海洋と大気の相互作用とENSO

熱帯太平洋とその上空の大気が互いに影響し合うことで、エルニーニョ・南方振動と呼ばれる結合振動が生じ、数年ごとに地球の気候を温暖期と寒冷期の間で変動させている。

Definition

海洋と大気の相互作用とは、エネルギーと物質の交換を通じて海と大気が双方向に結合することであり、エルニーニョ・南方振動はこの相互作用の熱帯太平洋における主要な結合モードであり、温暖状態と寒冷状態の間で振動する。

Scope

このトピックでは、海面と大気の界面における熱、水分、運動量の交換、熱帯太平洋の結合力学、ENSOの温暖期（エルニーニョ）と寒冷期（ラニーニャ）、大気圧の南方振動、それらが引き起こす地球規模のテレコネクション、および季節予測の基礎について扱う。

Core questions

• 海洋と大気はどのように熱、水分、運動量を交換するのか？
• どのような結合フィードバックがエルニーニョ・南方振動を引き起こすのか？
• エルニーニョ現象とラニーニャ現象は世界の気象と気候にどのように影響するのか？
• 海洋と大気の結合を理解することは、どのように季節気候予測を可能にするのか？

Key theories

ビヤークネスフィードバック

貿易風が弱まると熱帯太平洋東部が暖まり、それがさらに風を弱める。これは海洋と大気の間の正のフィードバックであり、ビヤークネスはこれをエルニーニョの原動力として特定した。

ENSOの遅延振動子ダイナミクス

赤道海洋波は、温暖化を逆転させる遅延負のフィードバックを提供するため、ENSOはエルニーニョ状態とラニーニャ状態の間で自己持続的な振動として振る舞う。

Mechanisms

貿易風は熱帯太平洋西部で暖かい水を蓄積させ、東部では冷たい水の湧昇を引き起こす。貿易風が弱まると、暖かい水塊は東に広がり（エルニーニョ）、ビヤークネスフィードバックを通じてさらに風を弱める。一方、赤道海洋波は後に元の状態を回復させ、それを超えて（ラニーニャ）振動を生み出し、熱帯の降雨と地球規模の天候を再編成する。

Clinical relevance

ENSOは年々の気候変動の最大の要因であり、大陸全体で降雨、干ばつ、洪水、嵐のパターンを変化させ、農業、水資源、漁業、災害リスクに大きな影響を与える。その予測可能性は、世界中で利用されている季節予報の基盤となっている。

History

ビヤークネスの1969年の論文は、海洋のエルニーニョと大気の南方振動を単一の結合現象として統合した。1982年から1983年の強いイベントはTOGA観測プログラムを促進し、1990年代までには結合モデルがENSOを数ヶ月前から予測できるようになり、気候予測における画期的な出来事となった。

Key figures

• Jacob Bjerknes
• George Philander
• Klaus Wyrtki

Seminal works

• philander1990
• bjerknes1969

Frequently asked questions

エルニーニョとラニーニャの違いは何ですか？

エルニーニョは温暖期であり、熱帯太平洋の中央部と東部で異常に暖かい海水が見られ、貿易風が弱まる。一方、ラニーニャは寒冷期であり、太平洋東部の海水が冷たくなり、貿易風が強まる。どちらも世界の気象パターンを変化させる。

エルニーニョはなぜ太平洋から遠く離れた地域の天候に影響を与えるのですか？

熱帯太平洋の降雨の変化は、地球規模で伝播する大気循環パターン（テレコネクションと呼ばれる）を変化させ、遠く離れた大陸の気温や降水量に影響を与えるためである。