Aktuality SHMU

Aj napriek La Niñe rok 2020 bude jeden z najteplejších v histórii

30.10.2020 | KLIMATOLÓGIA | ANALÝZA | JOZEF PECHO, LADISLAV MARKOVIČ

Svetová meteorologická organizácia (WMO) oficiálne potvrdila, že v oblasti Tichého oceánu sa vyvinul fenomén La Niña (chladná fáza oscilačného módu ENSO), ktorý ovplyvňuje teplotu vzduchu, atmosférické zrážky a atmosférickú cirkuláciu v mnohých častiach sveta a predpokladá sa, že pretrvá aj začiatkom budúceho roka. Takisto sa predpokladá, že tohtoročná La Niňa bude mierna až silná. Naposledy bola silná La Niňa zaznamenaná v rokoch 2010 – 2011 a viedla k niektorým veľmi pozoruhodným klimatickým a hydrologickým dôsledkom (napr. globálny pokles hladiny oceánov o 5 mm medzi rokmi 2010 a 2011). Aj napriek tomu, že fenomén La Niňa bude mať prevažne [priamy] mierne ochladzujúci účinok v oblasti centrálneho a východného Tichého oceánu, nepredpokladá sa, že ENSO významne ovplyvní globálnu teplotu v roku 2020 (teplotný účinok ENSO je merateľný približne 6 mesiacov po vrcholení silných El Niňo/La Niňa fenoménov), ktorá veľmi pravdepodobne bude 1. až 3. najvyššia aspoň od roku 1880.

▌Prichádza La Niña

Pojmom La Niña označujeme veľkoplošné ochladzovanie povrchových vrstiev oceánu v centrálnej a východnej časti rovníkovej oblasti Tichého oceánu. Predstavuje tak studenú fázu južnej oscilácie El Niño (ENSO), ktorá priamo podmieňuje zmeny v tropickej atmosférickej cirkulácii, čo významne modifikuje polia vetra, atmosférického tlaku a zrážok. Zvyčajne má opačné dôsledky na počasie a klimatické podmienky ako El Niño, čo je teplá fáza južnej oscilácie El Niño (ENSO).

„El Niño a La Niña sú významnými, prirodzene sa vyskytujúcimi faktormi klimatického systému Zeme. Všetky prirodzene sa vyskytujúce klimatické fenomény sa však momentálne dejú na pozadí klimatickej zmeny podmienenej činnosťou človeka, ktorá výrazne ovplyvňuje obeh vody v atmosfére a extremalizuje prejavy počasia, “uviedol generálny tajomník WMO profesor Petteri Taalas.

La Niña má zvyčajne ochladzujúci účinok na globálnu teplotu, avšak v súčasnosti je tento efekt viac ako vyvážený teplom, ktoré je v našej atmosfére zachytené skleníkovými plynmi. Rok 2020 tak zostáva na ceste k jednému z najteplejších zaznamenaných rokov a očakáva sa, že roky 2016 - 2020 budú najteplejším päťročným obdobím v histórii meraní. Roky s výskytom La Niña sú teraz teplejšie ako roky so silnými udalosťami El Niño v minulosti. Dlhodobý vývoj Oceánického indexu Niño od roku 1950 je možné vidieť na priloženom grafe v prílohe [Obrázok].

WMO v aktuálnej Správe stavu južnej oscilácie ENSO uvádza, že existuje vysoká pravdepodobnosť (90%) že povrchová teplota vody v tropickej oblasti Tichého oceánu ostane na úrovni La Niña do konca roku 2020 a možno aj v prvom kvartáli roka 2021 (55%). Táto situácia tak nasleduje po viac ako roku neutrálnych podmienok ENSO (tj. nebol zaznamenaný El Niño, ani La Niña). Správa WMO je založená na prognózach Globálnych klimatických centier WMO pre dlhodobé prognózy a predpovede, a tiež na základe odborných expertíz oscilácie ENSO.

