nejdelší. Graf také ukazuje, že epizody El Niña a La Niñi jsou naprosto neperiodické.

VÝZNAMNÉ EPIZODY EL NIÑA V MINULOSTI

· Rok 1525:
Nejstarší historická zpráva o jevu El Niño v Peru.
· Rok 1789-1793:
El Niño měl za následek více než 600 000 mrtvých v Indii a způsobil krutý hlad v Jižní Americe.
· Rok 1990-1995:
Tři po sobě jdoucí epizody El Niña se spojily v nejdelší zaznamenaný výskyt tohoto klimatického jevu

JAK EL NIÑO OVLIVŇUJE KLIMATICKÉ PODMÍNKY?

ENSO (tedy El Niño i jižní oscilace) jsou sice jevy, lokalizované do oblasti rovníkového Pacifiku mezi Indonésií a pobřežím Jižní Ameriky, ale ovlivňují chování atmosféry i oceánu v daleko větším rozsahu. "Bohužel", v některých jiných oblastech (např. i v Evropě) je signál El Niño velice slabý a je do značné míry překryt klimatologickým šumem.
***(Ale podle nových výzkumů tomu zdaleka tak není. Například letošní katastrofické povodně ze srpna 2002 jsou toho důsledkem, tudíž se jev El Niño objevil i zde v Evropě v podobě katastrofálně ničivých povodní. A například v Indii, Korei a Austrálii jev El Niño zasáhl v podobě velikého sucha. V Indii byl hlad a bída, v Korei taktéž a v Austrálii okolo Sydney vypukly rozsáhlé pustošící požáry. S tímto jevem se ale setkalo i mrazivé Rusko, sice později, než Evropa, Asie a Austrálie (od Srpna 2002 ) ale také z těžkými následky. Zde se nedostatkem vláhy vysušila rašeliniště a ty zanedlouho postihly požáry, jejíchž následky poznali i obyvatelé Moskvy. A to není zdaleka vše…)***

Vodní pára je zdrojem energie v atmosféře. Tato energie se uvolňuje v oblastech s dlouhodobou vertikálně mohutnou konvekcí v tropech, kde přízemní vzduch vystupuje až do vysokých vrstev atmosféry. V oblastech s uvedenou konvekcí se také vyskytují deště. Každá odchylka od normálních sezónních podmínek vertikálně mohutné tropické konvekce ovlivní lokální srážky a vede k přerozdělení vstupu tropické energie do klimatického systému.

Oblasti, ve kterých dochází díky působení El Niña ke krátkodobým změnám klimatu. Například věčně suchá poušť Sechura se během epizody El Niño proměnila v druhé největší jezero v Peru o rozloze 5 000 kilometrů čtverečních. Naproti australské státy - Queensland, New South Wales a Victoria - postihla nevídaná sucha. V Melbourne byla voda na příděl. V Kanadě v zimě teploty překročily průměr o 3 stupně Celsia.

Slovníček pojmů

KONVEKCE

(z latinského convectio - přívod, dodávka)
Víceméně uspořádaný pohyb vzduchu ve svislém směru, při němž dochází k přesunu tepla a vodní páry v atmosféře. Nejčastěji se pod označením atmosférické konvekce rozumějí jen výstupné pohyby, ale v širším smyslu je nutné do konvekce zahrnout i současně probíhající kompenzační pohyby sestupné. Konvekce závisí na zvrstvení ovzduší a vzniká především z termických příčin během letních slunečných dnů, kdy dochází k silnému zahřívání nestejnorodého zemského povrchu, takže vznikají rozdíly v jeho teplotě (tzv. termická konvekce). Vzduch nad více ohřátými místy se od povrchu ohřívá a rozpíná, jeho hustota klesá, takže se stává lehčím než chladnější vzduch v jeho okolí. Takto vznikající "bubliny" teplejšího vzduchu začínají vystupovat do výšky, současně však na jejich místo klesá okolní chladnější vzduch. Horní hranice konvekce se mění v závislosti na povětrnostní situaci a roční době, můžeme však říci, že činí řádově stovky až tisíce metrů. Všude tam, kde se v přírodě setkáváme s výstupními pohyby vzduchu, které dosáhnou kondenzační hladiny, vznikají oblaky, popř. srážky.

PASÁT

(ze španělsko-arabského pasada - převoz, což s souvisí využitím pasátu k zámořským plavbám v do plachetnic)
Pravidelný vítr všeobecné cirkulace atmosféry, vanoucí po celý rok na obou polokoulích ze subtropických tlakových výší směrem k rovníkové brázdě nižšího tlaku vzduchu, tj. přibližně mezi 25° až 30° zeměpisné šířky a rovníkem. Toto proudění má na severní polokouli severovýchodní směr (NE pasát), na jižní polokouli jihovýchodní směr (SE pasát). Pasáty dominují nad oceány, kde jsou hlavní hybnou silou mořských proudů na obou stranách rovníku; na pevninách zasahují většinou pouze okraje. Silnější a souvislejší je pasát jižní polokoule; oblasti výskytu zabírají cca 20% její plochy. Šířka a poloha zóny pasátů se však mění v závislosti na roční době.
Pasáty sahají od zemského povrchu do výšky 0,5 až 2 km, kde jsou ohraničeny tzv. pasátovou inverzní teplotou, která zamezuje vývoji konvekce již v poměrně nízkých hladinách. Proto v oblasti pasátů převládá nad oceány většinou jasné a suché počasí. Na východních březích ostrovů a pobřeží pevnin, kde se uplatňuje vliv návětří, se však při pasátech vyskytují poměrně trvalé a vydatné pasátové deště.
Anglický název pasátů "trade winds" je poměrně často nesprávně překládán jako "obchodní větry". I když anglické obchodní loďstvo pasáty samozřejmě využívalo, název větrů pochází z námořnické fráze "to blow trade", znamenající vanout stále stejným směrem, která byla hovorově zkrácena na "trade".

TERMOKLINA

Relativně tenká vodní vrstva v moři, ve které dochází k rychlému poklesu teploty vody s hloubkou. Může být sezónní nebo permanentní. Termoklina odděluje studené hluboké vody od teplejších povrchových vod. Vyskytuje se také v termálně zvrstvených jezerech.

VŠEOBECNÁ CIRKULACE ATMOSFÉRY

Všeobecná cirkulace atmosféry je systém převládajících vzdušných proudů, které způsobují výměnu vzduchu mezi pólem a rovníkem. Tato cirkulace největšího měřítka je podmíněna teplotními rozdíly, způsobenými odlišnou intenzitou dopadajícího slunečního záření od rovníku k pólu, rotací Země (a s ní spojeným působením uchylující síly zemské rotace) a nestejnorodým povrchem Země (tj. rozdělením pevnin a oceánů). Součástí všeobecná cirkulace atmosféry jsou též pasáty a monzuny.