Taller Virtual de Meteorología y Clima.
El fenómeno de El Niño
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El Niño y la Oscilación del Sur
¿Qué? El Niño (océano) y la Oscilación del Sur (atmósfera) constituyen lo que se conoce por sus siglas en inglés como ENSO, El Niño –Southern Oscillation. ENSO es un modo natural de variabilidad del sistema climático acoplado océano-atmósfera y surge de las interacciones aire-mar que tienen lugar en el Pacífico Tropical. Por tanto, ENSO se refiere a todo el ciclo de calentamientos y enfriamientos en el pacífico ecuatorial, siendo El Niño la fase cálida y la Niña la fase fría, con una circulación atmosférica asociada que es a su vez una fase de la Oscilación del Sur.La Oscilación del Sur es una oscilación que se produce sobre el gradiente de presión que se establece entre el Pacífico oriental y el occidental, midiéndose como la diferencia de presión en superficie entre Tahití y Darwin.
¿Dónde? Los calentamientos/enfriamientos superficiales del mar ocurren en el Pacifico ecuatorial, más intensamente sobre el Este y también a lo largo de la costa de Sudamérica.
¿Cuándo? Este fenómeno ocurre cada 3-7 años. Y su pico estacional se produce durante el invierno boreal.
¿Por qué? En las regiones tropicales las circulaciones oceánicas y atmosféricas están altamente conectadas, por lo que la una reacciona rápidamente a las fluctuaciones de la otra. En particular, si los vientos se vuelven anómalos, frenándose ó intensificándose, se producen cambios en las temperaturas superficiales, que a su vez cambian la diferencia de presión entre Este y Oeste y por tanto los vientos superficiales, lo que cierra el bucle. Esto se conoce como fenómeno de realimentación.
¿Cómo? Para entender el fenómeno comenzaremos por entender lo que ocurre normalmente sobre el Pacífico Tropical en sus componentes más importantes que interaccionan entre sí: vientos Alisios, temperatura superficial del mar, presión superficial y afloramiento de aguas profundas.
Condiciones normales: En el ecuador el agua está más cálida que en latitudes altas por la constante incidencia del sol. En la estación de otoño-invierno, el viento se hace más intenso sobre el ecuador. Los vientos superficiales ecuatoriales se conocen como vientos Alísios y soplan de Este a Oeste, concentrando estas aguas calidas sobre el Pacífico occidental y por tanto subiendo la temperatura y el nivel del mar en esa región que se conoce como “reserva cálida”. En esta zona cálida se forman nubes cuando los vientos que cruzan el océano se cargan de humedad y ascienden, lo que favorece las lluvias en la región. El ascenso de aire, genera bajas presiones en superficie. Mientras en el Este y en las costas de Perú y Chile, los vientos alisios arrastran la superficie y el agua cálida superficial es sustituida por aguas frías más profundas que ascienden mediante un fenómeno denominado afloramiento.Este fenomeno es importante para las pesquerias ya que el agua profunda es rica en nutrientes lo que favorece la producción. Esto se ilustra en el océano mediante la elevación de lo que se conoce como termoclina. La termoclina es la zona donde la temperatura cambia muy rápidamente con la profundidad y limita la zona de aguas profundas de las superficiales. Por tanto, la superficie del Este está más fría y así existen presiones altas en superficie asociadas con movimientos descendentes, que junto con las bajas presiones del Oeste y los ascensos de aire, cierran la célula de circulación atmosférica conocida como Circulación de Walker (Figura 1).
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Figura 1: (a) Paisaje de Indonesia (b) Condiciones normales en el Pacifico Tropical (c) Pescadores en las aguas de Perú que en condiciones normales son ricas en nutrientes porque proceden del océano profundo
El Niño se caracteriza por un calentamiento en el centro y este del Pacífico ecuatorial (Figura 2). Los vientos alisios son más débiles de lo normal, pudiendo llegar incluso a desaparecer, acumulándose por tanto las aguas cálidas en el centro de la cuenca. Esta concentración de aguas cálidas produce un hundimiento de la termoclina en dicha región. Asimismo, la lluvia se activa en el centro-este, donde está el calentamiento, lo que produce inundaciones sobre las islas centrales del Pacífico y en la costa oeste de América del Sur. La ausencia de vientos también debilita el afloramiento en el este por lo que las aguas profundas no ascienden a la superficie, intensificándose el calentamiento de dicha región. Este calentamiento a su vez, disminuye la diferencia de presión Este-Oeste, debilitando aún más los alisios.
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Figura 2. (a) Sequía en Filipinas causada por el fenómeno del Niño .(b) Condiciones de tipo Niño en el Pacífico Tropical. (c) Inundaciones en Bolivia debidas al Niño.
La Niña es un enfriamiento en el centro y este del Pacífico ecuatorial (Figura 3). Los vientos Alisios se fortalecen alejando la reserva de agua caliente más hacia el oeste. Por tanto la zona de lluvias se sitúa a su vez a la parte más occidental del Pacífico, dando lugar a abundantes lluvias sobre Indonesia. El afloramiento se intensifica a lo largo del este ecuatorial y la costa sudamericana, produciéndose a su vez un clima más seco en esta región. La intensificación de la diferencia de presión Este-Oeste refuerza a su vez los vientos superficiales, creándose una termoclina mucho más profunda en el Pacífico occidental y más somera junto a las costas de América del Sur.