Je však dôležité poznamenať, že El Niño a La Niña nie sú jedinými faktormi, ktoré ovplyvňujú správanie sa klimatického systému na globálnej a regionálnej úrovni. Žiadne dve udalosti La Niňa alebo El Niño nie sú rovnaké a ich regionálne prejavy sa môžu líšiť v závislosti od ročného obdobia a ďalších faktorov. Subjekty s rozhodovacími právomocami by mali preto vždy pozorne sledovať najnovšie sezónne prognózy, aby tak získali najaktuálnejšie informácie.

Práve z tohto dôvodu rozširuje WMO existujúce portfólio sezónnych informácií, poskytovaných prostredníctvom Národných a regionálnych centier pre výhľady stavu klímy, a zvyšuje frekvenciu Globálnych sezónnych aktualizácií stavu klímy (GSCU) zo štvrťročných na mesačné. Okrem vplyvu El Niño a La Niña správa GSCU zahŕňa aj vplyvy ďalších faktorov ovplyvňujúcich globálnu klímu, ako je napríklad Severoatlantická oscilácia (NAO) alebo Indický oceánický dipól (IOD).

Po ničivých dopadoch udalosti El Niño z rokov 2015 a 2016 sa Organizácia pre výživu a poľnohospodárstvo OSN (FAO), WMO a humanitárne organizácie spojili a vytvorili ENSO-skupinu, ktorá by v budúcnosti mala zabezpečiť, aby OSN a jej humanitárne organizácie obdržali vhodné a usmerňujúce informácie umožňujúce prijatie prakticky orientovaných opatrení. Táto skupina v súčasnosti poskytuje, na dopadoch založené poradenstvo pre rozhodovacie a humanitárne orgány OSN. Sezónne informácie o klíme od WMO a ďalších odborných stredísk sú začlenené do širšieho humanitárneho hodnotenia s cieľom identifikovať oblasti, ktoré sú považované za najviac ohrozené. Potravinová bezpečnosť, kapacita na zvládanie prírodných katastrof a rad ďalších faktorov sú kombinované tak, aby sa dosiahlo čo najkomplexnejšie hodnotenie reálnej zraniteľnosti.

V súčasnosti prebiehajú práce na rozšírení podpory pre humanitárny systém vyvinutím špeciálneho koordinačného mechanizmu na smerovanie odborných znalostí komunity WMO priamo k osobám s rozhodovacími právomocami s cieľom zachraňovať životy a majetky obyvateľov. Vďaka tomuto systému budú k dispozícii predpovede pre manažment prírodných a humanitárnych katastrof v rôznych časových horizontoch.

▲ Obr. 1: Schéma prúdenia atmosféry a morskej vody, rozloženie poľa prízemnej teploty vzduchu (a povrchu oceánu), a vertikálny profil teploty oceánu počas troch hlavných fáz oscilačného módu ENSO (neutrálne podmienky, a podmienky La Niña (stred) a El Niño) v priestore východného a centrálneho Tichého oceánu, zväčšenie obrázku pre <Neutrálne podmienky> <podmienky La Niña> <podmienky El Niño> [Zdroj: ENSO blog NOAA].

▲ Obr. 2: Významne chladnejší región s fenoménom La Niña viditeľný v poli povrchovej teploty povrchu oceánu v oblasti východného a centrálneho Tichého oceánu k dňu 28. októbra 2020 [Data/Mapové spracovanie na základe https://ClimateReanalyzer.org, Climate Change Institute, University of Maine, USA].

▲ Obr. 3: Vývoj poľa povrchovej teploty Tichého oceánu vyjadreného v odchýlkach teploty povrchu oceánu od dhodobého priemeru v období medzi 29. septembrom a 28. októbrom 2020 [Zdroj: NOAA].

▲ Obr. 4: Sezónne prognózy poľa teploty vzduchu (horný panel) a úhrnu atmosférických zrážok (obe vyjadrené odchýlkami od dlhodobého priemeru) pre obdobia NDJ (november 2020 - január 2021), DJF (december 2020 - február 2021), JFM (január - marec 2021) a FMA (február - apríl 2021) na základe údajov ECMWF.

