Aggiornamento ENSO , luglio 2021

El Niño, conosciuto anche con la sigla ENSO (El Niño-Southern Oscillation), è un fenomeno climatico ricorrente che si verifica nell’Oceano Pacifico centrale in media ogni cinque anni, pur possedendo in realtà un periodo variabile fra i tre e i sette anni. Esso culmina generalmente nei mesi di dicembre e gennaio, e da questo motivo (a dicembre c’è il Natale, la festa del Bambin Gesù, El Niño in lingua spagnola) deriva il nome: infatti, nelle fasi più intense di El Niño, che spesso coincidono con le feste natalizie, la pescosità nei mari limitrofi alle coste occidentali (pacifiche) sudamericane è molto limitata, e questo veniva visto come un segno divino del fatto che le attività umane dovessero fermarsi per celebrare le feste. Più a grande scala, il fenomeno ENSO provoca inondazioni, siccità e altre perturbazioni che variano a ogni manifestazione. I paesi in via di sviluppo che dipendono fortemente dall’agricoltura e dalla pesca, in particolare quelli sudamericani che si affacciano sull’Oceano Pacifico, ne sono i più colpiti. Per identificare, invece, i periodi in cui la fase di El Niño ha segno opposto, è stato coniato il nome La Niña.

A differenza della NAO, ENSO è una teleconnessione atmosferica accoppiata tra atmosfera e oceano che presenta appunto una componente oceanica, chiamata El Niño o La Niña, caratterizzati il primo da un riscaldamento e la seconda da un raffreddamento della temperatura delle acque superficiali dell’Oceano Pacifico centro-orientale in zona tropicale (intorno al tropico del Capricorno), e una componente atmosferica, chiamata Oscillazione Meridionale, caratterizzata da variazioni dei livelli di pressione nell’area del Pacifico centro-occidentale. Tali due componenti sono direttamente accoppiate: quando le temperature superficiali oceaniche nei pressi delle coste tropicali sudamericane è più alta della media (El Niño), la pressione del Pacifico occidentale è più alta della media, e viceversa (La Niña).

Figura 3 – Gli episodi di El Niño (a sinistra) riflettono periodi di SST superiori alla media lungo il bacino Pacifico tropicale orientale. Gli episodi di La Niña (a destra) rappresentano periodi di SST inferiori alla media nelle stesse zone. Le immagini mostrano I valori assoluti (sopra) e le anomalie rispetto alla media (sotto) delle SST nel periodo Dicembre-Febbraio di casi intensi di El Niño e La Niña.

Per definizione, si è in presenza di un evento di El Niño quando la superficie della parte centrale dell’Oceano Pacifico manifesta un incremento della temperatura di almeno 0,5°C per un periodo di tempo non inferiore ai 5 mesi. Se invece la temperatura è inferiore alla media stagionale di almeno 0,5°C nello stesso periodo, si è in presenza della fase opposta detta Niña.

La fase El-Niño s’instaura a causa del surriscaldamento delle SST del Pacifico orientale che, grazie all’incremento della convezione atmosferica (Figura 4), modificano a loro volta la circolazione equatoriale dei venti (di Walker) e con essa la distribuzione delle precipitazioni, regolando l’alternanza di periodi di siccità e di maggiore piovosità lungo tutto il Pacifico Equatoriale. Dal punto di vista della circolazione atmosferica, a conseguenza delle variazioni termiche delle SST, con la fase el-Nino si instaura una circolazione convettiva di aria ascendente sul Pacifico orientale ed una discendente in quello occidentale, ovvero si assiste ad uno spostamento della Circolazione di Walker longitudinale verso est. Dal punto di vista delle precipitazioni, come conseguenza dell’alterata circolazione atmosferica, la fase El Niño di ENSO porta intense precipitazioni sull’America centromeridionale, violenti uragani sull’intero Pacifico meridionale e in Australia settentrionale, e determina periodi di siccità in Africa centro-occidentale fino all’Indonesia. Viceversa nella fase La Niña si instaurano condizioni considerate ‘normali’, ovvero opposte alle precedenti, con convezione e forti precipitazioni sull’Indonesia e moti discendenti e scarse precipitazioni sul Pacifico orientale (Figura 4).

