Прогнозирование Эль-Ниньо/Ла-Нинья

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный  федеральный университет»

 

 

 

ШКОЛА ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК

 

Кафедра Океанологии и Гидрометеорологии

 

 

 

 

 

Головченко  Евгений Дмитриевич

 

ТЕЧЕНИЯ ЭЛЬ-НИНЬО  И ЛА-НИНЬЯ

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

 

 

 

 

 

 

 

Студент гр. С8316       __________________                                                                      (подпись)
Руководитель  ст. преподаватель _____________  О.И.Тринько
	Оценка  _________________________   ____________  ___________________           подпись                            И.О.Фамилия   «_____» ________________ 2013г.

 

 

Владивосток

2013г.

Оглавление

Введение………………………………………………………………………….3

Глава 1. Краткое описание течений Эль-Ниньо и Ла-Нинья………………….4

Глава 2. Стадии и характеристики формирование Эль-Ниньо и Ла-Нинья…..6

Глава 3. Влияние Эль-Ниньо на климат ………………..……........…………...12

Глава 4. Влияние Эль-Ниньо на здоровье……………………………………...14

Глава 5. Влияние Эль-Ниньо на социум.……………………………………...15

Глава 6. Влияние Ла-Нинья………………….…………………………………16

Глава 7. Прогнозирование Эль-Ниньо/Ла-Нинья……………………………..18

Заключение………………………………………………………………...……19

Список литературы………………………….………………………………….20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Представленная работа посвящена теме «Течения Эль-Ниньо и Ла-Нинья». Актуальность настоящей работы обусловлена, с одной стороны, большим интересом к теме «Течение Эль-Ниньо и Ла-Нинья» в современной науке, с другой стороны, ее недостаточной разработанностью. Рассмотрение вопросов связанных с данной тематикой носит как теоретическую, так и практическую значимость. Теоретическое значение изучения «Течение Эль-Ниньо и Ла-Нинья» заключается в том, что избранная для рассмотрения тема находится на стыке сразу нескольких научных дисциплин. Объектом данного исследования является анализ условий течения Эль-Ниньо и Ла-Нинья.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 1. Краткое описание течений Эль-Ниньо и Ла-Нинья

 

Эль-Ниньо - тёплое поверхностное сезонное течение в Тихом океане, у берегов Южной Америки. Появляется раз в три или семь лет после исчезновения холодного течения и существует не менее года. Обычно зарождается в декабре, ближе к рождественским праздникам, откуда название, означающее в переводе «младенец» (подразумевается Иисус Христос). Рисунок 1. Течение Эль-Ниньо [1]

Смена холодных вод на тёплые приводит к обильным осадкам в засушливых областях на побережье Юж. Америки, массовой гибели рыб и др. морских организмов, а также птиц, питающихся ими в прибрежных водах. Изменение циркуляции атмосферы оказывает влияние на климат в различных регионах Земли. Оно может вызывать засуху (в Юго-Вост. Азии, Индии и Юж. Африке), обильные осадки (в Сев. Америке), необычно тёплые или холодные погодные условия (в умеренных широтах Сев. полушария). Явление Эль-Ниньо стало повторяться чаще в 20 в. В последние десятилетия отмечено в 1972, 1976, 1982, 1987, 1991, 1994, 1997 и 2002 гг., причём начинавшиеся в 1982 и 1997 гг. имели особенно серьёзные последствия.

Нормальные условия вдоль западного  побережья Перу определяются холодным Перуанским течением, несущим воду с юга. Там, где течение поворачивает на запад, вдоль экватора, из глубоких впадин происходит подъем холодных и  богатых планктоном вод, что способствует активному развитию жизни в океане. Само же холодное течение определяет засушливость климата в этой части  Перу, формируя пустыни. Пассаты отгоняют прогретый поверхностный слой воды в западную зону тропической части  Тихого океана, где формируется так  называемый тропический теплый бассейн (ТТБ). В нём вода прогрета до глубин в 100—200 м. Атмосферная циркуляция Уолкера, проявляющаяся в виде пассатов, вкупе с пониженным давлением над районом Индонезии, приводит к тому, что в этом месте уровень Тихого океана на 60 см выше, чем в восточной его части. А температура воды здесь достигает 29 — 30 °C против 22 — 24 °C у берегов Перу. Однако, всё меняется с наступлением Эль-Ниньо. Пассаты ослабевают, ТТБ растекается, и на огромной площади Тихого океана происходит повышение температуры воды. В районе Перу холодное течение сменяется движущейся с запада к берегу Перу теплой водной массой, апвеллинг ослабевает, гибнет без питания рыба, а западные ветры приносят в пустыни влажные воздушные массы, ливни, вызывающие даже наводнения. Наступление Эль-Ниньо снижает активность атлантических тропических циклонов.