▌Atmosférické oscilácie

Charakter a dlhodobé zmeny globálnej a regionálnej klímy ovplyvňuje celý rad faktorov. Niektoré majú pôvod na Zemi (biosféra, vulkanizmus, pohyby kontinentov, atď.), iné majú výlučne extraterestriálnu povahu (zmeny orbitálnych parametrov Zeme, slnečná aktivita, dopady asteroidov alebo komét, atď.). Ich synergickým spolupôsobením dochádza ku genéze konkrétnych klimatických podmienok na danom mieste alebo v regióne. Klimatotvorné faktory podliehajú rôznym dlhodobým alebo krátkodobým zmenám (napr. pohyb kontinentov vedie k zmenám zastúpenia pevnín a oceánov v konkrétnych geografických šírkach), ktoré sa navyše vzájomne kombinujú so zmenami ostatných faktorov prebiehajúcich zväčša v iných časových škálach. Vzniká tak veľmi zložitý priebeh zmien klímy, v rámci ktorého je možné identifikovať buď viac-menej pravidelne sa opakujúce cykly, resp. kolísania (na úrovni rokov, desaťročí či storočí) alebo dlhodobé progresívne, zväčša neperiodické zmeny odrážajúce zásadné zmeny charakteru celého klimatického systému Zeme na úrovni stoviek tisícov až miliónov rokov. Pod pojem premenlivosť alebo variabilita klímy však možno zahrnúť aj iné krátkodobé kolísania klimatických podmienok, ktoré spravidla nemajú periodický charakter (napríklad ochladenia, spôsobené veľkými erupciami sopiek).

V klimatológii sa navyše zaužíval ešte jeden pojem, používaný pre fenomény, ktoré majú tendenciu významne kolísať okolo určitej priemernej hodnoty, pričom sa viac či menej pravidelne pohybujú od jedného extrému k druhému. Ide o oscilácie (oceánické alebo atmosférické), ktoré môžu mať buď cyklickú povahu, a v takom prípade je možné ich príchod relatívne ľahko predpovedať, alebo naopak necyklickú. Väčšina oscilácií vzniká ako prejav interne podmienenej premenlivosti klimatické systému Zeme, avšak sú aj také, ktorých načasovanie súvisí so zmenou extraterestrických činiteľov (napr. 11-ročným cyklom slnečnej aktivity).

Jednotlivé oscilácie sa prejavujú v rôznych časových škálach a v prípade cyklického charakteru môžu nadobúdať konkrétne fázy svojho vývoja v určitých periódach. Uplatnením tohto kritéria môžeme oscilácie rozdeliť do niekoľkých kategórií. Najkratšie oscilácie možno identifikovať už v rámci jediného roka, kedy oscilácia dokáže prejsť z jednej fázy do druhej v rámci napríklad jednej sezóny (napr. Madden-Julianská oscilácia (MJO) s periodicitou 60-90 dní) – ide o príklad tzv. medzisezónnej oscilácie. Ďalšie, ako napríklad Kvázi dvojročná oscilácia (QBO) sa objavujú s periodicitou približne 2 roky, zatiaľ čo asi najznámejšia kvázi-cyklická oscilácia, známa pod označením El Niño-Južná oscilácia (ENSO), sa objavuje s periodicitou zväčša 3 až 5 rokov. Takéto kolísania označujeme pojmom medziročné oscilácie. O úroveň vyššie sú tzv. interdekádne oscilácia s periodicitou presahujúcou minimálne jedno desaťročie (napr. Pacifická dekádna oscilácia – PDO). Časovo najdlhšie, tzv. multidekádne a dlhodobejšie oscilácie, je možné identifikovať na úrovni niekoľkých desaťročí až storočí, prípadne tisícročí. Oscilačné módy sa môžu v poli vybraných meteorologických prvkov (napr. prízemný tlak vzduchu a teplota vzduchu) identifikovať napr. pomocou frekvenčných komponentných analýz, resp. analýz hlavných rotovaných komponentov (Low-Frequency Component Analysis; LFCA).

▲ Obr. 5: Príklady oscilačných módov (oceánicko-atmosférických komponentov systému) v priestore Tichého oceánu: Pacifická dekádna oscilácia (PDO; hore) a El Niño-Južná oscilácia (ENSO, dole) [Zdroj: NCAR, Climate data Guide].