Come già accennato, un aspetto fondamentale che caratterizza gli effetto di El Niño sull’ambiente, ovvero sull’ecosistema oceanico, è la variazione dell’apporto nutritivo di cibo che il fenomeno causa nell’oceano Pacifico. La corrente calda che El Niño trasporta verso oriente risulta infatti estremamente povera di elementi nutritivi, finendo per sostituire interamente la corrente fredda di Humboldt (presente invece nella fase La Niña) che, grazie alla risalita delle acque profonde, favorisce il trasferimento dalle profondità oceaniche del plancton, il quale assicura cibo a grandi quantità di pesce. Se tale situazione si protrae per lunghi periodi, l’equilibrio faunistico marino ne risulta però stravolto, finendo per ripercuotersi pesantemente sull’economia delle popolazioni sudamericane di Ecuador, Perù e Cile, che vivono principalmente di pesca.

Figura 4 – dettaglio dei movimenti zonali e verticali dell’atmosfera a conseguenza delle varie fasi di ENSO.

Figura 5 – le fluttuazioni nei valori di SST sono accompagnate da fluttuazioni ancora maggiori della pressione atmosferica, fenomeno che va sotto il nome di Oscillazione Meridionale (o, in inglese, Southern Oscillation, SO). La fase negative di SO si verifica durante gli episodi di El Niño: in tali situazioni, un’anomala area di alta pressione staziona sull’Indonesia ed il bacino del Pacifico tropicale occidentale, mentre la parte orientale dello stesso bacino si trova sotto un’anomalia negativa. Al contrario, durante la fase positiva di SO (La Niña), le anomalie sono invertite. La figura mostra le anomalie di pressione atmosferica alla superficie del mare in due casi intensi di El Niño e La Niña.

Anche nel caso di ENSO, si utilizza un indice atmosferico per stabilirne le fasi. L’indice più semplice, di cui abbiamo già parlato sopra, è il Southern Oscillation Index (SOI), un indice standardizzato basato sulle differenze di pressione al livello del mare osservate tra punti fissi ‘anticorrelati’ della superficie terrestre, Tahiti e Darwin, in Australia (Figura 5). Il SOI è una misura delle fluttuazioni a grande scala della pressione atmosferica che si verificano tra la parte occidentale e quella orientale del bacino Pacifico tropicale (cioè, lo stato della fase di SO) durante gli episodi di El Niño e La Niña. In generale, le serie temporali standardizzate del SOI corrispondono molto bene alle anomalie delle SST in tutto il Pacifico tropicale orientale. La fase negativa di SOI corrisponde a pressioni atmosferiche al di sotto della norma a Tahiti e sopra la norma a Darwin, e periodi prolungati di valori negativi (positivi) del SOI coincidono con anomalie positive (negative) delle SST orientali tipici di El Niño (La Niña) episodi. Le procedure di standardizzazione prevedono che le pressioni delle due stazioni siano espresse come normalizzate, ovvero come anomalia rispetto alla media della singola stazione, divisa per la deviazione standard della stessa, e che tale differenza sia calcolata in rapporto alla deviazione standard mensile tra i due valori (dettagli su questo sito). La Figura 6 riporta l’andamento dell’indice negli ultimi 60 anni, da cui si evince una prevalenza della fase positiva del SOI.

Figura 6 – andamento dell’indice SOI negli ultimi 60 anni. Si nota la prevalenza della fase positiva dell’indice, in maniera particolare nell’ultimo decennio. La linea smussata rappresenta la media corrente dei valori in istogramma.

