EL NIÑO-SOUTHERN OSCILLATION (ENSO) NOVEMBRE 2021

EL NIÑO-SOUTHERN OSCILLATION (ENSO) NOVEMBRE 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.

Come descritto sopra, l 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. La situazione attuale mostra che le condizioni atmosferiche ed oceaniche attuali, siano favorevoli a mantenere l attuale situazione di La Niña nell’Oceano Pacifico centro-orientale in zona tropicale (intorno al tropico del Capricorno) .La probabilità che essa continui fino al termine dell attuale stagione invernale boreale, sono intorno al (60%) , mentre la probabilità che volga al termine sono intorno al (40%).Al momento sussiste una probabilità intorno all (80%) che La Niña si dissolva entro la fine della primavera boreale

Nel mese di novembre 2021, SST inferiori alla media sono state rilevate nella regione NINO.3 con una temperatura inferiore alla media stagionale di -0,9°C.

La SST è la temperatura media mensile della superficie del mare 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 mobile di 30 anni.La JMA stabilisce che si è in presenza di un evento di El Niño (La Niña) quando la temperatura della superficie oceanica nella parte centrale dell’Oceano Pacifico manifesta un incremento di almeno 0,5°C per un 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 un valore medio mensile, mentre le linee più spesse indicano una media di cinque mesi. Le aree ombreggiate in rosso indicano i periodi di El Niño e in blu quelli di La Niña.

Le temperature della superficie marina SST nel Pacifico equatoriale sono risultate al di sopra della norma nella parte occidentale e al di sotto della norma nelle zone centrali e orientali.

Fig.4 Media mensile della temperatura della superficie dell oceano (SST) e delle anomalie rispettivamente nell’Oceano Pacifico e nell’Oceano Indiano. la media climatologica di riferimento è quella del periodo 1991-2020.

Fig.6 Rappresentazione di una sezione altezza/latitudine delle anomalie della temperatura della superficie del mare SST lungo l’equatore rispettivamente nell’ Oceano Indiano e nell’Oceano Pacifico.La media climatologica di riferimento è quella del periodo 1991-2020.

Le temperature al di sotto della superficie oceanica sono risultate al di sopra della norma nella parte occidentale e al di sotto della norma nelle zone centrali e orientali.

Fig.5 Rappresentazione di una sezione profondità-longitudine della temperatura e delle anomalie lungo l’equatore rispettivamente nell’ Oceano Indiano e nell’Oceano Pacifico grazie al sistema di assimilazione dei dati oceanici. La media climatologica di riferimento è quella del periodo 1991-2020.

Fig.7 Rappresentazione di una sezione tempo-longitudine del contenuto di calore oceanico (OHC; temperatura media sulla verticale nei primi 300 m) anomalie lungo l’equatore negli Oceani Indiano e Pacifico dal sistema di assimilazione dei dati oceanici. La media climatologica di riferimento è quella del periodo 1991-2020.

Per quanto riguarda l’atmosfera, l’attività convettiva vicino alla data-line sul Pacifico equatoriale è stata inferiore al normale e gli easterlies nella bassa troposfera (cioè gli alisei) sul Pacifico equatoriale centrale sono stati più forti del normale.

Fig.8 Rappresentazione delle serie storiche dell’indice OLR intorno alla Data Line internazionale (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). La media climatologica di riferimento è quella del periodo 1991-2020 . Le aree ombreggiate in rosso indicano i periodi di El Niño, e in blu quelli di La Niña.

Fig.9 Rappresentazione della radiazione media mensile OLR e anomalie. La media climatologica di riferimento è quella del periodo 1991-2020 . I dati sono stati forniti dal NOAA.

Fig.10 Rappresentazione di una sezione altezza/longitudine delle anomalie della velocità potenziale a 200 hPa (a sinistra) e delle anomalie del vento zonale a 850 hPa (a destra) lungo l’equatore. La media climatologica di riferimento è quella del periodo 1991-2020 .

Questo pattern che caratterizza l’atmosfera e l’oceano è coerente con le caratteristiche comunemente viste negli eventi di La Niña avvenuti in passato e indica che le condizioni di La Niña continuano nel Pacifico equatoriale.

Il volume di acqua fredda presente al di sotto della superficie oceanica nel Pacifico equatoriale centrale durante il il mese di settembre si è propagato verso est nel coeso dei mesi di ottbre e novembre raggiungendo la parte orientale dell’Oceano Pacifico, e contribuendo a mantenere le SST al di sotto della norma in tali aree. Nel frattempo il volume di acqua calda è aumentato nel Pacifico equatoriale occidentale. Il modello previsionale su El Niño della JMA prevede che i venti orientali sul Pacifico equatoriale centrale continuino ad essere più forti del normale durante l attuale inverno, in associazione con le SST calde e una maggiore attività convettiva nel Pacifico equatoriale occidentale. Queste anomalie presenti nell’atmosfera manterranno le SST nella regione NINO.3 inferiore a -0,5°C e dovrebbero rimanere tali fino alla fine dell’inverno. Tuttavia, bisogna considerare la previsione modellistica secondo cui l’acqua calda presente nella parte occidentale dovrebbe iniziare a propagarsi verso est e far sì che la SST della regione NINO.3 salga e si avvicini alla norma verso la prossima primavera.

Fig.11 Outlook della deviazione SST per la regione NINO.3 secondo il modello previsionale JMA .

Tuttavia, la probabilità che la temperatura della superficie del mare SST nella regione NINO.3 soddisfi la definizione JMA dell’evento La Niña (media mobile di 5 mesi al di sotto di -0,5°C per 6 mesi consecutivi) deve essere leggermente corretta verso il basso.In definitiva, la probabilità che le condizioni di La Niña continuino fino alla fine dell’inverno boreale e soddisfino la definizione è maggiore del 60%, anziché non continuare (40%)

Fig.1 Rappresentazione della media di cinque mesi della deviazione SST per la regione NINO.3 secondo il modello di previsione di El Niño 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 Forecasts sulle Probabilità ENSO basate su JMA/MRI-CGCM2. Le barre rosse, gialle e blu indicano le probabilità che la media di cinque mesi della deviazione SST nella regione NINO.3 dall’ultima 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 in carattere chiaro indicano i mesi passati, e quelle in grassetto indicano i mesi attuali e futuri.

Fonte dati e grafici

jma_logo

http://ds.data.jma.go.jp/tcc/tcc/products/elnino/outlook.html

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