Впервые явление Эль-Ниньо открыли перуанские рыбаки в канун Рождества. Само название аномалии говорит за себя - с испанского оно означает «ребенок, который приходит на Рождество». Уже в дальнейшем ученые смогли определить специфику явления, его причины, а главное - последствия, подчас разрушительные для жителей тихоокеанского побережья. Профессор Дарья Гущина рассказывает об особенностях аномалии...

Откуда ветер дует?

- Что представляет собой Эль-Ниньо?

- Это природный феномен, для которого характерно аномальное повышение температуры поверхностного слоя воды в центральной и восточной зонах экваториальной части Тихого океана. Эта аномалия, как правило, продолжается от 8-9 месяцев до года и более. Известны случаи, когда Эль-Ниньо в тропиках Тихого океана продолжалось на протяжении почти двух лет. Средний период повторяемости — 4 года, но интервалы могут быть от 2 до 7 лет. Бывало, что и на протяжении 10 лет не наблюдалось ни одного явления Эль-Ниньо.
Если говорить о пространственном масштабе, то изначально термином Эль-Ниньо называли локальный феномен, наблюдающийся у берегов Перу, однако сейчас Эль-Ниньо называют аномалию планетарного масштаба, охватывающую весь тропический Тихий океан и вызывающую отклик во многих районах земного шара.
Зарождается явление в тропическом районе Тихого океана. Именно здесь оно оказывает наиболее сильное влияние на погодные и климатические условия, захватывая Австралию, Южную Америку и западное побережье Северной Америки, а также субтропические широты, оказывая влияние и на юго-восточную часть Евразии. Поскольку речь идет об аномальных условиях, которые возникают на территории десятка тысяч квадратных километров, то возросший поток тепла и влаги из океана в атмосферу распространяется достаточно быстро по всей планете. Поэтому так называемые дальние связи Эль-Ниньо прослеживаются в умеренных, субполярных и даже полярных широтах.
Аномальные потоки тепла и влаги, которые в атмосфере могут распространяться на далекие расстояния, вызывают отклонения в распределении атмосферного давления. А атмосферное давление связано с перемещением воздуха, проще говоря, ветром. «Откуда ветер дует?» — извечный вопрос человеческой цивилизации. Даже древние шаманы и мудрецы в попытке прогнозировать погоду ориентировались на ветра и воздушные течения. Они понимали, что именно перемещение воздуха во многом определяет условия погоды. Таким образом, аномалии атмосферного давления и связанные с ними аномалии циркуляции атмосферы, вызванные Эль-Ниньо, вызывают изменения погоды и климата и в умеренных широтах.

Страдают и рыба, и люди

- Влияет ли Эль-Ниньо на состояние климатической системы в том или ином районе Земли?

- Эль-Ниньо может приводить к изменениям атмосферного давления, из-за чего меняются воздушные потоки. Поэтому удаленное воздействие действительно существует. Между тем в умеренных широтах своя кухня погоды. Здесь хаотическая компонента, представленная циклонической деятельностью, то есть, постоянной сменой циклонов и антициклонов, во многом модифицирует сигнал Эль-Ниньо, идущий из тропиков.
Эль-Ниньо часто называют течением, а иногда и ураганом, что в корне неверно. Напомню, что Эль-Ниньо — это крупномасштабное потепление всего тропического Тихого океана. В среднем температура поверхности океана увеличивается на 1,5-2 градуса. Вроде бы не так уж и много. Важно то, что это потепление проявляется на площадях в десятки тысяч квадратных километров. Порой в отдельных районах температура увеличивается сразу на 5 градусов выше нормы, и в таком случае последствия бывают очень ощутимы.

- Когда впервые удалось зафиксировать это явление?

- Интересно, что явление обнаружили перуанские рыбаки. Дело в том, что западное побережье Южной Америки, где расположены Перу, Чили, Эквадор, омывают холодные воды Перуанского течения. Из-за циркуляции в атмосфере и в океане по восточной периферии субтропического антициклона ветры дуют все время от более высоких широт в направлении экватора, увлекая за собой и воды. Так образуются течения. На побережье Перу из более высоких широт приходит холодная вода, образуя район с аномально низкой температурой. Если сравнивать с соседними районами тропиков Тихого океана, температура на пять, а то и более градусов ниже. Поэтому в водах Перуанского течения прекрасно себя чувствуют киты, принося доход в экономику Чили и Перу, где организуют всевозможные туры. Но даже не это главное.
Холодные воды богаты планктоном, а планктон — это основная пища для рыбы. Поэтому в этих районах рыболовство — одна из важнейших отраслей экономики. Естественно, когда эта отлаженная система нарушается, то уменьшаются и уловы, экономика падает, а люди страдают. Так вот перуанские рыбаки в канун Рождества заметили потепление вод и снижение улова. Возможно, это даже их и радовало, поскольку они могли отдохнуть несколько дней на праздниках. Однако в дальнейшем стало понятно, что в отдельные годы потепление продолжается не неделю, не две и не месяц, а может длиться на протяжении года.