Al fine di tenere maggiormente conto del fatto che El Niño / Southern Oscillation (ENSO) è dovuto all’accoppiamento tra oceano e atmosfera, è stato introdotto un nuovo indice, il MEI (Multivariate ENSO Index) che utilizza le sei principali variabili osservate sul Pacifico tropicale: pressione a livello del mare (P), componenti zonale (U) e meridionale (V) del vento superficiale , la SST, la temperatura dell’aria alla superficie (A) e la frazione di nuvolosità totale (C) . Mediante la combinazione di questi valori e qualche operazione algebrica sulle loro medie (per i dettagli si consulti questo sito), si ottiene il valore del MEI, graficato in Figura 7. Valori negativi del MEI rappresentano la fase ENSO fredda, ovvero La Niña , mentre i valori positivi del MEI rappresentano la fase ENSO calda (El Niño ).

Figura 7 – andamento dell’indice MEI dal 1950 ad oggi. Si nota come, rispetto al più tradizionale SOI, in questo caso la prevalenza della fase calda sia meno evidente, in particolare per quanto riguarda il periodo dopo il 2000. Sono altresì ben visibili i casi di El Niño più intensi (1982 e quello molto lungo del 1998).

La Figura 8 riassume invece i principali effetti legati alle due fasi di ENSO, separandole per stagione, ed evidenziando i casi di situazioni più o meno piovose, o più o meno calde, della norma. Come si può osservare, i principali effetti di ENSO riguardano i paesi che si affacciano sull’oceano Pacifico e sull’oceano Indiano, e la zona del golfo del Messico, geograficamente vicina al Pacifico tropicale.

Figura 8 – esempio di teleconnessioni climatiche a grande scala derivanti dai cicli ENSO, dedotte dalla correlazioni con l’indice ENSO: come si vede, vi sono delle ripercussioni che non si limitano solamente alle aree tropicali del Pacifico, ma si estendono anche a decine di migliaia di chilometri da esse.

condizioni di ENSO-neutrale hanno continuato a persistere nel mese di luglio.
Con ogni probabilità (60%) le condizioni di ENSO neutrale continueranno fino all’inizio dell’inverno boreale.

Nel mese di luglio 2021, la temperatura superficiale marina, in inglese Sea Surface Temperature (SST) nella regione NINO.3 è risultata prossima alla normalità, con una deviazione di -0,2°C.

La SST è la temperatura media mensile della superficie del mare mediata nella zona NINO.3 (5°N-5°S, 150°W-90°W). L anomalia della temperature della superficie del mare nella regione NINO.3 è definita come la differenza tra la temperatura media mensile della superficie del mare e la media climatologica basata sull’ultimo periodo storico di 30 anni.La JMA stabilisce che si è in presenza di un evento di El Niño (La Niña) quando la superficie della parte centrale dell’Oceano Pacifico manifesta un incremento della temperatura di almeno 0,5°C per un periodo di tempo non inferiore ai 5 mesi. Se invece la temperatura è inferiore alla media stagionale di almeno 0,5°C nello stesso periodo, si è in presenza della fase opposta detta Niña.Le medie di cinque mesi sottolineate mostrano valori superiori a +0,5°C e i valori in corsivo inferiori a -0,5°C. Per ultimo i valori della temperatura della superficie del mare (SST) e del Southern Oscillation Index (SOI) .

Fig.3 Il grafico illustra le serie storiche delle anomalie della temperatura della superficie del mare (SST) rispetto alla media climatologica basata sull’ultimo periodo trentennale della regione NINO.3, (il 2° pannello), l’indice di oscillazione meridionale (il 3° pannello), le anomalie SST della regione NINO.WEST (il 4° pannello), e le anomalie SST della regione IOBW (il pannello inferiore). Le linee sottili indicano i valori medi mensili, mentre le linee più spesse, smussate, indicano i valori medi di cinque mesi. Le aree ombreggiate in rosso indicano i periodi caratterizzati da El Niño, e quelle blu da La Niña.

Le SSTs nella maggior parte del Pacifico equatoriale erano vicine al normale

Fig.4 Media mensile e anomalie della temperatura della temperatura della superficie del mare rispettivamente nell’Oceano Pacifico e nell’Oceano Indiano rispetto al periodo di riferimento 1991-2020.