S pojmom atmosférické oscilácie sa úzko viaže aj ďalší termín, a to telekonekcie (teleconnections), alebo inak povedané, vzdialené prepojenia. Vyjadruje tendenciu veľkých cirkulačných systémov Zeme a teda aj oscilačných zmien ovplyvňovať sa navzájom, a to aj na veľké vzdialenosti. Priekopníkom myšlienky, že zmeny v počasí na jednom mieste planéty môžu ovplyvniť vývoj počasia v regióne vzdialenom tisíce kilometrov, bol Sir Gilbert Thomas Walker, ktorý objavil aj najvýznamnejší oscilačný fenomén planéty, Južnú osciláciu (SO).

▌Trochu z histórie

Základný koncept atmosférických oscilácií sa zrodil už na konci 19. storočia v súvislosti s výskumom ázijských monzúnov, ktorý začal byť podporovaný po katastrofálnych následkoch veľkého sucha, ktoré zasiahlo Indiu v roku 1877. Pod vedením H. F. Blanforda sa na Indickom meteorologickom ústave rozbehol výskum toho, či je vôbec možné predpovedať začiatok monzúnového obdobia. Bol to však až spomínaný G. Walker, ktorý v 20. rokoch minulého storočia objavil na základe štúdia polí prízemného tlaku vzduchu v indo-pacifickej oblasti (nadviazal tak na predošlé výskumy, ktoré začal H. H. Hildebrandsson ešte v roku 1897) určitú, pravdepodobne nie celkom náhodnú pravidelnosť. Walker objavil, že v rozsiahlej oblasti medzi Indickým a Tichým oceánom, vrátane západného pobrežia Južnej Ameriky, existuje pravidelné kolísanie tlaku vzduchu na medziročnej škále, ktoré sa prejavuje najmä na južnej pologuli (z toho dôvodu nazval tento fenomén Južnou osciláciou – SO). Na základe poznatku, že ak v južnom Pacifiku tlak vzduchu rastie, potom v Indickom oceáne klesá, Walker odvodil jednoduchý index južnej oscilácie (SOI). Komplexné vysvetlenie toho, že fenomén, vtedy už známy ako El Niño, je úzko prepojený s SO podal až v polovici 60. rokov Jacob Bjerknes (1966). Bjerknes priniesol presne vysvetlenie vzájomného ovplyvňovania atmosférickej a oceánskej cirkulácie v Tichom oceáne. Bol to práve Bjerknes, ktorý po prvýkrát uznal prínos výskumu G. Walkera a na jeho počesť nazval celý cirkulačný systém v Indo-pacifickej oblasti Walkerovou cirkuláciou (dnes súhrnne označovaná ako ENSO).

▌Južná oscilácia (SO) a El Niño-Južná oscilácia (ENSO)

Približne každých 3 až 5 rokov v období okolo Vianoc dochádza pri západnom pobreží Južnej Ameriky k pozoruhodnému fenoménu. Od severného pobrežia Peru a Ekvádoru smerom na juh začína prúdiť obrovská masa pre túto oblasť neobvykle teplej vody, ktorá tak nahrádza chladnejší Peruánsky (tiež Humboldtov) prúd prichádzajúci pozdĺž pobrežia z juhu. S teplou vodou však prichádzajú aj problémy, ktoré majú takmer vždy pre miestnych obyvateľov katastrofálne následky. Od zdecimovaného rybárskeho priemyslu až po krajinu spustošenú rozsiahlymi povodňami. Miestni obyvatelia dali tomuto fenoménu príznačný názov, El Niño (v španielčine to znamená „dieťa“ alebo „malý chlapec“), podľa toho, že prichádza vždy na konci roka, v období Vianoc.