Конечно, перуанские рыбаки в начале XX в. не могли оценить пространственные размеры аномалии. Когда появились данные наблюдений, ученые обнаружили, что последствия Эль-Ниньо наблюдаются не только у берегов Южной Америки, а распространяются на весь Тихий океан.
Поскольку океан и атмосфера очень тесно связаны, а изменение температуры поверхности определяет изменение атмосферного давления, направления ветровых потоков тоже меняются. В условиях климатической нормы над большей частью тропической зоны Тихого океана господствует «классический» пассатный перенос воздушных масс с устойчивыми восточными ветрами, и только на западе Тихого океана, вблизи Индонезии и Северной Австралии, преобладают экваториальные западные ветры. Дуя с большим постоянством, пассаты нагоняют теплую воду на запад Тихого океана. Ветер воздействует на океаническую поверхность, и происходит отгон воды от побережья Южной Америки и нагон к западной части, к Австралии и Индонезии. Это приводит к очень интересному следствию — теплая вода накапливается на западе Тихого океана, а холодная на востоке.

- Почему?

- Во-первых, на температуру в восточной части влияет упомянутое холодное Перуанское течение, а во-вторых, действует закон сохранения массы. Если вода куда-то оттекает, то что-то должно это компенсировать. В качестве компенсации поднимается вода снизу, которая, конечно, более холодная.
А в годы Эль-Ниньо за счет потепления поверхности и изменения атмосферного давления пассаты ослабевают, а иногда и вовсе прекращают дуть. Их «заменяют» западные ветры. И дальше работают три механизма, которые способствуют развитию этого потепления.

Ливни и страшные засухи

- Тогда что способствует потеплению?

- Я бы выделила два основных механизма. Напомню, что пассаты ослабевают, а нагон теплой воды на запад уменьшается. Теплая вода начинает распространяться в обратном направлении. Она больше не удерживается пассатами на западе, и происходит горизонтальный перенос теплой воды с запада на восток, где и возникает Эль-Ниньо. Изначально ученые предполагали, что эта система прекрасно объясняется конструкцией: «Ветер дует — вода нагоняется, ветер не дует — вода оттекает обратно». Но подробные данные наблюдений показали, что эта формула не работает. Потому что на самом деле механизм более сложный и связан не столько с тем, что происходит на поверхности, но и с тем, что происходит на небольшой глубине.
Океан, по сути, двухслойный. Верхний слой — теплый и перемешанный, а температура практически не изменяется с глубиной. Дальше идет зона резкого скачка, где температура резко падает. Накопление теплой воды приводит к тому, что на западе такой слой располагается на глубине около 200 м, а на востоке на глубине 50 м. Получается некий наклон. В нормальных условиях он присутствует, а в условиях Эль-Ниньо наклона нет.
Если пассат пропадает не полностью, почему же тогда процесс развивается? Здесь как раз вступает в работу другой механизм. Вода все равно отгоняется от берегов, и ее «заменяет» вода снизу. Но если перемешанный слой стал намного толще, то и поднимающаяся вода будет уже не холодная, а теплая. В результате возникает огромное по масштабам потепление поверхностных вод.
Вообще, южноамериканское побережье Тихого океана очень сухое. Это уникальный климатический район на земном шаре, где вроде бы есть океан и облака, но осадков нет, а на побережье — пустыня. Из растительности — несчастные кактусы, которые как-то умудряются расти в таких условиях. Дело в том, что облака над холодным течением составляют тонкую прослойку и находятся на высоте 800-1000 м. Такие облака, пусть и выглядят очень страшно — серые, плотные, но не дают осадков. Однако, когда теплеет вода, эффект влияния холодного течения и наличия инверсии температуры (когда температура с высотой не падает, а повышается) пропадает, и тогда в этих районах могут формироваться мощные облака, приносящие ливневые осадки. А ливни на склонах Анд — это сели, оползни и катастрофа для населения, абсолютно не привыкшего к дождям. Например, в чилийском городе Ля-Серена, закрываются все государственные учреждения, школы, детские сады, когда несколько дней идет дождь.
Также Эль-Ниньо приводит к исчезновению планктона и соответственно рыбы, что сильно бьет по экономике государств.
На противоположной стороне, куда обыкновенно пассаты несут влагу — в Австралии, Индонезии — в годы Эль-Ниньо, наблюдаются страшнейшие засухи и пожары. Для Индонезии — одного из главных мировых поставщиков кофе — это огромные убытки. Неоднократно в годы Эль-Ниньо в Индонезии выгорали целые кофейные плантации.

