Klimatická enigma zvaná El Niño

El Niño a globálne otepľovanie. Existuje prepojenie?

Z meteorologického hľadiska ide o najvýznamnejší atmosféricko-oceánsky fenomén, ktorý dokáže v čase svojho výskytu a vrcholenia meniť charakter počasia nad rozsiahlymi oblasťami sveta, pričom jeho vplyv sa ani zďaleka neobmedzuje len na regióny v okolí Tichého oceánu, v ktorom El Niño (Obr. 1) má svoj pôvod. Dnes už vieme, že vďaka tzv. diaľkovým atmosférickým prepojeniam a väzbám (tzv. „teleconnections“) dokáže El Niño ovplyvňovať počasie aj v tak vzdialených oblastiach, akými sú Európa či Arktída. Okrem toho, že s existenciou tohto fenoménu sa spája výskyt extrémnych poveternostných či klimatických anomálií na oboch stranách Pacifiku, od sucha v Austrálii a Indonézii až po intenzívne dažde v Peru, Bolívii či severnom Čile, El Niño má na svedomí aj dlhodobejšie následky. Roky s výskytom El Niña vždy totiž patrili k tým teplejším, prípadne rekordne teplým.

Ako je možné, že tento fenomén dokáže tak zásadne ovplyvňovať globálnu teplotu vzduchu? Klimatológov však zaujímajú aj ďalšie otázky, súvisiace najmä so zmenami výskytu a intenzity El Niña a jeho vzťahom s globálnou klimatickou zmenou. Súčasný výskum v tejto oblasti naznačuje, že aj napriek veľkým neistotám spojenými s predpoveďami budúceho vývoja, El Niño môže v podmienkach teplejšej klímy dosiahnuť nielen vyšších intenzít (vrátane extrémnejších prejavov a dôsledkov sprievodných javov), ale dokonca nadobudnúť status trvalého fenoménu.

Obr. 1: Meteorologické a klimatické prejavy a dôsledky najvýraznejšej oceánsko-atmosférickej oscilácie na Zemi, ENSO - mapka ukazuje rozloženie odchýlky teploty povrchu oceánov v dvoch extrémnych fázach ENSO (hore: stav El Niño; dole: stav La Niña; Zdroj)

Od pobrežia Peru a Ekvádoru je to naprieč šírym Pacifikom k indonézskemu súostroviu viac ako 17 tisíc kilometrov. Na vzdialenosti odpovedajúcej takmer polovici zemského obvodu nájdete iba oceán a atmosféru, ktoré tu medzi sebou od nepamäti vedú vzájomný "klimatický" dialóg. Ponad túto rozsiahlu oceánsku oblasť vanú od východu smerom na západ vytrvalé vetry (pasáty), ktoré ženú obrovské masy teplej vody k pobrežiu Ázie a Austrálie. Ide o jeden z najstabilnejších systémov vzdušného a morského prúdenia na Zemi, od ktorého závisí ekonomická prosperita na oboch protiľahlých brehoch Tichého oceánu. Peruánci majú svoje sardinky, lovené z chladných vôd neďaleko juhoamerického pobrežia, Indonézania zasa ryžové polia, bohato zavlažované pravidelnými dažďami, ktoré majú svoj pôvod nad teplými vodami západného Pacifiku.

Problémy sa však objavia v okamihu, keď stabilné východné vetry zoslabnú alebo sa dokonca otočia (Obr. 1 a 2). Vtedy namiesto toho, aby privádzali teplú morskú vodu k pobrežiu Ázie, ženú ju späť na východ. Týmto však príbeh nekončí. Spolu s obrovskými masami vody s teplotou až 30 stupňov Celzia sa presúvajú na východ aj husté kopovité oblaky, ktoré prinášajú výdatné dažde. Tie potom v púštnych oblastiach peruánskeho pobrežia spôsobujú rozsiahle a ničivé povodne s obrovskými socio-ekonomickými škodami. Teplá voda s nižším obsahom kyslíka a živín navyše vytláča z pobrežných vôd jeden z mála zdrojov miestnej obživy – sardinky.

Obr. 2: Zjednodušená schéma Walkerovej cirkulácie v blízkosti rovníka v podmienkach bez výskytu (hore) a s výskytom El Niña (v strede) a La Niñe (dole; Zdroj)

Video 1: Vysvetlenie toho, čo je El Niño/La Niña a ako oba fenomény vznikajú v priestore Tichého oceánu; ďalšie, podrobnejšie vysvetlenie je možné nájsť napríklad na stránkach NASA (Credit: MetOffice)

Problémov nie je ušetrená ani opačná strana oceánu. V Indonézii a Austrálii chýbajúce dažde spôsobujú sucho, neúrodu a rozsiahle požiare. A aby toho nebolo málo, dôsledky sa s odstupom času prejavujú aj vo vzdialenejších oblastiach Zeme, v Európe či dokonca Arktíde (Obr. 3). Tento neobvyklý atmosféricko-oceánsky fenomén sa objavuje dva až trikrát za desaťročie a zvykne vrcholiť v období okolo Vianoc. Aj preto dostal meno El Niño (malý chlapček alebo jezuliatko).

Objavil sa nakoniec aj tento rok, síce neskôr ako sa predpokladalo, no podľa všetkého môže trvať dlhšie než je pre tento fenomén zvyčajné (Obr. 4). Aj keď minuloročná predpoveď hovorila o veľmi silnom El Niñu, dnes sa zdá, že jeho vplyv na globálne počasie nakoniec nebude tak výrazný. V prípade El Niña sa však s takýmto zjednodušeným tvrdením nemožno celkom uspokojiť, keďže ani zďaleka nejde o fenomén trvajúci jeden či dva mesiace a počasie nakoniec nie je to jediné, čo El Niño dokáže ovplyvniť.

V hre je totiž zásadnejšia skutočnosť, než len to, či niekde v Spojených štátoch alebo Peru bude viac alebo menej pršať. Rekordne teplé oceány, ktoré aj bez priamej pomoci El Niña dopomohli posunúť globálnu teplotu v minulom roku na nové historické maximum, budú mať v roku 2015 pravdepodobne rovnaký, prípadne ešte výraznejší účinok. Inak povedané, je dosť pravdepodobné, že tento rok bude minimálne rovnako teplý ako ten predošlý. A to bude mať svoje dôsledky. 

Obr. 3: Časový a priestorový výskyt dôsledkov El Niña na teplotné (hore) a zrážkové (dole) pomery v jednotlivých regiónoch sveta (Zdroj)

Obr. 4: Výhľad predpokladaného vývoja odchýlok teploty oceánu v oblasti centrálneho Pacifiku (oblasti NINO3.4) podľa NOAA modelu CFSv2 (Zdroj)

Prečo prišlo El Niño tento rok neskôr?

Zvláštnosťou tohtoročného El Niña je aj fakt, že prišlo s pomerne výrazným oneskorením a zatiaľ sa prejavuje len v priestore centrálneho Pacifiku. To znamená, že skôr pripomína typ El Niña, ktoré sa v meteorologickom žargóne označuje ako „Modoki“ (tzv. Centrálnopacifické El Niño; Obr. 5). Ak by sa na tomto stave do leta nič nezmenilo a El Niño by neprerástlo do svojho „východopacifického“ módu, nemožno očakávať žiadne zásadnejšie zmeny v charaktere počasia na severnej pologuli. Zvlášť západ a juhozápad Spojeným štátov, ktoré si od príchodu El Niña sľubovali príchod toľko očakávaného dažďa, vyjdú zrejme naprázdno. Ďalším špecifikom El Niña 2015 je aj neobvykle dlhá doba jeho formovania. Tento pomerne pozvoľný vývoj, ktorý miatol všetkých odborníkov na problematiku ENSO už od apríla 2014, bol nakoniec aj najväčšou záhadou minulého roka. El Niño si tak doslova vyslúžilo označenie „klimatická enigma“. Dnes už tak trochu tušíme, čo tento nezvyčajný vývoj spôsobilo. Bola to veľmi pomalá odozva atmosféry na abnormálne vysoké teploty Pacifiku v jeho centrálnej a v menšej miere aj východnej časti. Tie pretrvávajú v tejto oblasti už od septembra 2014, no atmosféra prostredníctvom slabnúcej pasátovej cirkulácie zareagovala až začiatkom tohto roku (ide o takmer 5-mesačné oneskorenie, čo je neobvyklé). Dôvodom oneskorenej reakcie atmosféry bol pravdepodobne fakt, že Pacifik bol v priebehu minulého roka veľmi teplý takmer všade, čo znamená, že ani významné oteplenie v jeho centrálnej a východnej časti, čo budilo dojem, že sa blíži ďalšie El Niño, nakoniec neviedlo k zásadnejšej prestavbe tlakového poľa a teda ani zoslabnutiu východných pasátov. Ak by k tomu došlo, príchod El Niña by bol razantnejší a mohol by viac „konkurovať“ extrémnemu El Niñu z rokov 1997/98.

Ak by súčasné El Niño pretrvalo dlhšie ako rok, čo je podľa súčasných predpokladov možné, mohlo by odštartovať novú etapu ešte rýchlejšieho otepľovania planéty (a to aj v súvislosti s príchodom pozitívnej fázy Pacifickej dekádnej oscilácie "PDO"). Aj keď El Niño globálne otepľovanie priamo nespôsobuje, z fyzikálneho princípu jeho fungovania dokáže ovplyvniť jednu podstatnú vec. A tou je spôsob a rýchlosť, akými oceány uvoľňujú teplo do atmosféry, ktoré sa v nich hromadilo v priebehu predchádzajúcich rokov. Nie je preto žiadnym prekvapením, že roky s výskytom El Niña sú globálne veľmi teplé.

Obr. 5: (hore) Priestorové rozloženie odchýlok teploty povrchu oceánov začiatkom marca 2015 poukazovalo na významný nárast teploty v oblasti centrálneho Pacifiku - červený rámček (Zdroj); (dole) schéma rozdielu medzi "klasickým" a "Modoki" typom El Niña a La Niñe (Zdroj) 

Zatiaľ čo vplyv a dôsledky El Niña na počasie a klímu vo svete sú dnes už pomerne dobre preskúmané, to isté neplatí o vplyve meniacej sa globálnej klímy na tento fenomén. Ako často a s akou silou sa El Niño (prípadne aj La Niña) bude objavovať v budúcnosti v podmienkach pokračujúceho otepľovania? Súčasný výskum prináša zatiaľ nejednoznačné výsledky. Jedna skupina odborníkov zastáva názor, že El Niño môže byť v podmienkach teplejšej klímy nielen extrémnejšie, a to hlavne z pohľadu svojich dôsledkov, ale dokonca môže nadobudnúť status trvalého fenoménu. Nie všetci odborníci však s týmito závermi úplne súhlasia.

Odpovedať na otázku, či globálne otepľovanie v budúcnosti zásadne ovplyvní výskyt El Niña, ako aj jeho silu a závažnosť prejavov v konkrétnych regiónoch, je pomerne zložité. Hoci analýzy historických údajov naznačujú, že frekvencia a sila El Niña v priebehu 20. storočia vzrástla približne o 20 %, no súčasne sa zatiaľ nepotvrdila užšia spojitosť medzi výskytom extrémne silného El Niña a obdobiami vyššej globálnej teploty vzduchu. To ale nevylučuje pravdepodobnosť toho, že by v dôsledku rastúcej teploty oceánov a atmosféry nemohlo dôjsť k prekročeniu kritickej prahovej hodnoty, ktorá by znamenala zásadnú zmenu fungovania a režimu El Niña.

Na túto možnosť upozorňuje viacero štúdií, ktoré opierajú svoje výsledky o modelovanie El Niña ako fyzikálneho mechanizmu, ktorým sa tropické oceány veľmi efektívne zbavujú prebytočného tepla a šíria ho do atmosféry. V prípade, že modelové simulácie reálne odrážajú zmeny teploty atmosféry a oceánov, a to aj v podmienkach rastúcej koncentrácie skleníkových plynov, výsledky naznačujú, že prípady extrémne silného El Niña budú v podmienkach teplejšej klímy približne dvojnásobne častejšie ako dnes.

Obr. 6: V oblastiach ako Austrália či Indonézia môže častejšie a intenzívnejšie El Niño znamenať aj častejšie a dlhšie trvajúce obdobia extrémneho sucha (Zdroj)

Mechanizmus prepojenia El Niña a globálneho otepľovania by pravdepodobne spočíval v tom, že rýchlejšie otepľovanie atmosféry a povrchových vôd vo východnom Pacifiku prinesie zvýšený výskyt atmosférickej konvekcie (vzostupného prúdenia vlhkého vzduchu) a teda aj zosilnenie El Niña a zároveň jeho trvalejší charakter.

Dôsledky by boli pritom obrovské. Stačí si uvedomiť, že v rokoch 1997-98 spôsobilo mimoriadne silné El Niño celkové ekonomické škody v hodnote 35 až 45 miliárd dolárov, a čo je ešte dôležitejšie, odhadom až 23 tisíc obetí na ľudských životoch. Treba však poznamenať, že ani závery týchto štúdií nie sú konečné. Niektoré ďalšie štúdie totiž naznačujú, že tak ako sa bude v budúcnosti vyskytovať častejšie a extrémnejšie El Niño, s rovnakou, ak nie vyššou pravdepodobnosťou bude dochádzať aj k opačnému a rovnako závažnému extrému, La Niñe.

Súvisiaci článok: Fyzikálne príčiny „spomalenia“ atmosférického otepľovania.

Mgr. Jozef Pecho (Ústav fyziky atmosféry AV ČR, v.v.i., Oddelenie klimatológie, Boční II 1401, 141 31 Praha 4, Česká republika),

Mgr. Alexander Ač, PhD. (Centrum výskumu globálnej zmeny AV ČR, v.v.i., Bělidla 986/4a, 603 00 Brno, Česká republika).

Čo by vás ešte mohlo zaujímať:

El Niño a koralové útesy

Pri hodnotení dôsledkov El Niña nie je možné nespomenúť jeho vplyv na koralové útesy a predovšetkým ich tvorcov – koraly. Koralové útesy možno bez preháňania označiť za tropické lesy oceánov. Žije tu viac ako polovica všetkých morských druhov, takže vlastne ide o akési „oázy života“ v púštnom oceáne. Bez koralových útesov by bola celková produktivita a biologická kapacita oceánov neporovnateľne nižšia. S pribúdajúcimi vedeckým poznatkami sa ukazuje, že koraly sú vo všeobecnosti citlivejšie na zmeny teploty v oceánoch, ako sa zdá na prvý pohľad. Len roku 1998, kedy planéta zažila najsilnejšie novodobé El Niño, stratil svet približne 16 % plochy koralov. Niektoré oblasti, ako napríklad Maledivy stratili až 90 % koralov. Ide o jav známy ako „bielenie“ koralov (angl. „coral bleaching“), a dochádza k nemu, keď je povrchová teplota oceánu príliš vysoká. Keď voda v dostatočne krátkom čase znovu klesne, živočích sa do svojej schránky môže znovu vrátiť a koral získa svoju pôvodnú schránku. Problém nastáva vtedy, keď je teplota vody vysoká príliš dlhú dobu.

Rýchle zmeny, ktoré v nadchádzajúcich desaťročiach v oceánoch očakávame, El Niño v kombinácii s okysľovaním oceánov (teda ich klesajúcim pH, ako dôsledok rastu obsahu CO2 v atmosfére) a ďalšími negatívnymi javmi ako znečisťovanie, môže spôsobiť vyhynutie väčšiny druhov koralov. Už dnes čelia koraly celosvetovému vymieraniu a podľa odhadu odborníkov sme už nenávratne stratili takmer pätinu rozlohy koralov. V priebehu nasledujúcich 20 rokov bude ohrozených až 60 % koralov, a do polovice tohto storočia budú ohrozené prakticky všetky koraly. Aktuálne vedecké poznatky hovoria, že ak sa globálna teplota zvýši o viac ako 1,5 °C oproti obdobiu pred priemyselnou revolúciou (čo je v súčasnosti ešte nižší ako medzinárodne uznávaný, a treba dodať že v súčasnej situácii ťažko dosiahnuteľný, limit oteplenia pod 2 °C), svet by nenávratne stratil viac ako 90 % rozlohy koralových útesov, a to už možno do roku 2050. Zatiaľ nie je úplne pochopený mechanizmus, akým rast teplôt oceánov koraly poškodzuje, je však isté, že pokračovaním ich otepľovania a so stále výraznejšími dopadmi počas El Niña, sú koraly skôr či neskôr odsúdené na zánik. Schopné budú prežiť len tie najprispôsobivejšie druhy. Nie je teda preto príliš prekvapivé, že podľa mnohých popredných morských biológov a expertov na koraly, budúcnosť týchto obyvateľov a konštruktérov oáz v oceánoch nevyzerá ružovo. 

    

El Niño a potravinová bezpečnosť

Keďže fenomén El Niña je spojený s mnohými prejavmi extrémneho počasia, prepojenie na potravinovú bezpečnosť je zrejmá. Uvedomujú si ju aj vlády krajín, ktoré môžu byť postihnuté najviac. Hrozí totiž, že ak by poľnohospodári  zostali na dôsledky extrémov nepripravení, rast cien potravín by mohol dosiahnuť úrovne, ktorá by postačovala na spustenie potravinových nepokojov. Poučenie z nedávnej minulosti počas finančnej krízy máme ešte v živej pamäti. Vieme, že spolu s rastom cien potravín na svetových trhoch výrazne narastá aj počet potravinových nepokojov a zvyšuje sa výskyt konfliktov. Túto skutočnosť si začínajú uvedomovať aj politici. Napríklad vláda v Indonézii vydala špeciálne kalendáre pre farmárov, ktoré upozorňujú na včasné siatie úrody, Malajzia spolu s Filipínami spoločne pracujú na zabezpečení dostatočných zdrojov vody, kým v Indii sa snažia hromadiť zásoby potravín. Zdá sa, že niekedy padajú varovania vedcov na úrodnú pôdu. 

Sucho v dôsledku El Niña z roku 2007 prispelo k rekordnému rastu ceny ryže v nasledujúcom roku, čo postačilo na spustenie potravinových nepokojov v Egypte, Kamerune, či Haiti. Posledné, slabšie El Niño v rokoch 2009-10 viedlo v Indii k 40-ročnému suchu, znížilo výnosy ryže a znamenalo najvyššie ceny cukru za posledných takmer 30 rokov. 

Opatrenia na šetrenie vodou, moderné spôsoby poľnohospodárstva a vysádzanie odrôd ryže odolnejších voči suchu, ako aj zlepšenie praktík rybolovu, to všetko sú mechanizmy, ako sa ľudia v postihnutých oblastiach snažia dôsledky suchšieho počasia minimalizovať. Výhodou oproti situácii v roku 2009 je, že globálne zásoby ryže vzrástli, čo by prípadné dôsledky malo takisto zmierniť. V Malajzii vláda zriadila výbor pre krízové hospodárenie s vodou, podporuje priemysel v používaní podzemnej a recyklovanej vody, ako aj zvýšenie kapacity zásobníkov na vodu. 

 

El Niño, extrémy počasia a vojnové konflikty

V literatúre existuje množstvo vedeckých poznatkov a štúdií, ktoré rozoberajú vzťah medzi fungovaním ľudských spoločností a extrémnym počasím. Z histórie vieme, že v niektorých prípadoch podnebie a počasie dokonca zohrávalo rozhodujúci úlohu pri úspechoch a kolapsoch celých civilizácií. Vedci sa zhodujú v tom, že klimaticky stabilné obdobie Holocénu, teda posledných približne 11 tisíc rokov, je nevyhnutný predpoklad pre existenciu tak zložitej a globálnej civilizácie, v akej žijeme dnes. Čo teda môžeme očakávať do budúcna? 

Najprv sa pozrime na historický kontext. Biológ Jared Diamond vo svojej vynikajúcej knihe "Kolaps" ukazuje na mnohých konkrétnych príkladoch z najrozličnejších období a oblastí sveta, že pád aj veľmi vyspelých civilizácií je takmer vždy spojený s dostupnosťou prírodných zdrojov a jedla. Pri nevhodných podmienkach, napríklad dlhotrvajúcemu suchu, sa ľudia buď musia presunúť na vhodnejšie stanovisko, alebo ich populácia poklesne, tak ako sa to stalo v prípade Mayskej kultúry. Existujú aj ďalšie príklady. Analýza zaoberajúca sa históriou vojenských konfliktov za posledných 1500 rokov v Číne ukázala, že počas neobvykle studených období sprevádzaných neúrodami, došlo vždy ku zvýšeniu nepokojov a násilia. V súčasnosti vedci považujú sucho prinajmenšom ako komplikujúci faktor pri konflikte v Dárfure a občianskej vojne v Sýrii, ktorý si dodnes vyžiadal už takmer 200 000 ľudských životov. V roku 2011 bola publikovaná štúdia, podľa ktorej prispelo El Niño ku vzniku až 50 z celkovo 250 konfliktov (teda jednej pätiny) v rokoch 1950 až 2004. Ide o dôsledok horúcich a suchých podmienok v tropických krajinách a následnému prepuknutiu násilia v krajinách od Južného Sudánu až po Indonéziu či Peru. 