Рисунок 2. Течение Ла-Нинья. [5]

Явление Ла-Нинья (La Nina, «девочка» в переводе с испанского) характеризуется аномальным понижением температуры поверхности воды в центральной и восточной части тропической зоны Тихого океана. Этот процесс является обратным по отношению к Эль-Ниньо (El Nino, «мальчик»), которое связано, напротив, с потеплением в той же зоне. Эти состояния сменяют друг друга с периодичностью около года.

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 2. Стадии и характеристики формирования Эль-Ниньо и Ла-Нинья

Несколько десятков лет назад в  мировую научную литературу вошли  испанские слова Эль-Ниньо и  Ла-Нинья, означающие младенца соответственно мужского и женского пола. Когда вода прибрежной экваториальной зоны Тихого океана, обычно холодная, начинала нагреваться и в это же самое время гибли рыба, морские животные и птицы, на суше начинались обильные ливни, происходили наводнения и штормы на море, тогда жители Южной Америки называли такое состояние природы Эль-Ниньо (оно могло продолжаться более года). Когда температура морской воды падала, погода и экологические условия вновь становились благоприятными, а продуктивность океана и суши, пострадавших от Эль-Ниньо, восстанавливалась, наступало Ла-Нинья.

Со второй половины XX в. изучением  этих природных состояний активно  занялись специалисты, и представление  о них несколько расширилось. Эль-Ниньо - это глобальное явление, при котором температура поверхностного слоя воды восточной половины экваториального  Тихого океана и вод, прилегающих  к Южной Америке в районе Эквадора, Перу и частично Чили, повышается на 4-5°С относительно среднего значения 26°С. При явлении Ла-Нинья в этом слое температура падает приблизительно на такую же величину. Выяснилось также, что оба состояния - единое явление, а Эль-Ниньо и Ла-Нинья - лишь крайние стадии его развития.

Гидрометеорологические условия  изменяются не только вблизи Южной  Пацифики, но и в тропической и субтропической зонах всего земного шара. Во время Эль-Ниньо Австралия, Африка, Индонезия и страны бассейна Индийского океана страдают от засухи. Дефицит осадков приводит к заметному снижению мирового урожая зерновых культур, поскольку большинство посевных площадей находится именно в этих местах. По неполным данным, ущерб от одного из самых сильных Эль-Ниньо 1982-1983 гг. составил 13 млрд долл.

Рисунок 3. Аномалии температуры поверхности воды экваториальной зоны Тихого океана в октябре 1987 г. относительно среднего ее значения за период 1980-1995 гг. I, II, III - пункты продолжительных измерений течений. [7]

В последнее время выполнено большое  количество исследований, в том числе  и российскими специалистами, доказывающими  возможность влияния Эль-Ниньо - Ла-Нинья на гидрометеорологические и экологические условия океанов, морей и материков не только экваториальной зоны, но и всего земного шара . Полагают даже, что самый большой и наиболее важный сигнал в межгодовой климатической изменчивости Земли связан именно с этим феноменом. Если этим вопросам посвящено значительное количество публикаций, то существенно меньшее внимание в последние годы уделяется изучению природы Эль-Ниньо - Ла-Нинья.

Существует много, в том числе  и принципиально разных, объяснений возникновения Эль-Ниньо - Ла-Нинья. Их можно разделить на два основных типа. И тот, и другой основаны в основном на расчетно-гипотетических представлениях и в меньшей степени - на инструментальных данных о динамике вод океана.

В объяснениях первого типа Эль-Ниньо  формируется экваториальными крупномасштабными  течениями и противотечениями. Явление возникает из-за поступления теплых вод из западной в восточную часть океана, оно вызвано поверхностным противотечением, возникающим при прекращении действия пассатов. Однако анализ измерений скорости течений показывает, что таких поверхностных противотечений просто не существует. Время действия течений в восточном направлении не превышает половины года при средней скорости не более 0.3 м/с. А для того, чтобы доставить воду из западной части океана в восточную, скорость течения должна быть в три раза больше - 1 м/с.

Рисунок 4. Течения и волны Россби тропической зоны Тихого океана. Скорости течения в пункте I (140°з.д.): средней многолетней (1), переменного течения на восток (2), на запад (3). [8]

Объяснения формирования Эль-Ниньо - Ла-Нинья второго типа (в частности, образование Эль-Ниньо) связывают с планетарными волнами (Кельвина и Россби), образование и развитие которых тесно связано с ветровой активностью над океаном. Другими словами, Эль-Ниньо вызвано пассатами, генерирующими волны Россби вне экватора, севернее и южнее от него, приблизительно в районе широт 15-20°. Волны распространяются на запад, достигнув западных окраин океана, отражаются от них уже в виде волн Кельвина. Далее они распространяются на восток вдоль экватора. Достигнув восточной части океана, они создают Эль-Ниньо.

