MONITORAGGIO EL NIÑO-SOUTHERN OSCILLATION (ENSO) GENNAIO 2022

MONITORAGGIO EL NIÑO-SOUTHERN OSCILLATION (ENSO) GENNAIO 2022

El Niño-Southern Oscillation (ENSO), che è un fenomeno accoppiato oceano-atmosfera (Bjerknes 1969), rappresenta la principale forma di variabilità interannuale climatica (Trenberth 1997). La sua componente oceanica, è caratterizzata da anomalie della temperatura della superficie del mare (SSTA) nell’Oceano Pacifico equatoriale orientale. La sua controparte atmosferica, l’Oscillazione del Sud, è descritta come un cambiamento nella pressione al livello del mare (SLP) tra il Pacifico tropicale occidentale e orientale, tra Darwin (12ºS, 131ºE) e Tahiti (17ºS, 149ºW) (Walker 1923, 1924).Il ciclo ENSO oscilla tra fasi calde (El Niño) e fredde (La Niña), con un periodo che va da 2 a 7 anni. Le anomalie legate all’ENSO, come le SSTA, iniziano a svilupparsi tra luglio e ottobre e raggiungono la loro fase matura durante l’inverno boreale (NH), tra novembre e febbraio (Rasmusson e Carpenter 1982).Il fenomeno ENSO è associato a impatti climatici a livello globale (Trenberth et al. 1998; Alexander et al. 2002). I primi studi hanno mostrato anomalie di precipitazione e di temperatura superficiale su larga scala legate all’ENSO sia in Australia che in diverse regioni comprese tra il Nord e il Sud America e nel subcontinente indiano (Ropelewski e Halpert 1987, 1989; Aceituno 1988; Kiladis e Diaz 1989; Halpert e Ropelewski 1992).Una rappresentazione schematica delle anomalie di temperatura e precipitazione associate agli episodi ENSO caldi che si verificano durante l’inverno del NH, è mostrata nella Figura 1.1. Impatti sono stati osservati anche su Europa e Africa (Lloyd-Hughes e Saunders 2002; Moron e Plaut 2003).

El Niño

In condizioni normali gli alisei o trade winds soffiano verso ovest nel Pacifico tropicale e questo flusso pressoché continuo genera una circolazione oceanica (circolazione di Walker) che determina un accumulo di acqua sulla costa occidentale del Pacifico. La circolazione di Walker provoca anche temperature superficiali dell’acqua del Pacifico occidentale maggiori di circa 8 °C rispetto a quella delle coste orientali, dove il deflusso delle acque superficiali viene compensato dalla risorgiva di acque fredde profonde. Queste acque fredde sono ricche di nutrienti e risalendo fino a circa 50 m di profondità sostengono la vita marina del Pacifico orientale. Durante un fenomeno di El Niño gli alisei nella parte centro-occidentale del Pacifico tropicale diminuiscono di intensità indebolendo la circolazione oceanica descritta in precedenza. La conseguenza di ciò è un riscaldamento delle acque superficiali nel Pacifico orientale.(Bjerknes 1969). Ciò è illustrato nella figura 1.2, la quale mostra temperature superficiali del mare (SST) positive durante un tipico evento di El Niño nel Pacifico equatoriale orientale, associate a uno stress anomalo causato da venti superficiali occidentali.

Questi cambiamenti nei trade winds ossia gli alisei spostano la zona convettiva climatologica, che è situata sul Pacifico occidentale, verso est. Allo stesso modo, anche la circolazione di Walker, guidata termicamente, viene trasportata verso est dal continente marittimo verso l’Oceano Pacifico orientale (Walker e Bliss 1932). In questa regione, l’eccesso di rilascio di calore latente porta ad un aumento della convezione profonda e delle precipitazioni sul Pacifico centrale e orientale, causando un riscaldamento dell’atmosfera e una divergenza della troposfera superiore. Questi cambiamenti da inverni caratterizzati da condizioni di enso neutrali , a condizioni ENSO calde, sono illustrati nella Figura 1.3.