V rokoch El Niña sa riziko konfliktu v postihnutých krajinách zvyšuje z 3 na 6 %, zatiaľ čo krajiny, kde sa jeho dôsledky neprejavujú, podobnú tendenciu neukazujú. Pritom nie je príliš dôležité, či v krajine je demokracia, chudoba, alebo vysoká populácia. Možno však povedať, že menej rozvinuté krajiny upadnú do chaosu jednoduchšie. Kombinácia súčasného vplyvu na geopolitickú bezpečnosť a vznik konfliktov a predpoklady o náraste intenzity El Niña teda naznačuje zrejmý trend: budúcnosť bude menej bezpečná a viac neistá.

Zdroje

Effects of El Niño on world weather

http://www.knmi.nl/research/global_climate/enso/effects/ 

The Walker Circulation: ENSO's atmospheric buddy

http://www.climate.gov/news-features/blogs/enso/walker-circulation-ensos-atmospheric-buddy 

ENSO impacts

http://www.metoffice.gov.uk/research/climate/seasonal-to-decadal/gpc-outlooks/el-nino-la-nina/ENSO-impacts 

EN... SO?

http://www.climate.gov/news-features/blogs/enso/en-so

El Nino - Southern Oscillation
http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/precip/CWlink/MJO/enso.shtml
NOAA: Elusive El Niño arrives
http://www.noaanews.noaa.gov/stories2015/20150305-noaa-advisory-elnino-arrives.html
Global warming and the El Niño Southern Oscillation
http://www.skepticalscience.com/el-nino-southern-oscillation.htm
March 2015 ENSO discussion: El Niño is here
http://www.climate.gov/news-features/blogs/enso/march-2015-enso-discussion-el-ni%C3%B1o-here
Were Model Predictions of El Niño a Big Bust? 
http://www.climate.gov/news-features/blogs/enso/were-model-predictions-el-ni%C3%B1o-big-bust
Why are there so many ENSO indexes, instead of just one?
http://www.climate.gov/news-features/blogs/enso/why-are-there-so-many-enso-indexes-instead-just-one
ENSO + Climate Change = Headache
http://www.climate.gov/news-features/blogs/enso/enso-climate-change-headache
Climate Change and ENSO: Take 2
http://www.climate.gov/news-features/blogs/enso/climate-change-and-enso-take-2
El Niño and global warming
http://www.euronet.nl/users/e_wesker/elninow.html 
El Nino/La Nina Update (WMO)
https://www.wmo.int/media/sites/default/files/WMO_ENLN_Update_Mar2015.pdf 
The 1990–1995 El Niño-Southern Oscillation Event: Longest on Record
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/95GL03602/abstract
Weakening of tropical Pacific atmospheric circulation due to anthropogenic forcing
http://www.nature.com/nature/journal/v441/n7089/full/nature04744.html
Twentieth century Walker Circulation change: data analysis and model experiments
http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00382-011-1047-8
Detectability of Changes in the Walker Circulation in Response to Global Warming
http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/JCLI-D-12-00531.1
Highly Variable El Niño–Southern Oscillation Throughout the Holocene
http://www.sciencemag.org/content/339/6115/67.abstract
Recent multidecadal strengthening of the Walker circulation across the tropical Pacific
http://www.nature.com/nclimate/journal/v3/n6/full/nclimate1840.html

El Niño and Global Warming

El Niño and global warming
http://www.realclimate.org/index.php/archives/2006/05/el-nino-global-warming/

Increasing frequency of extreme El Niño events due to greenhouse warming
http://www.nature.com/nclimate/journal/v4/n2/full/nclimate2100.html
El Niño/Southern Oscillation response to global warming
http://www.pnas.org/content/106/49/20578.full

Fyzikálne príčiny „spomalenia“ atmosférického otepľovania

Zvýšený tok tepla do hlbších častí oceánov sa čoraz viac ukazuje ako hlavná príčina spomalenia otepľovania

Koncom septembra tohto roku vyšla zatiaľ posledná správa IPCC. Na viac ako dve tisíc stránkach sa môžete dočítate napríklad o tom, že naša planéta sa v súčasnosti stále viac a viac otepľuje, ľadovce sa bezprecedentným tempom roztápajú a hladina oceánov rastie rýchlejšie, než kedykoľvek v ľudskej histórii. Pozorný čitateľ si dokonca všimne aj to, že medzivládny panel mierne znížil odhady budúceho vývoja globálnej teploty. Možno kvôli tomu, aby v očiach verejnosti pôsobil serióznejšie, a možno aj preto, aby jeho predstavitelia neboli vnímaní ako alarmisti, ponúkajúci výhradne len katastrofické vízie  najbližšej budúcnosti. Média však odbornému obsahu správy venovali len minimálnu pozornosť. Upriamili ju zato na iný, trochu kontroverznejší problém. A to, prečo sa globálne otepľovanie v posledných asi 15 rokoch "spomalilo". 

Žiaľ kvôli hlbokému nepochopeniu fyzikálnym príčin tohto javu, informácia poslúžila mnohým skeptikom ako pádny argument pre absolútne chybné tvrdenie, že klimatická zmena sa zastavila. Faktom je, že rast globálnej teploty sa v poslednom desaťročí skutočne spomalil (Obr. 1 a 2), nie však tak zásadne ako sa pôvodne predpokladalo. (Problémom je aj to, že "spomalenie" je vizuálne umocnené hlavne veľmi teplým rokom 1998) Ako ukazuje aj jedna z posledných štúdií (Cowtan a Way 2013), rýchlosť otepľovania od roku 1997 stále zásadne podhodnocujeme, a to najmä kvôli absencii meraní povrchovej teploty v oblasti Arktídy, ktorá sa v období posledných dvoch desaťročí otepľuje minimálne dvoj až trojnásobným tempom v porovnaní s globálnym priemerom. (Cowtan a Way vo svojom príspevku navrhli vylepšené spôsoby priestorovej extrapolácie údajov pomocou družicových odhadov teploty aj v oblastiach, z ktorých nemáme žiadne spoľahlivé merania povrchovej teploty, zvlásť v oblastiach oceánov)

Obr. 1: Dlhodobý vývoj priemernej globálnej teploty atmosféry nad pevninami (červená; CRUTEM4), oceánmi (modrá; HadSST3) a pevninami & oceánmi kombinovane (čierna; HadCRUT4) v období 1880-2012 - ako odchýlky od normálu 1961-1990; zelená krivka predstavuje vývoj obsahu tepla v oceánoch vo vrstve 0-800 m v období 1951-2012 - ako odchýlky od priemeru 1951-2006; modrá krivka reprezentuje rast hladiny oceánov (podľa Church & White 2011), krivky v dolnej časti predstavujú 9-ročný kĺzavý priemer globálnej teploty a obsahu tepla v oceánoch (Zdroj: Met Office)

Ako napríklad uvádza aj Cowtan a Way, toto pomerne nevýrazné spomalenie sa týka zatiaľ len krátkeho obdobia (zatiaľ štatisticky nevýznamné) a obmedzuje sa len na atmosféru, v ktorej sme schopní registrovať asi len 2 % celkového oteplenia klimatického systému Zeme. Naproti tomu, oceány v otepľovaní nepoľavili, práve naopak, akumulujú teplo stále rýchlejšie, čo je dôkazom toho, že otepľovania stále pokračuje, dokonca sa dá povedať, že sa od roku 2000 zrýchľuje. Vzhľadom na krátkosť obdobia, nevýraznosť spomalenia, ako aj jeho štatistickú nevýznamnosť, je obdobie po roku 1998 možné vnímať len akúsi krátkodobú fluktuáciu (kolísanie) globálnej teploty, ktorá zatiaľ o zmene rýchlosti otepľovania a klimatickej zmeny nevypovedá nič podstatné. Ako však uvedieme aj ďalej, veľmi zaujímavé sú príčiny tejto fluktuácie, ktorých podstatou sú fyzikálne procesy výmeny tepla medzi atmosférou a oceánmi. 