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Figura 3: (a) Inundaciones en Australia sequía en Perú causadas por el fenómeno de la Niña .(b) Condiciones de tipo Niña en el Pacífico Tropical . (c) Sequía en Texas debida al fenómeno de la Niña.
Las consecuencias del fenómeno ENSO no se limitan a las lluvias sobre el Pacífico Tropical sino que tiene impactos en los ecosistemas y las pesquerías y en el clima a escala global.
Fuentes:
http://iri.columbia.edu/climate/ENSO/background/basics.html
http://verde.latam.msn.com/especiales/balance-2010/articulo.aspx?cp-documentid=25040656
http://peru-ahora.blogspot.com.es/2010/08/el-nino-cede-su-tiranico-paso-la-nina.html
http://www.revistalaura.com/noticias/-nina-prolongara-hasta-2012-onu-3402/
http://rastreadordenoticias.com/2011/01/por-eso-hay-inundaciones-en-australia/
En este video vamos a mostrar cómo se pueden simular el fenómeno del Niño de una manera sencilla e ilustrativa:
WHAT? El Niño and the Southern Oscillation (ENSO) is an air-sea coupled mode of natural variability of the climate system, which takes part in the tropical Pacific. ENSO is related to an anomalous warming (El Niño) and cooling (La Niña) conditions. Its atmospheric part, the Southern Oscillation (SO), is a fluctuation of the Sea Level Pressure (SLP) gradient between the eastern and western Pacific, in particular, the difference SLP between Tahiti and Darwin.
WHERE? The cooling and warming of the Sea Surface Temperature (SST) takes place in the equatorial Pacific, with maximum anomalies along the eastern side and South American coast.
WHEN? ENSO has a period of 3-7 years and it peaks in boreal winter.
WHY? In the tropical regions, the atmospheric and oceanic circulations are highly linked. In particular, an anomalous weakening or strengthening of the surface winds originate a modification in the SST, which changes the east-west SLP gradient, reinforcing the initial wind anomalies. These air-sea processes give rise to a positive feedback mechanism.
HOW? In order to understand the ENSO phenomenon, we will explain what happens during the normal conditions in the tropical Pacific between its main elements: the trade winds, SST, SLP and upwelling of cold deep waters.
Normal conditions: Along the equator, the waters are warmer than in higher latitudes, due to the incidence of the solar radiation. During boreal autumn-winter, the surface equatorial winds, the trades, are intensified, displacing the warm waters to the western Pacific. The pilling of warm water produces an increase in the SST and Sea Surface Height (SSH), in that region, which is called as warm pool. Over the warm pool, the convection is enhanced, creating ascending motions, low pressure conditions and an increase of the precipitation. On the other hand, in the eastern side and along the coast of Peru and Chile, the intensified trades produce an entrainment of cold waters from the deep ocean to the surface, through a mechanism denoted as upwelling. The upwelling is very important for fisheries, since the deep waters are rich in nutrients, favouring the production. This mechanism causes the shallowing of the thermocline, which is the region in which the temperature has the largest decrease with depth. The thermocline separates the warm waters of the upper ocean from the cold waters of the deep ocean.
Therefore, the colder SST and higher SLP conditions in the eastern Pacific, are associated with ascending motions, while in the western Pacific, lower SLP and warmer SST cause subsidence. An atmospheric zonal circulation is established, denoted as Walker circulation (Figure 1).
Figure 1: (a) Landscape of Indonesia (b) Normal conditions in the tropical Pacific (c) Fishermen in Peru during normal conditions of the tropical Pacific, which cold deep waters rich in nutrients.
El Niño is characterized by an anomalous warming in the central-eastern equatorial Pacific (Figure 2). The trades are weaker than normal or even zero, pilling the warm waters and deepening the thermocline in the central Pacific. The convection is enhanced originating floods in the central Pacific islands and along South-American coast. The weakening of the trades also causes a reduction of the upwelling, warming this region. The zonal SLP gradient is reduced, reinforcing the initial weakening of the trades.
Figure 2. (a) Drought in Philippines caused by El Niño phenomenon (b) El Niño conditions in the tropical Pacific (c) Floods in Bolivia due to el Niño phenomenon.
La Niña is an anomalous cooling in the central-eastern equatorial Pacific (Figure 3). The trades are strengthened displacing the warm waters to a narrow region of the western Pacific. As a consequence, the precipitation is increased over Indonesia and the upwelling is intensified along the eastern equatorial Pacific and South-American coast, causing drier conditions over this area. A strengthening of the zonal SLP gradient, reinforces the surface winds, deepening the thermocline in the eastern Pacific and creating shallower conditions next to South America.
Figure 3: (a) Floods in Australia and drought in Peru associated with a La Niña phenomenon. (b) La Niña conditions in the tropical Pacific. (c) Drought in Texas due to la Niña phenomenon.
ENSO impacts are not limited to anomalous increase or decreased precipitation over the Tropical Pacific, but it has global teleconnections that modulate the climate, ecosystems and fisheries in remote areas.
Temas relacionados:
Fenómenos de interacción aire-océano
Variabilidad climática de las regiones tropicales
Procesos de teleconexión
Créditos:
Video elaborado por:
Marta Martín del Rey (mmartindelrey@fis.ucm.es)
Irene Polo Sánchez (i.polo@reading.ac.uk)
Belén Rodríguez de Fonseca (brfonsec@fis.ucm.es)
Proyecto de Innovación y Mejora de la Calidad Docente. Laboratorio Virtual de Meteorología y Clima (122PCD1144)
IP: Belén Rodríguez de Fonseca
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