Однако из анализа измерений  течений следует, что в экваториальной зоне океана нет волн ни Кельвина, ни Россби. А есть “смешанные” волны, обладающие признаками гравитационных и волн Россби. Эти “смешанные” волны и волны Россби имеют как сходства, так и различия. Так, те и другие распространяются в западном направлении, но основная доля энергии волн Россби сосредоточена севернее и южнее экватора, а у “смешанных” волн - на экваторе, что и наблюдается. Однако эти “смешанные” волны все же называют волнами Россби, поскольку так принято.

 

Кроме того, инструментальные данные показывают, что появление Эль-Ниньо  связано как раз с отсутствием  в восточной части волн Россби (точнее, Эль-Ниньо возникает, когда они небольшие), но не с появлением больших волн, как в упомянутых объяснениях второго типа.

Достоверная инструментальная информация позволяет сделать новые выводы. Она была получена в рамках Международного проекта ТОГА (Тропический океан - Глобальная атмосфера) в экваториальной зоне океана в конце XX в. Этими материалами мы и воспользовались для объяснения и обоснования механизма формирования явления Эль-Ниньо - Ла-Нинья.

А толчком для этих исследований послужили более ранние исследования волн Россби, крупномасштабных течений и в особенности прибрежного апвеллинга и даунвеллинга - подъема глубинных вод на поверхность моря и опускания поверхностных на глубину на шельфе Каспия. Здесь наблюдали изменение температуры и продуктивности, напоминающие те, что происходят во время Эль-Ниньо - Ла-Нинья. На шельфе Каспия было экспериментально установлено, что апвеллинг-даунвеллинг формируется не ветром, как предполагалось ранее, а крупномасштабными течениями и континентальными шельфовыми волнами. Последние похожи на волны Россби, поскольку имеют подобную динамику и дисперсионные соотношения. Фактически это одни и те же явления, но развивающиеся в различных условиях: одни у берегов океанов и в морях, другие в открытых частях океанов. При этом в обоих случаях активную роль в формировании этого явления играют крупномасштабные течения и волны, а пассивную - восточный берег моря или океана при апвеллинге-даунвеллинге и экватор - в образовании Эль-Ниньо - Ла-Нинья.

Получается что в развитии явления Эль-Ниньо - Ла-Нинья активно участвуют волны Россби и крупномасштабные течения в режиме одновременной их взаимной связи. Крупномасштабные течения обуславливают положение термоклина, удаляя его от поверхности океана или приближая к нему. Волны Россби создают переменно направленную циркуляцию в Рисунок 5. Циркуляция вод в вертикальной плоскости, перпендикулярной экватору, создаваемая волнами Россби: в одной половине волны (а), в другой половине волны (б). Циркуляция в виде линий токов представлена замкнутыми контурами со стрелками. [9-10]

вертикальной плоскости, перпендикулярной экватору. В результате активности волн происходит перемешивание по вертикали  холодных глубинных вод с более  теплыми поверхностными водами и, как  следствие этого, на поверхности  экваториальной зоны океана оказывается  более холодная вода, чем за ее пределами  к северу и к югу. Фактически Эль-Ниньо - Ла-Нинья - это Рисунок 6. Связь среднеквадратической (за половину года) величины скорости течений волн Россби с температурой поверхности океана. Коэффициент корреляции 0.88. [11]

апвеллинг-даунвеллинг, обусловленный активностью волн Россби и связанных с ними крупномасштабных течений, который развивается в обширной приэкваториальной зоне восточной части Тихого океана.

В этом едином явлении (волны-течения) изменчивость во времени и пространстве указанных параметров волн и течений  обусловлена действием некоего  модуляционного механизма перестройки  волн, в результате активности которого волны Россби выстраиваются в последовательность волн чередующихся амплитуд, с малыми - большими - малыми амплитудами. Они приобретают модуляционную структуру с периодом один год. Иногда эти модуляции “разрушаются” и превращаются в последовательность волн с хаотически изменяющимися и в целом малыми по величине амплитудами. Пропорционально и в такт с величиной амплитуды колебаний скорости течений волн Россби изменяется скорость и направление крупномасштабных течений и, соответственно, стадия развития явления Эль-Ниньо - Ла-Нинья. В периоды, когда волны выстраиваются в стройные модуляции, развивается Ла-Нинья, при уменьшении волн в модуляциях развивается слабое Эль-Ниньо, а при разрушении модуляций - сильное Эль-Ниньо.