O tom, že globálne oceány, a predovšetkým tropický Pacifik, zohrali pri spomalení atmosférického otepľovania zásadnú úlohu, máme dnes čoraz viac konkrétnych indícií. Tie poukazujú napríklad aj na to, že kvôli intenzívnejšej atmosférickej cirkulácii nad tropickým Pacifikom (hlavným prejavom je častejší výskyt chladnej fázy ENSO – La Niña od roku 1998) a negatívnej fáze Pacifickej dekádnej oscilácie (PDO) sa približne 30 % „prebytočného“ tepla, generovaného silnejším skleníkovým efektom atmosféry, zabudovalo v poslednom desaťročí do hlbších častí oceánov (v hĺbkach viac ako 700 metrov). Ak teda niekto hovorí o spomalení klimatickej zmeny, dopúšťa sa tak zásadnej „nepresnosti“, keďže jednoducho ignoruje 98 % oteplenia, ktoré je možné v súčasnosti pozorovať nielen v oceánoch, ale napríklad aj v Arktíde. Okrem toho, na globálne a regionálnej úrovni bolo možné v poslednom desaťročí pozorovať aj celý rad ďalších varovných signálov potvrdzujúcich fakt, že klimatická zmena v žiadnom prípade nespomalila. Rýchlejší ústup polárneho morského zaľadnenia v Arktíde, akcelerácia stúpania hladiny oceánov, ale nakoniec aj objektívny fakt, že v poslednej dekáde sme stále viacej konfrontovaní s väčšou extremitou počasia, sú len zlomkami z veľkého rozsahu týchto prejavov.

Nech už úmysly klimaskeptikov sú akékoľvek, spomalenie atmosférických prejavov otepľovania predstavujú veľmi zaujímavý fyzikálny „problém“, ktorého podstatu sa pokúsila vysvetliť aj dvojica autorov – Kevin E. Trenberth a John T. Fasullo – vo svojom najnovšom príspevku zverejnenom v špeciálnom čísle časopisu Americkej geofyzikálnej únie (AGU Earth´s future; An apparent hiatus in global warming?). Ich závery o možných príčinách tohto javu sú pritom konzistentné so zisteniami a oficiálnymi vyjadreniami britskej Met Office publikovanými už skôr v priebehu tohto roka.

Obr. 2: (hore) Vývoj globálnej teploty vyjadrený ako odchýlka ročnej T [°C] od dlhodobého priemeru 1900-1949 podľa viacerých zdrojov: NOAA, GISS NASA, HadCRU a ERA-I (Zdroj: Trenberth & Way 2013); (dole) aj takto by mohol vyzerať vývoj globálnej teploty v priebehu 21. storočia - ide o výsledok simulácie pomocou modelu MRI (ide o jeden z ensemblových členov CMIP3 modelov použitých v rámci 4. správy IPCC z roku 2007) - ako vidieť aj modely počítajú v rámci dlhodobejšieho scenára s krátkodobými obdobiami, kedy globálna teplota rastie len minimálne (Zdroj)

Poďme ale k základným faktom. Na Obr. 1 je možné vidieť súčasné spomalenie otepľovania v historickom kontexte vývoja globálnej teploty, obsahu tepla a výšky hladiny oceánov od roku 1880 (obdobie spomalenia je zvýraznené sivým vertikálnym pruhom). Ako vidieť z priebehu globálnej teploty v hornej časti obrázku, spomalenie je výraznejšie nad oceánmi ako nad pevninami, a súčasne je sprevádzané „masívnym“ nárastom obsahu tepla oceánov v hornej 800-metrovej vrstve. Ako ale ukazuje aj Obr. 3, v hlbších častiach oceánov je tento nárast dokonca ešte výraznejší a rýchlejší (v hĺbkach pod 700 m). (Na okraj len pripomínam, že podobné obdobie spomalenia rastu globálnej teploty možno vidieť aj medzi rokmi 1940 a 1970, ktoré bolo výsledkom nielen rastúcej prašnosti atmosféry v dôsledku veľkého priemyselného znečistenia tuhými aerosólmi, ale aj negatívnej fázy PDO) Všimnite si pritom, že výsledný priemer globálnej teploty (čierna) je výraznejšie ovplyvnený vývojom teploty nad oceánmi, a zmeny vývoja teploty pevnín reflektuje len minimálne (Obr. 1).

Obr. 3: Vývoj obsahu tepla v hĺbkach do 700 metrov a hlbšie podľa reanalýzy ORAS4 [10²² J] v období 1980-2010 - nárast akumulácie tepla vo väčších hĺbkach je zjavný najmä po roku 2000  (Zdroj: Trenberth & Way 2013)

Ako je teda možné, že o vývoji globálnej teploty rozhodujú viacej procesy odohrávajúce sa v oceánoch ako na pevninách? Odpoveď je v tomto prípade veľmi jednoduchá a vyplýva z prostého faktu, že oceány tvoria viac ako 70 % plochy planéty, a tropický Pacifik je jednou z jej najrozsiahlejších oblastí (~30 %). Akonáhle sa teda zmení priestorové pole teploty povrchových vrstiev oceánu tejto oblasti, okamžite sa to prejaví nielen v ostatných častiach sveta (výskyt poveternostných anomálií), ale v konečnom dôsledku to vplyvní aj výsledný pokles alebo nárast globálneho priemeru teploty. Zvlášť zjavné to je pri veľmi silných fenoménoch El Niña, resp. La Niñe, ktoré majú tendenciu zvyšovať, resp. znižovať globálnu teplotu (pozri časť o atmosférických osciláciách v rámčeku pod textom).

Obr. 4: Pacifická dekádna oscilácia v poli priemernej teploty oceánov a dlhodobý vývoj jej štandardizovaného indexu v období 1900-2013 (Zdroj: Trenberth & Way 2013)

Obr. 5: (hore) Rozdiel priemernej povrchovej teploty pevnín a oceánov medzi obdobiami 1999-2012 a 1976-1998 - pole teploty signalizuje výrazne ochladzovanie v oblasti centrálneho a východného Pacifiku (Zdroj: Trenberth & Way 2013); (dole) simulované (HadCM3, HadGEM1, HadGEM2) a pozorované trendy povrchovej teploty v priebehu obdobia 2002-2011 (Zdroj: Met Office)

Podľa Trenberth & Fusallo 2013 sa celý Pacifik po veľmi silnom El Niñu z rokov 1997-98 dostal do nového cirkulačného režimu, v ktorom veľmi nápadne dominuje chladná fáza ENSO (La Niña) fungujúca na pozadí negatívnej fázy PDO (Obr. 4). (Veľmi pravdepodobné je aj to, že El Niño v rokoch 1997-98 nakoniec viedlo aj k zmene PDO režimu, z pozitívnej do negatívnej fázy) Synchrónny výskyt oboch oscilačných módov mal za následok jeden veľmi pozoruhodný, no predvídateľný dôsledok – východný a centrálny Pacifik boli jedinými oblasťami na Zemi, ktoré sa v období rokov 1999-2012 neotepľovali (Obr. 5). 