Le temperature al di sotto della superficie sono state superiori alla norma nelle zone occidentali e inferiori alla norma nelle zone centrali e orientali.

Struttura termale della temperatura e delle anomalie equatoriali rispettivamente nel Oceano Indiano e nel Pacifico mediante l’Ocean Data Assimilation System rispetto al periodo di riferimento 1991-2020.

Fig.7 Profilo delle anomalie del contenuto di calore dell’oceano (OHC; temperatura media verticale nei primi 300 m) lungo l’equatore rispettivamente nell’ Oceano Indiano e nel Pacifico dal sistema di assimilazione dei dati dell’oceano. Il periodo di riferimento è il 1991-2020.

Mentre l’attività convettiva atmosferica vicino alla Linea internazionale del cambio di data sul Pacifico equatoriale è stata quasi normale, i venti orientali presenti nella bassa troposfera (cioè gli alisei) sul Pacifico equatoriale centrale, sono stati più forti del normale.

Fig.8 Serie temporali dell’indice OLR intorno alla Linea internazionale del cambio di data (OLR-DL), dell’indice del vento zonale equatoriale a 200 hPa nel Pacifico centrale (U200-CP), dell’indice del vento zonale equatoriale a 850 hPa nel Pacifico centrale (U850-CP) e dell’indice del vento zonale equatoriale a 200 hPa nell’Oceano Indiano (U200-IN) (dall’alto in basso). Il periodo di riferimento è il 1991-2020. Le aree colorate in rosso indicano i periodi di El Niño mentre le aree colorate in blu indicano i periodi de La Niña.

Fig.9 Radiazione media mensile a onda lunga uscente (OLR) e anomalie. Il periodo di base per i valori normali è il 1991-2020. I dati originali sono forniti dal NOAA.

Fig.10 Struttura delle anomalie riguardanti la velocità potenziale a 200 hPa (sinistra) e anomalie del vento zonale a 850 hPa (destra) lungo l’equatore. Il periodo di base per la normalità è 1991-2020.

Queste condizioni oceaniche e atmosferiche indicano che le condizioni di ENSO-neutrali hanno continuato a persistere durante il mese di luglio.Le acque fredde presenti al di sotto della superficie oceanica , osservate nel Pacifico equatoriale centrale e orientale durante il mese di luglio, dovrebbero migrare verso est andando a ridurre temporaneamente le temperature della superficie dell oceano nelle zone orientali.Il modello previsionale della JMA suggerisce che condizioni di SST più calde del normale e un’attività atmosferica convettiva più forte del normale estesa dall’Oceano Indiano orientale al continente marittimo, manterranno anomalie di vento da est fino alla stagione autunnale dell emisfero boreale nel Pacifico equatoriale centrale. Di conseguenza, le SST nella regione NINO.3 saranno vicine o inferiori ai valori normali durante l’autunno boreale e vicine ai valori normali all’inizio dell’inverno boreale.

Fig.11 Prospettiva delle anomalie della temperatura della superficie del mare attese nella regione NINO.3 secondo il modello previsionale della JMA .

Concludendo, è probabile che le condizioni neutrali (60%) continuino fino all’inizio dell’inverno boreale

Fig.1 Anomalie medie delle anomalie delle SST della zona NINO.3 previste dal modello previsionale della JMA (JMA/MRI-CGCM2). I punti rossi indicano i valori osservati e le caselle indicano le previsioni. Ogni casella denota l’intervallo in cui il valore sarà incluso con una probabilità del 70%.

Fig.2 Probabilità ENSO basate su JMA/MRI-CGCM2. Le barre rosse, gialle e blu indicano la probabilità che la media mobile di cinque mesi della deviazione SST della regione NINO.3 rispetto alla media trentennale sia rispettivamente di +0,5°C o superiore (El Niño), tra +0,4°C e -0,4°C (ENSO neutrale), e -0,5°C o inferiore (La Niña). Le etichette chiare indicano i mesi passati, mentre quelle in grassetto indicano i mesi attuali e futuri.