Явление Эль-Ниньо, как аномальный крупномасштабный процесс в океане и атмосфере

Хронология  событий Эль-Ниньо  по различным источникам

2) Различные версии  образования Эль-Ниньо

      Механизмы, которые могут вызывать события  Эль-Ниньо до сих пор исследуются. Трудно подобрать шаблоны, которые могут показать причины или позволить делать предсказания.

Основные  теории:

      Бьеркнес в 1969 г. предположил, что аномальное потепление в восточном Тихом Океане может быть ослаблено восточно-западной разностью температур, вызывая ослабления в циркуляции Волкера и пассатах, которые двигают теплую воду на запад. Результат — увеличение теплой воды к востоку.

     В 1920-х годах известный английский ученый Гилберт Волкер работал в  Индии над проблемой предсказания муссонов, приносящих иногда катастрофические ливни. Изучая, в частности, показания барометров, он обнаружил зависимость между данными, полученными на станциях в западной и восточной частях Тихого океана. Термин Южное Колебание был введен им для обозначения аномалий приземного атмосферного давления вдоль тропической зоны. Чередование знаков аномалий напоминает гигантские качели, перекачивающие массы воздуха между Восточным и Западным полушариями. Вблизи центров действия Южного Колебания противоположного знака находятся станции, расположенные на острове Таити (17° ю.ш., 150° з.д.) и в городе Дарвин (12° ю.ш., 150°в.д.)Считается, что временной ряд разностей нормализованных аномалий давления этих станций (индекс Южного Колебания C(t)) является наиболее обоснованной характеристикой динамики Южного Колебания. Связь между этими двумя явлениями, Эль-Ниньо (в океане) и Южное Колебание (в атмосфере), была осознана гораздо позже — после сильного Эль-Ниньо в 1957 г. Долгое время общепринятой являлась интерпретация этой связи, основанная на гипотезе Виртки.

      При нормальных условиях, когда индекс SOI = 0, северо-восточные и юго-восточные пассатные ветры нагоняют теплую воду в западную часть Тихого океана; уровень моря здесь на 40 см превышает уровень моря в восточной части. Сгон воды сопровождается апвеллингом — подъемом глубинной холодной богатой питательными веществами воды у тихоокеанского побережья Южной Америки. При SOI > 0 описанные явления выражены сильнее. Когда индекс SOI уменьшается и становится отрицательным, градиент давления между восточной и западной частями Тихого океана заметно уменьшается. Не испытывая сопротивления ветра, теплая вода устремляется на восток, достигает берегов Южной Америки и затем движется к северу, к югу в виде отраженной волны — на запад. Область теплой воды быстро расширяется. Повышение температуры поверхности в восточной и центральной частях Тихого океана меняет расположение областей конвекции в атмосфере. Обычно конвекция активна над Индонезией и в западной части Тихого океана. С уменьшением индекса Южного Колебания в окрестностях центра действия наступает период очень сухой погоды, а в центральных и восточных частях Тихого океана, где дождей обычно не бывает, начинаются проливные дожди. Население прибрежных стран Южной Америки страдает от наводнений и шквалов; из-за прекращения прибрежного и выноса питательных веществ мигрируют или гибнут рыбы, птицы, животные. 

      Виртки  в 1975 г. предположил, что пассаты могли создать западную выпуклость теплых вод, и любое ослабление ветров могло позволить теплым водам двинуться на восток. Тем не менее никаких выпуклостей не было замечено накануне событий 1982-83 г. [12]

      Профессор Иллинойского университета (США) Пол  Чандлер предположил, что процесс  Эль-Ниньо инициируют вулканы. Действительно, мощные извержения охлаждают ту широтную зону, где они происходят, за счет выделения в атмосферу огромного количества сернистого ангидрида и вулканической пыли, преграждающих доступ солнечной радиации к земной поверхности. Таким образом, по мнению ученого, если вулкан заработал в высоких широтах, то он увеличит контраст температур между экватором и полюсом, что приведет к усилению пассатов и развитию Ла-Нинья. Если же мощное извержение произошло в экваториальной области, то температурный контраст, наоборот, будет меньшим. Пассаты ослабеют, и возникнет Эль-Ниньо. Такой механизм подтверждается статистическими расчетами: один из циклов Эль-Ниньо (3,8 года) практически совпадает с частотой низкоширотных тропических извержений (3,9 года). [8]

      В объяснении А. Л. Бондаренко первопричина развития явления Эль-Ниньо - Ла-Нинья - модуляционный механизм взаимодействия волн Россби, в результате активности которого изменяется динамика океана и крупномасштабных течений. Именно это приводит к изменению стадии развития явления Эль-Ниньо - Ла-Нинья, а соответственно, и температуры поверхностных вод океана и, как следствие этого, температуры воздуха над океаном и режима ветра — пассатов, а не наоборот. [2]

     Однако  причина разогрева океанской  воды, а стало быть, и первопричина самого Эль-Ниньо до сих пор остаются неизвестными. Океанографы объясняют появление теплой воды к югу от экватора изменением направления преобладающих ветров. Метеорологи же смену ветров объясняют разогревом воды.

1) Биота

     Течение Гумбольдта, проходящее у западных берегов Перу, является одним из самых богатых питательными веществами течений, за счет поднятия с глубин холодной воды. Но в годы воздействия Эль-Ниньо наверх поступает только теплая, бедная питательными веществами вода, вследствие чего фитопланктон, находящийся на поверхности, погибает из-за недостатка питания. Из-за этого процесса возникающая гибель фитопланктона имеет ощутимые последствия для всех животных, включенных в пищевую цепь. Даже те животные, которые находятся в конце пищевой цепи, должны смириться с ограничениями в рационе.