Ako ukazuje aj ďalší Obr. 6, hlavnou príčinou bola v tomto období intenzívnejšia pasátová cirkulácia, ktorá prispela k výraznej akumulácii teplej tropickej vody v západnom Pacifiku, pri východných brehoch Ázie a Indonézie. V dôsledku tohto prúdenia prenikli do centrálnej a východnej časti Tichého oceánu chladnejšie hlbinné vody, čoho následkom bolo výrazné zníženie teploty povrchu oceánu v tomto regióne. To však nie je všetko. Intenzívnejšia cirkulácia pasátov mala nakoniec za následok (okrem zmeny priestorového poľa teploty) aj v to, že v celej západnej časti Pacifiku sa teplá povrchová voda začala „ponárať“ do väčších hĺbok (čoho prejavom bol aj pokles termoklíny). Tým sa do hlbších vrstiev oceánu dostávalo viac tepla (energie), ktoré sa tu akumulovalo. Na Obr. 7 je to každopádne vidieť v podobe vyšších hodnôt obsahu tepla v hĺbkach 0-700 metrov východne od Filipín či ostrova Papua Nová Guinea (podobne aj v severnom Atlantiku). Zdá sa tiež, že silnejšia tropická cirkulácia nakoniec prispela aj k nápadným zmenám cirkulačných podmienok v miernych šírkach na severnej pologuli, kde v uvedenom období výrazne dominovala, najmä v zime, negatívna fáza Severoatlantickej oscilácie (NAO; tá je spojená s výskytom relatívne vyššieho tlaku vzduchu v oblasti Arktídy, Obr. 6 dole).   

Obr. 6: Rozdiel ročného priemerného tlaku na hladine mora medzi obdobiami 1999-2012 a 1976-1998 v hPa (farebná škála) a vektory prízemného vetra (šípky) pre oblasť Tichého oceánu (hore) a severnej pologule (dole) - v období rokov 1999-2012 je v oblasti centrálneho a východného Pacifiku, ako aj v oblasti Arktídy nápadná výrazná anomália vyššie tlaku vzduchu spojená s negatívnou fázou PDO a NAO (Zdroj: Trenberth & Way 2013)        

Zdá sa teda, že zmeny režimu atmosférickej a oceánskej cirkulácie v rozsiahlej oblasti tropického Pacifiku dokážu vysvetliť najväčšiu časť pozorovaného spomalenia atmosférického otepľovania po roku 1998. Čo ale ostatné prirodzené faktory, ktoré by mohli mať potenciálne rovnaký ochladzujúci efekt na globálnu klímu – menovite najmä nižšia slnečná aktivita (Obr. 8) a častejšie sopečné erupcie? Trenberth & Fusallo 2013, ako aj oficiálna správa Met Office, zhodne uvádzajú, že tak modelové simulácie, ako aj empirické pozorovania z atmosféry dominantné pôsobenie oboch faktorov vylučujú – zdôvodnenie je jednoduché, no trochu to rozpíšeme. 

 

Obr. 7: Rozdiel obsahu tepla [10⁸ J] v hĺbkach 0-100 m, 0-700 m a celej vrstve oceánu medzi obdobiami 1999-2012 a 1976-1998 (Zdroj: Trenberth & Way 2013)

Aby si Zem zachovala relatívne stabilnú teplotu, je potrebné, aby bilancia prichádzajúceho krátkovlnného žiarenia zo Slnka a unikajúceho dlhovlnného žiarenia zo Zeme bola v dlhodobej rovnováhe (0 W/m^-2). V dôsledku silnejšie skleníkového efektu atmosféry sú toky tepla smerujúce zo zemskej atmosféry pohlcované, čo sa prejavuje tým, že Zem opúšťa o 0,5 až 1 W/m^-2 menej energie (tepla), než by za normálnych podmienok malo. Keďže súčasné oteplenia je „zmiernené“ o približne rovnakú hodnotu akú vykazoval trend globálnej teploty z predošlých dvoch desaťročí – teda približne 0,2 °C/desaťročie, v prípade, že by sme uvažovali len s faktormi zníženej slnečnej aktivity a silnejšej sopečnej činnosti (obe sú v poslednej dekáde pozorované), musel by byť ich podiel na súčasnom (ne)oteplovaní takmer 100 % (inak povedané, museli by znížiť intenzitu prichádzajúceho žiarenia o už spomínaných 0,5 až 1 W/m^-2). No z pozorovaní vieme, že ich kombinovaný podiel na ochladzovaní nedokáže ani v extrémnych prípadoch presiahnuť 20 %. Príčina súčasného spomalenia otepľovania teda musí pochádza z iného zdroja, a tým pravdepodobne je vnútorná premenlivosť klimatického systému, ktorú ovplyvňujú predovšetkým procesy výmeny tepla a energie medzi atmosférou a oceánmi. A ako sme už spomenuli vyššie, tými hlavnými „žolíkmi“ sú v tomto zmysle oscilačné módy ENSO a PDO, ktoré dokážu v časových škálach mesiacov, rokov ale aj celých desaťročí utlmiť alebo naopak zrýchliť tok tepla nielen z oceánov alebo aj naopak, do oceánov. 

Obr. 8: Zmeny veľkosti solárnej konštanty v období posledných štyroch slnečných cyklov podľa viacerých zdrojov meraní - posuny sú dané zmeny meracích prístrojov (Zdroj: www.acrim.com)

Záver
Ako sme uviedli aj v jedno z predošlých článkov, krátkodobá fluktuácia globálnej teploty po roku 1998, ktorá nabáda k označeniu "pauza" alebo "spomalenie" globálneho otepľovania, je z pohľadu štatistickej analýzy dlhodobých trendov zatiaľ nevýznamná (čo znamená, že dlhodobý trend globálnej teploty významne nemení), a nemala by preto viesť k absolútne chybnej interpretácii, že dochádza k nejakému zásadnému spomaľovaniu, či dokonca zastaveniu klimatickej zmeny. O to viac by sme si v tomto tvrdení mal byť istí, keďže dnes už začíname rozumieť aj fyzikálnemu pozadiu toho, čo sa s globálnou teplotou po roku 1998 skutočne deje.

Atmosférické oscilácie (úvod)

Klíma alebo podnebie sa najčastejšie definuje ako priemerný stav počasia, v rámci ktorého je možné očakávať určitý rozsah štatistických charakteristík teploty, tlaku a vlhkosti vzduchu, zrážok, vetra, oblačnosti a ďalších meteorologických prvkov. Cieľom takého priemerovania hodnôt je, nielen získať ucelený obraz o dlhodobých klimatických pomeroch a podmienkach na danom mieste alebo v určitom regióne, ale aj popísať dlhodobé zmeny klímy, či už cyklického alebo necyklického charakteru. Aby sme však z časových radov odfiltrovali vplyv krátkodobých, nízkofrekvenčných zmien podmienených synoptickými príčinami (medzidenné zmeny v „počasí“), je vždy nevyhnutné počítať priemery za dostatočne dlhé a podľa odporúčaní WMO teda za minimálne 30-ročné obdobie. V závislosti od účelu klimatologickej analýzy je však možné použiť priemery a iné štatistické charakteristiky aj za kratšie obdobia (napr. 11 rokov, atď.).

