ปฏิสัมพันธ์ระหว่างมหาสมุทร-บรรยากาศและ ENSO

บริเวณที่มหาสมุทรแปซิฟิกเขตร้อนและชั้นบรรยากาศเหนือมหาสมุทรเสริมซึ่งกันและกัน การแกว่งตัวแบบคู่ที่เรียกว่า El Nino-Southern Oscillation จะเปลี่ยนสภาพภูมิอากาศของโลกส่วนใหญ่ระหว่างช่วงอบอุ่นและช่วงเย็นทุก ๆ สองสามปี

Definition

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างมหาสมุทร-บรรยากาศคือการเชื่อมโยงสองทางระหว่างทะเลกับอากาศผ่านการแลกเปลี่ยนพลังงานและสสาร; El Nino-Southern Oscillation เป็นรูปแบบคู่ชั้นนำของปฏิสัมพันธ์นี้ในมหาสมุทรแปซิฟิกเขตร้อน ซึ่งแกว่งตัวระหว่างสภาวะอบอุ่นและเย็น

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมการแลกเปลี่ยนความร้อน ความชื้น และโมเมนตัมที่รอยต่อระหว่างอากาศกับทะเล พลวัตแบบคู่ของมหาสมุทรแปซิฟิกเขตร้อน ช่วงอบอุ่น (เอลนีโญ) และช่วงเย็น (ลานีญา) ของ ENSO และ Southern Oscillation ในความกดอากาศ การเชื่อมโยงระยะไกลทั่วโลกที่เกิดขึ้น และพื้นฐานสำหรับการพยากรณ์ตามฤดูกาล

Core questions

• มหาสมุทรและบรรยากาศแลกเปลี่ยนความร้อน ความชื้น และโมเมนตัมกันอย่างไร?
• กลไกป้อนกลับแบบคู่ใดที่ทำให้เกิด El Nino-Southern Oscillation?
• เหตุการณ์เอลนีโญและลานีญา ส่งผลกระทบต่อสภาพอากาศและภูมิอากาศทั่วโลกอย่างไร?
• ความเข้าใจเกี่ยวกับการเชื่อมโยงระหว่างมหาสมุทร-บรรยากาศช่วยให้สามารถพยากรณ์สภาพภูมิอากาศตามฤดูกาลได้อย่างไร?

Key theories

กลไกป้อนกลับของบเยิร์กเนส (Bjerknes feedback)

ลมค้าที่อ่อนกำลังลงทำให้น้ำในมหาสมุทรแปซิฟิกเขตร้อนตะวันออกอุ่นขึ้น ซึ่งจะทำให้ลมค้าอ่อนกำลังลงอีก เป็นกลไกป้อนกลับเชิงบวกระหว่างมหาสมุทรและบรรยากาศที่บเยิร์กเนสระบุว่าเป็นกลไกขับเคลื่อนของเอลนีโญ

พลวัตของ ENSO แบบตัวแกว่งหน่วง (Delayed-oscillator dynamics of ENSO)

คลื่นมหาสมุทรบริเวณเส้นศูนย์สูตรให้กลไกป้อนกลับเชิงลบแบบหน่วงที่ย้อนกลับการอุ่นขึ้น ดังนั้น ENSO จึงทำหน้าที่เป็นตัวแกว่งที่เลี้ยงตัวเองได้ระหว่างสภาวะเอลนีโญและลานีญา

Mechanisms

ลมค้าจะพัดพาน้ำอุ่นไปสะสมในมหาสมุทรแปซิฟิกเขตร้อนตะวันตก และขับเคลื่อนการยกตัวของน้ำเย็นในตะวันออก; เมื่อลมค้าอ่อนกำลังลง มวลน้ำอุ่นจะแผ่ขยายไปทางตะวันออก (เอลนีโญ) ซึ่งจะทำให้ลมค้าอ่อนกำลังลงอีกผ่านกลไกป้อนกลับของบเยิร์กเนส (Bjerknes feedback) ในขณะที่คลื่นมหาสมุทรบริเวณเส้นศูนย์สูตรจะฟื้นตัวและเกินกว่าสภาวะเดิมในภายหลัง (ลานีญา) ทำให้เกิดการแกว่งตัวที่จัดระเบียบปริมาณน้ำฝนในเขตร้อนและสภาพอากาศทั่วโลกใหม่

Clinical relevance

ENSO เป็นแหล่งที่มาที่ใหญ่ที่สุดของความแปรปรวนของสภาพภูมิอากาศปีต่อปี โดยเปลี่ยนรูปแบบปริมาณน้ำฝน ภัยแล้ง น้ำท่วม และพายุข้ามทวีป ซึ่งมีผลกระทบอย่างมากต่อเกษตรกรรม น้ำ การประมง และความเสี่ยงจากภัยพิบัติ; ความสามารถในการคาดการณ์ของ ENSO เป็นรากฐานของการพยากรณ์ตามฤดูกาลที่ใช้กันทั่วโลก

History

บทความของบเยิร์กเนสในปี 1969 ได้รวมปรากฏการณ์เอลนีโญในมหาสมุทรและ Southern Oscillation ในบรรยากาศเข้าเป็นปรากฏการณ์คู่เดียว; เหตุการณ์ที่รุนแรงในปี 1982-1983 กระตุ้นให้เกิดโครงการสังเกตการณ์ TOGA และภายในทศวรรษ 1990 แบบจำลองคู่สามารถพยากรณ์ ENSO ล่วงหน้าได้หลายเดือน ซึ่งเป็นจุดเปลี่ยนสำคัญในการพยากรณ์สภาพภูมิอากาศ

Key figures

• Jacob Bjerknes
• George Philander
• Klaus Wyrtki

Seminal works

• philander1990
• bjerknes1969

Frequently asked questions

เอลนีโญกับลานีญาแตกต่างกันอย่างไร?

เอลนีโญคือช่วงอบอุ่น โดยมีน้ำอุ่นผิดปกติในมหาสมุทรแปซิฟิกเขตร้อนตอนกลางและตะวันออก และลมค้าอ่อนกำลังลง ในขณะที่ลานีญาคือช่วงเย็น โดยมีน้ำเย็นกว่าในมหาสมุทรแปซิฟิกตะวันออกและลมค้าที่แรงขึ้น; ทั้งสองอย่างนี้จะเปลี่ยนรูปแบบสภาพอากาศทั่วโลก

ทำไมเอลนีโญจึงส่งผลกระทบต่อสภาพอากาศที่อยู่ไกลจากมหาสมุทรแปซิฟิก?

การเปลี่ยนแปลงของปริมาณน้ำฝนในมหาสมุทรแปซิฟิกเขตร้อนจะเปลี่ยนแปลงรูปแบบการหมุนเวียนของบรรยากาศที่แพร่กระจายไปทั่วโลก ซึ่งเรียกว่าการเชื่อมโยงระยะไกล (teleconnections) ซึ่งส่งผลต่ออุณหภูมิและปริมาณน้ำฝนในทวีปที่อยู่ห่างไกล