- А что насчет больших ураганов, которые происходят в районе Северной и Южной Америки? Ответственно ли за это Эль-Ниньо или нет?

- Конечно, связь есть. Дело в том, что ураганы, они же тропические циклоны, формируются над водой, температура которой больше 27 градусов. Соответственно, в годы Эль-Ниньо, когда теплеет вся поверхность Тихого океана, площадь, занятая теплыми водами, увеличивается, а значит, расширяется район, где могут формироваться тропические циклоны. И в целом количество тропических циклонов, особенно в южной части Тихого океана, возрастает. Это гигантский вихрь, который сопровождается сильными ветрами, штормами и очень интенсивными осадками.

Переезд Эль-Ниньо

- Есть ли связь между Эль-Ниньо и климатическими изменениями?

- Оценить изменение Эль-Ниньо в будущем климате можно только на основании климатических моделей. Пока же точного прогноза об однонаправленном изменении Эль-Ниньо в будущем климате нет. Разные модели дают разные результаты, иногда с точностью до противоположных значений. С уверенностью можно сказать только одно: в будущем количество экстремальных Эль-Ниньо увеличится. Согласно некоторым моделям, увеличится также и его повторяемость.
Кстати, в 2000-х гг. выяснилось, что проявляется одна очень интересная вещь. Поскольку наблюдательные системы улучшались, ученые обнаружили, что Эль-Ниньо иногда происходит в другом районе — в центре Тихого океана.
Необходимо отметить, что аномальный сигнал от океана в атмосферу передается во многом за счет развития вертикального перемешивания или вертикальных потоков в процессе конвекции. Так вот в центре Тихого океана конвекция развивается и в нормальных условиях. Поэтому, когда появляется некоторая аномалия в центральных районах Тихого океана, она легко передается в атмосферу. А на востоке Тихого океана конвекция не развивается, там слишком холодная вода. Поэтому, даже когда Эль-Ниньо возникает, должно пройти какое-то время, пока будет преодолен порог, после чего начнет развиваться конвекция, и запустится передача сигнала в атмосферу.
То есть, даже если аномалия температуры поверхности в центре Тихого океана меньше, чем в случае восточного Эль-Ниньо, то последствия могут быть сопоставимы, поскольку эффект воздействия наступает быстрее. В начале считали, что «переезд» Эль-Ниньо произошел благодаря глобальному потеплению. Но благодаря детальному анализу выяснили, что бывали такие Эль-Ниньо и раньше.
Сегодня, несмотря на все усилия мирового научного сообщества и на совершенствование моделей, пока не удается предсказать Эль-Ниньо больше чем за 9 месяцев. Исследователи давно пытаются определить, что же является спусковым крючком Эль-Ниньо. Почему явление происходит то раз два года, то раз в семь или десять? Ученые уверены, что Эль-Ниньо возникает из-за появления западной аномалии ветра, которая, в свою очередь, связана с еще одним очень интересным явлением — колебанием Маддена–Джулиана.
Осцилляция развивается в Индийском и Тихом океанах. Эти колебания имеют вид чередующихся областей с усиленными и ослабленными осадками размером в 6000 и 12000 км соответственно. Система движется на восток со скоростью от 4 до 8 м/с над тёплыми районами Индийского и Тихого океанов. Явление возникает около африканского побережья и медленно перемещается на протяжении 30-60 дней, проходя через весь Индийский океан и вплоть до центра Тихого океана, где исчезает. Считается, что именно это явление вызывает более интенсивную западную аномалию ветра, которая создает аномалию в океане. Она движется к восточной части Тихого океана, где создаются условия Эль-Ниньо.
Проблема в том, что это колебание само по себе сложно прогнозировать. Однако если мы видим, что в марте-апреле появились сильные западные ветра, значит, спусковой крючок спущен, процесс начался, и через 9 месяцев можно ждать начала Эль-Ниньо.