Obr. 9: Meteorologické a klimatické prejavy najvýraznejšej atmosférickej oscilácie na Zemi, ENSO (Zdroj: NOAA) 

Charakter a dlhodobé zmeny globálnej a regionálnej klímy ovplyvňuje celý rad faktorov. Niektoré majú svoj pôvod na Zemi (biosféra, vulkanizmus, pohyby kontinentov, atď.), iné majú výlučne extraterestriálnu povahu (zmeny orbitálnych parametrov Zeme, slnečná aktivita, dopady asteroidov alebo komét, atď.). Ich synergickým spolupôsobením dochádza ku genéze konkrétnych klimatických podmienok na danom mieste. Treba si však uvedomiť, že jednotlivé klimatotvorné faktory podliehajú rôznym dlhodobým alebo krátkodobým zmenám (napr. pohyb kontinentov vedie k zmenám zastúpenia pevnín a oceánov v konkrétnych geografických šírkach), ktoré sa navyše vzájomné kombinujú so zmenami ostatných faktorov prebiehajúcich zväčša v iných časových škálach. Vzniká tak veľmi zložitý priebeh zmien klímy, v rámci ktorého je možné identifikovať buď viac-menej pravidelne sa opakujúce cykly, resp. kolísania (na úrovni rokov, desaťročí či storočí) alebo dlhodobé progresívne, zväčša neperiodické zmeny odrážajúce zásadné zmeny charakteru celého klimatického systému Zeme na úrovni stoviek tisícov až miliónov rokov. Pod pojem premenlivosť alebo variabilita klímy však možno zahrnúť aj iné krátkodobé kolísania klimatických podmienok, ktoré spravidla nemajú periodický charakter (napríklad ochladenia, spôsobené veľkými erupciami sopiek).

V klimatologickej terminológie sa navyše zaužíval ešte jeden pojem, používaný pre fenomény, ktoré majú tendenciu významne kolísať okolo určitej priemernej hodnoty, pričom sa viac či menej pravidelne pohybujú od jedného extrému k druhému. Ide o oscilácie (Obr. 9), ktoré môžu mať buď cyklickú povahu a v takom prípade je možné ich príchod relatívne ľahko predpovedať, alebo naopak necyklickú. Väčšina oscilácií vzniká ako prejav interne podmienenej premenlivosti klimatické systému Zeme, avšak sú aj také, ktorých načasovanie súvisí so zmenou extraterestrických činiteľov (napr. 11-ročným cyklom slnečnej aktivity). 

Jednotlivé oscilácie sa prejavujú v rôznych časových škálach a v prípade cyklického charakteru môžu nadobúdať konkrétne fázy svojho vývoja v určitých periódach. Uplatnením tohto kritéria môžeme oscilácie rozdeliť do niekoľkých kategórií. Najkratšie oscilácie možno identifikovať už v rámci jediného roka, kedy oscilácia dokáže prejsť z jednej fázy do druhej v rámci napríklad jednej sezóny (napr. Madden-Julianska oscilácia (MJO) s periodicitou 60-90 dní) – ide o príklad tzv. medzisezónnych oscilácií. Ďalšie, ako napríklad Kvázi dvojročná oscilácia (QBO) sa objavujú s periodicitou približne 2 roky, zatiaľ čo asi najznámejšia kvázi-cyklická oscilácia, známa pod označením El-Niño-Južná oscilácia (ENSO), funguje s periodicitou 3 až 5 rokov. Takéto kolísania označujeme pojmom medziročné oscilácie. O úroveň vyššie sú tzv. interdekádne oscilácia s periodicitou presahujúcou minimálne jedno desaťročie (napr. Pacifická dekádna oscilácia – PDO, Obr. 10). Najvyššie stoja multidekádne a dlhodobejšie oscilácie, ktoré je možné identifikovať na úrovni niekoľkých desaťročí až storočí, prípadne tisícročí. Tie najdlhšie trvajúce sú už spravidla podmienené zmenami orbitálnych parametrov Zeme, ktoré sa menia cyklicky každých 20 až 100 tisíc rokov.

Obr. 10: Prejavy atmosférických oscilácií ENSO (hore) a PDO (dole) v poli odchýlok teploty povrchu oceánu vo svojich jednotlivých fázach - pozitívnej a negatívnej; šípky naznačujú charakter a smer cirkulácie vzduchu (Zdroj: NOAA) 

S pojmom atmosférické oscilácie sa úzko viaže aj ďalší termín, a to telekonekcie (teleconnections), alebo inak povedané, vzdialené prepojenia. Vyjadruje tendenciu veľkých cirkulačných systémov Zeme a teda aj oscilačných zmien ovplyvňovať sa navzájom, a to aj na veľké vzdialenosti. Priekopníkom myšlienky, že zmeny v počasí na jednom mieste planéty môžu ovplyvniť vývoj počasia v regióne vzdialenom tisíce kilometrov, bol Gilbert Walker, ktorý objavil aj najvýznamnejší oscilačný fenomén planéty, Južnú osciláciu (SO). Identifikácia vzájomných prepojení medzi osciláciami je možná len na základe dostupnosti kvalitných zdrojových údajov z celého sveta (napr. tlaku vzduchu prepočítaného na hladinu mora), na ktorých sa uplatňujú korelačné metódy, analýza hlavných komponentov, prípadne iné.

Trochu z histórie

Základný koncept atmosférických oscilácií sa zrodil už na konci 19. storočia v súvislosti s výskumom ázijských monzúnov, ktorý začal byť podporovaný po katastrofálnych následkoch veľkého sucha, ktoré zasiahlo Indiu v roku 1877. Pod vedením H. F. Blanforda sa na Indickom meteorologickom ústave rozbehol výskum toho, či je vôbec možné predpovedať začiatok monzúnoveho obdobia. Bol to však až už spomínaný G. Walker, ktorý v 20. rokoch minulého storočia objavil na základe štúdia polí prízemného tlaku vzduchu v indo-pacifickej oblasti (nadviazal tak na predošlé výskumy, ktoré započal H. H. Hildebrandsson ešte v roku 1897). Walker objavil, že v rozsiahlej oblasti medzi Indickým a Tichým oceánov, vrátane západného pobrežia Južnej Ameriky, existuje pravidelné kolísanie tlaku vzduchu na medziročnej úrovni, ktoré sa prejavuje najmä na južnej pologuli (z toho dôvodu nazval tento fenomén Južnou osciláciou – SO). Na základe poznatku, že ak v južnom Pacifiku tlak vzduchu rastie, potom v Indickom oceáne klesá, Walker odvodil jednoduchý index južnej oscilácie (SOI). V neskoršom období boli objavené aj ďalšie regionálne oscilačné systémy, ako napríklad NAO a NPO. Avšak komplexné vysvetlenie toho, že fenomén, vtedy už známy ako El Niño, je úzko prepojený s SO podal až v polovici 60. rokov Jacob Bjerknes (1966). Bjerknes priniesol presne vysvetlenie vzájomného ovplyvňovania atmosférickej a oceánskej cirkulácie v Tichom oceáne. Bol to práve Bjerknes, ktorý po prvýkrát uznal prínos výskumu G. Walkera a na jeho počesť nazval celý cirkulačný systém v Indo-pacifickej oblasti Walkerovou cirkuláciou (dnes súhrnne označovaná ako ENSO).