      Другим  интересным аспектом является то, что  пелагические косяки рыб в годы воздействия  Эль-Ниньо держатся на гораздо большей  глубине, чем обычно. В нормальные годы рыба обитает на глубинах до 50 метров. Вследствие изменившихся условий питания бóльшее количество рыб можно встретить на глубине свыше 100 метров. Аномальные условия можно еще четче увидеть на соотношении рыб. Во время Эль-Ниньо в 1982-84 годах 50% улова рыбаков составлял хек, 30% сардины и 20% - макрель. Такое соотношение в высшей степени необычно, т.к. в обычных условиях хек встречается только в отдельных случаях, а хамса, предпочитающая холодную воду, встречается обычно в больших количествах. 

     Прежде  всего, животные, питающиеся рыбой, страдают из-за миграции косяков рыб, большие проблемы возникают у усатых китов, которые питаются планктоном. Из-за гибели планктона киты вынуждены мигрировать в другие регионы. В 1982-83 годах у северных берегов Перу было замечено только 1742 кита (финвалы, горбачи, кашалоты), в то время как в обычные годы наблюдалось 5038 китов. На основании этой статистики можно сделать вывод, что киты очень остро реагируют на изменившиеся условия обитания. Так же и пустые желудки китов являются признаком недостатка пищи у животных. В экстремальных случаях в желудках китов содержится на 40,5% меньше пищи, чем обычно. Некоторые киты, не сумевшие вовремя уйти из обедневших регионов, погибали, но бóльшее количество китов ушло в северном направлении, например, в Британскую Колумбию, где в этот период наблюдалось в три раза больше финвалов, чем обычно.

     Наряду  с негативными последствиями  воздействия Эль-Ниньо, есть ряд  положительных изменений, например, бум, связанный с добычей ракушек. Большое количество ракушек, появившееся  в 1982-83 годах, позволило выжить пострадавшим в финансовом плане рыбакам. Взрывное распространение популяции ракушек можно проследить по окаменелостям на 4000 лет назад, так что это явление не является чем-то новым и выдающимся. Наряду с ракушками необходимо упомянуть и кораллы. Кораллы делятся на две группы: первая группа – это кораллы, образующие рифы, они предпочитают теплую, чистую воду тропических морей. Вторая группа – это мягкие кораллы, которые хорошо чувствуют себя при температуре воды до -2°C у берегов Антарктиды или северной Норвегии. Рифообразующие кораллы чаще всего встречаются у Галапагосских островов, еще бóльшую популяцию можно найти в восточной части Тихого океана у Мексики, Колумбии и в Карибском бассейне.  Странно то, что рифообразующие кораллы плохо реагируют на потепление воды, хотя они и предпочитают теплую воду. Из-за надолго потеплевшей воды кораллы начинают погибать. Эта массовая гибель в некоторых местах достигает таких масштабов, что вымирают целые колонии. Причины этого явления еще мало изучены, на данный момент известен только результат.  Такой сценарий разыгрывается с наибольшей интенсивностью у Галапагосских островов. [13]

     Жизненно  важные проблемы повышение температуры  океана вдоль побережья Южной  Америки создает для существования  морских млекопитающих и птиц. Значение этой проблемы можно понять, если учесть, что на Галапагосских островах обитает популяция птиц в более 17 миллионов единиц. Отсутствие пищи создает угрозу их выживания и поддержания популяции. Биологами было отмечено, что на Галапагоских островах в период Эль Ниньо 1982-1983 гг. было потеряно 100 % тюленей.

      Изменение океанических течений наблюдается  не только в юго-восточной части  Тихого океана, а имеет широкомасштабный характер. В 1983 г. в восточной части  Тихого океана к северу от экватора вследствие широкомасштабных изменений направления течений в океане тропические виды рыб вместе с теплым течениями были занесены далеко на север и наблюдались даже в районе Аляски.[14]

      Теплое  течение Эль-Ниньо, состоящее из обедненной планктоном тропической воды и нагреваемое его восточным протоком в Экваториальном Течении, заменяет холодные, богатые планктоном воды Течения Гумбольдта, также известного как Перуанское Течение, которое содержит большие популяции промысловой рыбы. Большую часть лет нагревание длится только несколько недель или месяцев, после которых погодные шаблоны возвращаются в нормальное состояние, и увеличивается улов рыбы. Тем не менее, когда условия Эль-Ниньо длятся несколько месяцев, происходит более экстенсивное океаническое потепление, и может быть серьезен его экономический удар на локальный рыбопромысел для внешнего рынка.

      Морской еж с длинными иглами Diadema antillarium был  среди важнейших травоядных на рифах  Вест-Индии вплоть до 1983 г. и достигал иногда плотности 14 тыс. особей на гектар! Но эта популяция резко пошла на убыль по всему Карибскому морю (в некоторых местах ее плотность стала меньше одной особи на гектар) после глубоких положительных аномалий температуры в тропическом поясе океанов в 1983 г., связанных с Эль-Ниньо — Южной осцилляцией.[5, с. 251] 

2) Хозяйственная деятельность, последствия и  ущерб

      Хотя  сами процессы, развивающиеся при  фазе Эль-Ниньо, региональны, тем не менее, их последствия носят глобальный характер. Эль-Ниньо обычно сопутствуют  экологические катастрофы: засухи, пожары, ливневые дожди, вызывающие затопление огромных территорий густонаселенных районов, что приводит к гибели людей и уничтожению скота и урожая в разных районах Земли. Эль-Ниньо оказывает заметное влияние на состояние мировой экономики. По данным американских специалистов в 1982-83гг. экономический ущерб от последствий Эль-Ниньо составил 13 миллиардов долларов, а по оценкам ведущей страховой компании мира Munich Re ущерб от природных катаклизмов в первой половине 1998 года оценивается в 24 млрд. долларов. [9]