Увеличение количества последовательных явлений Ла-Нинья в условиях глобального потепления

Nature, том 619, страницы 774–781 (2023 г.) Процитировать эту статью

6501 Доступов

152 Альтметрика

Подробности о метриках

Большинство явлений Эль-Ниньо происходят спорадически и достигают максимума в течение одной зимы1,2,3, тогда как Ла-Нинья имеет тенденцию развиваться после Эль-Ниньо и длиться два года или дольше4,5,6,7. По сравнению с однолетним Ла-Нинья, последовательное Ла-Нинья характеризуется меридионально более широкими восточными ветрами и, следовательно, более медленным тепловым питанием экваториальной части Тихого океана6,7, что позволяет холодным аномалиям сохраняться, оказывая длительное воздействие на глобальный климат, экосистемы и сельское хозяйство8,9,10 ,11,12,13. Будущие изменения в многолетних явлениях Ла-Нинья остаются неизвестными. Здесь, используя климатические модели с учетом будущих воздействий парниковых газов14, мы обнаруживаем увеличение частоты последовательных явлений Ла-Нинья в диапазоне от 19 ± 11% в сценарии с низкими выбросами до 33 ± 13% в сценарии с высокими выбросами, что подтверждается меж- Консенсус модели сильнее в сценариях с более высокими выбросами. В условиях парникового потепления средний максимум потепления в субтропической северо-восточной части Тихого океана усиливает региональную термодинамическую реакцию на возмущения, генерируя аномальные восточные ветры, которые простираются дальше на север, чем в двадцатом веке, в ответ на теплые аномалии Эль-Ниньо. Чувствительность аномальной картины, расширяющейся к северу, еще больше увеличивается из-за максимума потепления в экваториальной восточной части Тихого океана. Более медленное пополнение тепла, связанное с расширяющимися к северу восточными аномалиями, способствует сохранению холодных аномалий первого года Ла-Нинья во втором году Ла-Нинья. Таким образом, экстремальные климатические явления, наблюдаемые во время исторических последовательных эпизодов Ла-Нинья, вероятно, будут происходить чаще в XXI веке.

Эль-Ниньо – Южное колебание (ЭНСО) – это сильнейшие годовые колебания климата, которые нерегулярно чередуются между теплыми явлениями Эль-Ниньо и холодными явлениями Ла-Нинья, серьезно нарушая глобальные погодные условия, сельское хозяйство и экосистемы15,16. ЭНСО демонстрирует разнообразие в своей временной эволюции. В частности, большинство явлений Эль-Ниньо быстро прекращаются после созревания в бореальную зиму, тогда как примерно половина явлений Ла-Нинья сохраняется и вновь усиливается в последующие один или два года, превращаясь в многолетние явления Ла-Нинья1,17,18,19. По сравнению с однолетним явлением Ла-Нинья, многолетние явления Ла-Нинья, такие как 2020–2022 гг., создают более высокий или кумулятивный риск экстремальных погодных явлений во всем мире20, включая, например, засухи и лесные пожары на юго-западе США8,9, наводнения над Юго-Восточной Азией21,22 и изменение характера ураганов, циклонов и муссонов в Тихом и Атлантическом океанах20,21,22,23. Как многолетняя Ла-Нинья реагирует на парниковое потепление, является важным вопросом, имеющим широкомасштабные экологические и социально-экономические последствия.

Продолжительность явлений Ла-Нинья часто модулируется амплитудой предшествующего Эль-Ниньо и влиянием субтропической северной части Тихого океана. Многолетние явления Ла-Нинья, как правило, следуют за сильным Эль-Ниньо4,5,6. Например, за всеми тремя экстремальными явлениями Эль-Ниньо в двадцатом веке (1972/73, 1982/83 и 1997/1998 гг.) последовали многолетние явления Ла-Нинья (Расширенные данные, рис. 1). Многолетние явления Ла-Нинья происходят потому, что большой выброс тепла в верхние слои экваториальной части Тихого океана, вызванный сильным Эль-Ниньо, требует более одного явления Ла-Нинья для восстановления климатического состояния24, поскольку процесс восстановления во время Ла-Нинья обычно слабее. чем выбросы, связанные с Эль-Ниньо25.

Кроме того, во время фазы развития первого Ла-Нинья бореальной весной аномальные северо-восточные ветры в субтропической северной части Тихого океана распространяются на юго-запад к экватору с ковариирующими аномалиями холодной температуры поверхности моря (ТПМ) (расширенные данные, рис. 2), напоминающими отрицательные фаза меридиональной моды северной части Тихого океана (NPMM)7,26,27. Отрицательная картина, подобная NPMM, характеризуется усилением внетропических пассатов, возникающих в результате атмосферной реакции типа Гилла на сильную ТПМ, связанную с Эль-Ниньо над экваториальной восточной частью Тихого океана28,29, а также атмосферные колебания в средних широтах, вызванные атмосферной связью Эль-Ниньо или внутренняя стохастическая изменчивость30,31,32,33. Отрицательная картина, подобная NPMM, усиливается и сохраняется в бореальной весне-лете под воздействием термодинамических взаимодействий воздух-море, особенно обратной связи ветер-испарение-ТПМ (WES)34, благоприятствуя развитию меридионально широкого Ла-Нинья7. Более широкая в меридиональном направлении картина ТПМ и аномалий восточного ветра сопровождается более слабой отрицательной завихренностью напряжения ветра в более внетропических широтах, замедляя перезарядку экваториальной части Тихого океана6,7. Таким образом, холодные аномалии ТПО сохраняются на протяжении фазы затухания первого года Ла-Нинья до весны и усиливаются сезонной положительной обратной связью Бьеркнеса в конце лета и осенью35 и, возможно, до следующего явления Ла-Нинья.