Bakgrund till ENSO - koppling mellan tids- och rumsvariation

I atmosfären förekommer en stor mängd olika fenomen som var och en har typiska karakteristiska egenskaper. En grundläggande sådan egenskap är den skala, i tid och rum, som fenomenet vanligtvis har.

Figuren nedan visar att tids- och rumsskalorna inte är oberoende av varandra, utan i stället har ett starkt inbördes förhållande. För fenomen som i dagligt tal refereras till väder, såsom turbulens, fuktig konvektion, cykloner och planetära vågor, råder ett nära nog linjärt samband mellan rums- och tidsskalor. Fenomen som är småskaliga i rummet är alltså typiskt kortvariga i tiden, medan å andra sidan storskaliga fenomen utmärks av lång varaktighet.

Figur 1. Typiska längdskalan (x-axel) och tidsskalan (y-axel)
Figur 1.Typisk längdskala (x-axel) och tidsskala (y-axel) hos de mest fundamentala fenomenen i atmosfären. Notera att axlarna är logaritmiska. De blå skuggade ytorna indikerar de skalor där huvuddelen av respektive fenomens energi vanligtvis förekommer.
Förstora Bild

Den rumsliga skalan har dock ett maximum som aldrig kan överskridas, nämligen jordens storlek. Någon sådan begränsning finns inte för tidsskalan. För tidsskalor längre än ungefär en månad är de dominerande fenomenen mycket storskaliga och i regel av samma storleksordning som jorden själv. Dessa så kallde lågfrekventa fenomen återfinns i figuren strax till vänster om den röda linjen, som betecknar jordens storlek, och högt upp, där de långa tidsskalorna återfinns.

Externt drivna lågfrekventa fenomen

Det kanske mest framstående exemplet på ett lågfrekvent fenomen är säsongsvariationer. De är ett direkt resultat av den årliga cykeln i solens instrålning. Dessa variationer utgör den klart största delen av atmosfärens variabilitet.

De längsta tidsskalorna som visas i figuren, decennier till århundranden, är associerade med olika former av klimatvariationer. Den globala uppvärmningen orsakad av att mänsklig aktivitet förändrar atmosfärens sammansättning, är där ett betydelsefullt inslag.

Gemensamt för båda dessa viktiga lågfrekventa fenomen är att de är direkt drivna av strålningseffekter som i stort sett är oberoende av atmosfärens interna variabilitet. Man brukar därför säga att de är externt drivna fenomen.

Internt genererade lågfrekventa fenomen

Det finns även lågfrekventa fenomen som i allt väsentligt är oberoende av externa faktorer och som i stället är internt genererade, såsom en stor del av klimatvariationerna. För de mer kortvariga klimatvariationerna, tidsskalor bortom väder men kortare än några fåtal år, är Madden-Julian Oscillation (MJO, efter initialerna på de två forskare som först beskrev fenomenet) ett framstående exempel. MJO kallas också ”30-60 day oscillation” eller ”tropical intraseasonal oscillation”, vilket indikerar att MJO är ett fenomen som är kortare än en säsong, 30-90 dygn.

De alternativa namnen visar också att MJO återfinns i den tropiska atmosfären, framförallt över de varmaste delarna av Indiska oceanen och Stilla havet. MJO uppstår genom en storskalig koppling mellan atmosfärisk cirkulation och djup konvektion och visar sig i återkommande vågor som sprider sig åt öster längs ekvatorn. Det mest karakteristiska för MJO är de tydliga variationer i nederbörden som är avhängig av, och som följer med vågorna åt öster.

ENSO – det största och viktigaste lågfrekventa fenomenet

För kortvariga klimatvariationer är El Niño - Southern Oscillation (ENSO) det klart största och viktigaste lågfrekventa fenomenet på jorden. Det återkommer ungefär med intervall om ungefär 2-7 år (figur 1 ovan).

ENSO som är en förkortning för El Niño - Southern Oscillation är alltså ett samlingsnamn för det kopplade internt genererade atmosfärs-havsfenomen som ENSO utgör.

Havsdelen utgörs av de avvikelser från normaltillståndet som karakteriserar en El Niño eller en La Niña. medan atmosfärsdelen utgörs av de avvikelser från normaltillståndet som är kopplade till svängningarna i Southern Oscillation. Det är därför naturligt och helt i sin ordning att ENSO fått sitt namn från både havs- och atmosfärsdelen.

Grundläggande för ENSO är ett nära samspel mellan hav och atmosfär där båda är ömsesidigt beroende av varandra.

Anledningen till dess stora betydelse är att ENSO påverkar atmosfärscirkulationen långt bortanför den tropiska delen av Stilla havet genom så kallade ”teleconnections”. Det gör att den i realiteten utgör, om än inte ett globalt fenomen, så i alla fall ett halvklots-stort fenomen.

ENSO har en för denna tidsskala ganska unik egenskap, nämligen att den är relativt förutsägbar upp till ungefär sex månader i förväg. Dessutom har ENSO en klart påvisbar påverkan på den globala medeltemperaturen, då en del av avvikelserna från den allmänt uppåtgående trenden i den globala medeltemperaturen kan hänföras till ENSO.