La risposta atmosferica al riscaldamento tropicale è descritta da GillMatsuno (Matsuno 1966; Gill 1980). Essa è caratterizzata da due anticicloni su entrambi i lati dell’equatore nella troposfera superiore e due cicloni nella troposfera inferiore. Le onde Kelvin equatoriali si propagano verso est e causano correnti easterly ad est della fonte di riscaldamento, mentre le onde Rossby si propagano verso ovest e sono associate a correnti westerly ad ovest della fonte di riscaldamento. .Allo stesso tempo, il ramo downwelling della cella meridiana di Hadley si rafforza (Reiter 1978), con conseguente anomala convergenza troposferica nei getti subtropicali occidentali, dove il forcing delle onde di Rossby extratropicali risulta più efficace (Sardeshmukh e Hoskins 1988). Infatti, associato al ramo downwelling più forte della circolazione di Hadley, la divergenza nella troposfera superiore tropicale e la convergenza nella regione subtropicale sono potenziate, innescando il forcing delle onde di Rossby nelle regioni subtropicali verso le alte latitudini (Hoskins e Karoly1981).Queste onde di Rossby hanno un impatto sul sistema di bassa pressione delle Aleutine nella regione del Pacifico settentrionale, inducendo un approfondimento e uno spostamento verso sud del minimo delle Aleutine (Horel e Wallace 1981; Hoskins e Karoly 1981). L’illustrazione di Shukla e Wallace (1983) nella figura 1.4 mostra i pattern di teleconnessione che si vengono a creare a seguito di un riscaldamento del Pacifico equatoriale, in termini di anomalie di altezza geopotenziale nella parte superiore della troposfera.Ai tropici, lo schema descritto da GillMatsuno mostra la presenza di anticicloni nella troposfera superiore. Negli extratropici, in relazione alla modulazione del minimo delle Aleutine, anomalie negative di altezza geopotenziale appaiono sul Pacifico settentrionale e sugli Stati Uniti sudorientali (USA) e anomalie positive si trovano sul Canada occidentale. Questo modello, che risulta potenziato durante gli inverni caratterizzati da El Niño, è noto come PNA (Inglese: PacificNorth America ovvero Oceano Pacifico – Nord America) (Wallace e Gutzler 1981). https://legacy.climate.ncsu.edu/climate/patterns/pna

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, sono favorevoli a mantenere l attuale situazione di La Niña nell’Oceano Pacifico centro-orientale in zona tropicale (intorno al tropico del Capricorno) . Risulta probabile che le condizioni di La Niña lascino il posto a condizioni di ENSO-neutrale entro la fine della primavera boreale (70%).

Nel mese di gennaio 2022, SST inferiori alla media sono state rilevate nella regione NINO.3 con una temperatura inferiore alla media stagionale di -1,2°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 sono state al di sotto dei valori medi nelle aree centrali ed orientali

La temperatura della superficie del mare (SST), o temperatura della superficie dell’oceano, è la temperatura dell’acqua vicino alla superficie dell’oceano. Il significato esatto di superficie varia secondo il metodo di misurazione usato, ma è tra 1 millimetro (0.04 in) e 20 metri (70 ft) sotto la superficie del mare. Le masse d’aria nell’atmosfera terrestre sono altamente influenzate dalle temperature della superficie del mare entro una breve distanza dalla costa.Le temperature calde della superficie del mare sono note per essere una causa della ciclogenesi tropicale sugli oceani della Terra.I cicloni tropicali possono anche causare una scia fredda, a causa della miscelazione tuche avviene nei primi 30 metri superiori dell’oceano. La SST cambia quotidianamente, come l’aria sopra di essa, ma in misura minore. La variazione della SST è minore nei giorni caratterizzati da brezze che nei giorni di calma.Inoltre, le correnti oceaniche come l’Oscillazione Multidecadale Atlantica (AMO), possono influenzare le SST su scale temporali multidecadali, un impatto maggiore deriva dalla circolazione termoalina globale, che influenza significativamente le SST medie in quasi tutti gli oceani del mondo.La temperatura dell’oceano è legata al contenuto di calore dell’oceano, un argomento importante nello studio del cambiamento climatico.Le SST costiere possono far sì che i venti al largo generino un upwelling, che può raffreddare o riscaldare significativamente le masse terrestri circostanti, ma le acque meno profonde su una piattaforma continentale sono spesso più calde. I venti onshore possono causare un considerevole riscaldamento anche in aree dove l’upwelling è abbastanza costante, come la costa nord-occidentale del Sud America. I suoi valori sono importanti nella previsione numerica del tempo, poiché la SST influenza l’atmosfera soprastante, come nella formazione delle brezze marine e della nebbia marina. Viene anche usato per calibrare le misure dei satelliti meteorologici.

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 centrale mentre sono risultate al di sotto della norma nelle zone 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 prossimi al 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 .

Questi pattern nell’atmosfera e nell’oceano sono coerenti con le caratteristiche comunemente viste negli eventi di La Niña del passato e indicano che le condizioni di La Niña continuano nel Pacifico equatoriale.Il volume di acqua fredda sub-superficiale osservato nel Pacifico equatoriale orientale contribuisce a mantenere temporaneamente le SST al di sotto della norma. Nel frattempo il volume di acqua calda osservato nel Pacifico equatoriale centrale dovrebbe migrare verso est e aumentare le SST nelle parti orientali durante la seconda metà della primavera boreale. Il sistema di previsione stagionale ensemble della JMA prevede che la SST nela regione NINO.3 persista al di sotto di -0,5°C fino alla prima metà della primavera boreale, per poi aumentare e avvicinarsi alla normalità nella seconda metà della primavera boreale. La SST nella zona NINO.3 sarà vicina alla normalità nel periodo estivo boreale, nonostante le incertezze sono notevoli.

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

In conclusione, è probabile che le condizioni di La Niña passeranno a condizioni ENSO-neutrali entro la fine della primavera boreale (70%)

Fig.1 Rappresentazione della media di cinque mesi della deviazione SST per la regione NINO.3 prevista dal sistema di previsione stagionale di ensemble della JMA (JMA/MRI-CPS3). 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%.

Probabilità di previsione ENSO basate su JMA/MRI-CPS3. 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.

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