Južná oscilácia (SO) a El Niño-Južná oscilácia (ENSO)

Približne každých 3 až 5 rokov v období okolo Vianoc dochádza pri západnom pobreží Južnej Ameriky k pozoruhodnému fenoménu. Od severného pobrežia Peru a Ekvádoru smerom na juh začína prúdiť obrovská masa pre túto oblasť neobvykle teplej vody, ktorá tak nahrádza chladnejší Peruánsky (tiež Humboldtov) prúd prichádzajúci pozdĺž pobrežia z juhu. S teplou vodou však prichádzajú aj problémy, ktoré majú takmer vždy pre miestnych obyvateľov katastrofálne následky. Od zdecimovaného rybárskeho priemyslu až po krajinu spustošenú rozsiahlymi povodňami. Miestni obyvatelia dali tomuto fenoménu príznačný názov, El Niño (v španielčine to znamená „dieťa“ alebo „malý chlapec“), podľa toho, že prichádza vždy na konci roka, v období Vianoc. 

Za všetko môže výrazne zoslabnutie pasátov, vetrov, ktoré obyčajne prúdia nad tropickým Pacifikom smerom na západ (presnejšie od severovýchod, resp. juhovýchodu na severnej, resp. južnej pologuli) a tlačia tak obrovské masy vody k brehom JV Ázie, Indonézie a Austrálie. Tá sa v tomto priestore hromadí a vytvára tak obrovský bazén veľmi teplej vody, ktorý podmieňuje vysoký výpar, a preto aj výdatne zrážky v oblasti západného Pacifiku. Z doteraz nie celkom objasnených príčin táto vcelku stabilná cirkulácia v priemere každých 5 rokov kolabuje, čo sa prejavuje vo výraznej zmene sily a smeru prúdenia pasátov, ktoré v niektorých častiach Pacifiku dokonca začínajú prúdiť opačným smerom, teda od západu na východ, smerom k pobrežiu Južnej Ameriky. Bazén teplej vody sa tak začína pomaly presúvať najskôr do centrálnych častí tropického Pacifiku a neskôr dosahuje aj vzdialenejšie pobrežie juhoamerického kontinentu. Pásmo výdatných dažďov tak s plnou razanciou udrie na inak suché púštne pobrežia Peru a severného Čile, kde vedie k vzniku extrémnych zrážok a náhlych povodní. Na druhom konci Tichého oceánu, v Austrálii a Indonézii, spôsobuje „teplá fáza“ ENSO opačný extrém – mimoriadne sucho (Obr. 9), ktoré tvrdo postihuje najmä na biodiverzitu bohaté ekosystémy tropických dažďových pralesov v podobe rozsiahlych lesných požiarov.

Najvýraznejšie prípady El Niña sú dokumentované z rokov 1891, 1925, 1953, 1972, 1982, 1986, 1992, 1993, 1997 a naposledy z roku 2009. ENSO však nie je ani zďaleka fenomén ovplyvňujúci len región Tichého oceánu. V dôsledku toho, že v priebehu teplej fázy ENSO sa na rozsiahlych plochách Pacifiku (niekoľko desiatok miliónov km²) zvýši teplota povrchových vrstiev oceánu na obdobie niekoľkých mesiacov aj o viac ako 2 °C, je jav El Niño zdrojom najväčšej medziročnej premenlivosti globálnej teploty vzduchu. Tá môže v prípade silného El Niña vyskočiť aj o viac ako 0,3 °C nad dlhodobý priemer (v regióne tropického Pacifiku dosahuje teplotná odchýlka zvyčajne hodnoty od +0,5 do 1,0 °C). Vplyv El Niña na teplotné pomery môže byť regionálne aj opačný, a to napríklad v miernych šírkach, ktoré sa zvyknú ochladiť aj o 0,5 °C. 

El Niño je však len jedna z dvoch častí oscilačného systému ENSO. Tou druhou je La Niña (špan. „dievčatko“), ktorá predstavuje jeho chladnejšiu fázu a vzniká, na rozdiel od El Niña, v dôsledku zosilnenia pasátovej cirkulácie. Teplotné rozdiely Tichého oceánu sa tam medzi jeho západnou a východnou časťou v porovnaní s normálom ešte viac zvýrazňujú. Zatiaľ posledný jav La Niña z prelomu rokov 2010/11 nám v plnom rozsahu demonštroval, že dokáže byť podobne extrémny ako jeho náprotivok, El Niño. Katastrofálne povodne v Austrálii (december 2010/január 2011), mimoriadne silný cyklón Yasi, ako aj výrazne sucho v Amazónii a v JZ časti USA sú len niektoré z dôsledkov jeho pôsobenia. Vplyv La Niña na globálnu teplotu vzduchu je presne opačný ako v prípade El Niño, ochladzujúci účinok je však zväčša menej výrazný.

Literatúra

Trenberth, K. E. 2009. An imperative for adapting to climate change: Tracking Earth’s global energy, Curr. Opin. Environ. Sustain., 1, 19–27. 

Trenberth, K. E., Fasullo, J. T. 2010. Tracking Earth’s energy, Science, 328, 316–317. 

Trenberth, K. E., Hurrell, J. W. 1994. Decadal atmosphere–ocean variations in the Pacific, Clim. Dyn., 9, 303–319. 

Trenberth, K. E., Shea, D. J. 2006. Atlantic hurricanes and natural variability in 2005, Geophys. Res. Lett., 33, L12704, doi:10.1029/2006GL026894. 

Trenberth, K. E., Stepaniak, D. P. 2004. The flow of energy through the Earth’s climate system, Q. J. R. Meteorol. Soc., 130, 2677–2701. 

Trenberth, K. E., Caron, J. M., Stepaniak, D. P., Worley, S. 2002. The evolution of ENSO and global atmospheric surface temperatures, J. Geophys. Res., 107(4065), D8, doi:10.1029/2000JD000298. 

Trenberth, K. E., Fasullo, J. T., Kiehl, J. 2009. Earth’s global energy budget, Bull. Am. Meteorol. Soc., 90, 311–323.

Zdroje 
Recent global-warming hiatus tied to equatorial Pacific surface cooling
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature12534.html
Coverage bias in the HadCRUT4 temperature series and its impact on recent temperature trends
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/qj.2297/abstract 
An apparent hiatus in global warming?
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2013EF000165/abstract 
A recent pause in global warming (2) - Met Office
http://www.metoffice.gov.uk/media/pdf/q/0/Paper2_recent_pause_in_global_warming.PDF 
Pacific Decadal Oscillation (PDO)
http://www.nwfsc.noaa.gov/research/divisions/fe/estuarine/oeip/ca-pdo.cfm
The global temperature jigsaw
http://www.realclimate.org/index.php/archives/2013/12/the-global-temperature-jigsaw/
Construction of a Composite Total Solar Irradiance (TSI) Time Series from 1978 to present
http://www.pmodwrc.ch/pmod.php?topic=tsi/composite/SolarConstant