Za všetko môže výrazne zoslabnutie pasátového prúdenia, ktoré obyčajne prúdi nad tropickým Pacifikom smerom na západ (presnejšie od severovýchodu, resp. juhovýchodu na severnej, resp. južnej pologuli) a tlačí tak obrovské masy vody k brehom juhovýchodnej Ázie, Indonézie a Austrálie. V dôsledku cirkulácie sa v tomto priestore hromadí a vytvára obrovský bazén veľmi teplej vody (s teplotou 28-32 °C), ktorý podmieňuje vysoký výpar a výdatné a pravidelné zrážky v oblasti západného Pacifiku. Z doteraz nie celkom objasnených príčin táto vcelku stabilná cirkulácia v priemere každých približne 5 rokov kolabuje, čo sa prejavuje vo významnej zmene sily a smeru prúdenia pasátov, ktoré v niektorých častiach Pacifiku dokonca začínajú prúdiť opačným smerom, teda od západu na východ, smerom k pobrežiu Južnej Ameriky. Bazén teplej vody sa tak začína pomaly presúvať najskôr do centrálnych častí tropického Pacifiku a neskôr dosahuje aj vzdialenejšie pobrežie juhoamerického kontinentu. Pásmo výdatných zrážok tak s plnou razanciou zasahuje na inak suché púštne pobrežia Peru a severného Čile, kde vedie k vzniku extrémnych prívalových zrážok a náhlych povodní. Na druhom konci Tichého oceánu, v Austrálii a Indonézii, spôsobuje „teplá fáza“ ENSO opačný extrém – mimoriadne sucho, ktoré negatívne ovplyvňuje najmä na biodiverzitu bohaté ekosystémy tropických dažďových pralesov (v podobe rozsiahlych lesných požiarov).

Najvýraznejšie prípady El Niña sú dokumentované z rokov 1891, 1925, 1953, 1972, 1982, 1986, 1992, 1993, 1997, 2009 a naposledy z rokov 2015 a 2016. ENSO však nie je ani zďaleka fenomén ovplyvňujúci len región Tichého oceánu. V dôsledku toho, že v priebehu teplej fázy ENSO sa na rozsiahlych plochách Pacifiku (niekoľko desiatok miliónov km2) zvýši teplota povrchových vrstiev oceánu na obdobie niekoľkých mesiacov aj o viac ako 5-6 °C, je jav El Niño zdrojom najväčšej medziročnej premenlivosti globálnej teploty vzduchu. Tá môže v prípade silného El Niña vyskočiť aj o viac ako 0,3 °C nad dlhodobý priemer (v regióne tropického Pacifiku dosahuje teplotná odchýlka zvyčajne hodnoty od +0,5 do 1,0 °C). Vplyv El Niña na teplotné pomery môže byť regionálne aj opačný, a to napríklad v miernych šírkach, ktoré sa zvyknú ochladiť aj o 0,5 °C.

▲ Obr. 6: Vývoj globálnej teploty v mesačnom kroku so zvýraznenými obdobiami pôsobenia fenoménov El Niño a La Niña v rokoch 1950 až 2020 [Zdroj: NOAA].

El Niño je však len jedna z dvoch častí oscilačného systému ENSO. Tou druhou je La Niña (špan. „dievčatko“), ktorá predstavuje jeho chladnejšiu fázu a vzniká, na rozdiel od El Niña, v dôsledku zosilnenia pasátovej cirkulácie. Teplotné rozdiely Tichého oceánu sa tak medzi jeho západnou a východnou časťou v porovnaní s normálom ešte viac zvýrazňujú. Zatiaľ posledný jav La Niña z prelomu rokov 2010/11 nám v plnom rozsahu demonštroval, že dokáže byť podobne extrémny ako jeho náprotivok, El Niño. Katastrofálne povodne v Austrálii (december 2010/január 2011), mimoriadne silný cyklón Yasi, ako aj výrazne sucho v Amazónii a v JZ časti USA sú len niektoré z dôsledkov jeho pôsobenia. Vplyv La Niña na globálnu teplotu vzduchu je presne opačný ako v prípade El Niño, ochladzujúci účinok je však zväčša menej výrazný.

▲ Obr. 7: Typické regionálne prejavy/dopady fenoménov El Niño (vľavo) a La Niña (vpravo) [Zdroj: WMO].

Ďalšie zdroje: