El Nino
 
V souvislosti s vývojem počasí se v poslední době často hovoří a píše o jevu zvaném El Nino. A jako ve všem, i tady se kromě seriózních informací objevují i informace nepřesné nebo zkreslené. Informace na této stránce by měly jednak poskytnout pokud možno komplexní pohled na El Nino a jednak uvést na pravou míru některé omyly s ním spojené.
 
 
Co je El Nino? 
 
El Nino (v překladu "jezulátko") je klimatický jev, který se objevuje v atmosféře a oceánu v oblasti tropického Pacifiku. Jeho výskyt je poměrně nepravidelný. Většinou se opakuje po třech až sedmi letech, trvání jednotlivých tzv. "epizod" je většinou jeden až dva roky. Základním rysem El Nina je výskyt nadnormálně teplé vody podél rovníku ve východní polovině Pacifiku. El Nino se ale projevuje i v atmosféře, a to hlavně změnami tlaku vzduchu a cirkulace vzduchu v této oblasti. V období El Nina především zeslábnou v rovníkovém Pacifiku východní pasáty. To vede např. k posunu srážkové oblasti, ležící obvykle v prostoru Nové Guineje, směrem na východ nad oceán. El Nino ale ovlivňuje atmosféru v daleko větším rozsahu a při silných epizodách El Nino lze jeho signál detekovat prakticky na celé Zemi.
Příčiny El Nina je nutno hledat v tom, jak se oceán a atmosféra v této oblasti navzájem ovlivňují. Za normálních podmínek (obrázek č. 1) východní pasáty, vanoucí podél rovníku od jihoamerického pobřeží směrem k Austrálii, způsobují i pohyb vody tímto směrem. Voda se při tomto pohybu ohřívá (především působením slunečního záření) a východně od Austrálie se tvoří tzv. "teplý bazén". Oproti tomu u jihoamerického pobřeží je teplota povrchu oceánu nižší. Jednak sem proudí poněkud chladnější voda, pocházející z Kalifornského a především Humboldtova proudu, jednak se zde k povrchu dostává výstupnými pohyby i chladnější voda z větších hloubek. Nad oblastí "teplého bazénu" v západním Pacifiku převažují výstupné pohyby vzduchu, nad chladnější vodou ve východním Pacifiku naopak sestupné pohyby. To je také důvod, proč je v Pacifiku větší srážková činnost v západní části než ve východní.
 
Obrázek č. 1. Normální atmosférická a oceánická cirkulace v rovníkovém Pacifiku.
 
Pokud východní pasáty v rovníkovém Pacifiku z nějakého důvodu zeslábnou, znamená to většinou i počáteční fázi vývoje epizody El Nino. Zeslábnutí pasátů má totiž za následek i zeslábnutí transportu vody směrem na západ. "Teplý bazén" v západním Pacifiku není tak výrazně dotován teplou vodou a začne se ochlazovat, voda ve středním a východním Pacifiku se naopak začne oteplovat. To vede k zeslábnutí výstupných pohybů vzduchu nad západním Pacifikem i sestupných pohybů nad východním Pacifikem (teplotní rozdíly mezi východním a západním Pacifikem se sníží), což má za následek další slábnutí pasátů. Vzniká tak jistý kruh příčin a důsledků, které se vzájemně zesilují a podporují (obrázek č. 2). Někdy to celé vede až k obrácení směru pasátů i mořského proudu podél rovníku.
 
Obrázek č. 2:  Schema interakce mezi oceánem a atmosférou při nástupu teplé epizody El Nino.
 
Důsledkem těchto změn je většinou poměrně výrazná změna atmosférické i oceánické cirkulace a rozdělení teploty vody. Je ale zřejmé, že samotné El Nino je jen jednou částí komplexnějšího cirkulačního systému. Tento systém se nazývá ENSO (z anglického "El Nino/Southern Oscillation"). ENSO se skládá ze dvou vzájemně propojených složek; El Nino (změny teploty vody a cirkulace vody) a Southern Oscillation -- jižní oscilace (změny cirkulace v atmosféře, včetně změny intenzity rovníkových pasátů). Jak vyplývá z předchozího, oba tyto cirkulační systémy jsou navzájem úzce propojeny a vzájemně se silně ovlivňují. Schema cirkulačních podmínek během epizody El Nino je na obrázku č. 3.
 
Obrázek č. 3: Cirkulace v rovníkovém Pacifiku během teplé epizody El Nino.
 
Uvedená schemata atmosférické a oceánické cirkulace a jejich interakce ale nemohou dát kompletní obraz o vzniku a vývoji El Nina (nebo správněji o vývoji ENSO). Neříkají totiž nic o tom, jak dlouho jednotlivé epizody trvají a jak často se opakují. K tomu je třeba popsat podrobněji některé vlastnosti oceánu. Atmosférická cirkulace se totiž dost rychle přizpůsobuje změnám v oceánu, většinou řádově během několika týdnů. Ale oceán sám reaguje mnohem pomaleji např. na změny v atmosféře. Doba "přizpůsobení" oceánu se počítá na měsíce až půl roku. A právě tato "paměť" oceánu určuje do značné míry časová měřítka výskytu a opakování El Nina.
Důležitým faktorem, ovlivňujícím chování oceánu, je tloušťka tzv. směšovací (nebo povrchové) vrstvy, která leží při hladině oceánu nad chladnější vodou hlubších vrstev. V západním Pacifiku je většinou tato vrstva silnější a teplejší než v Pacifiku východním (obrázek č. 1). Rozhraní mezi teplou povrchovou vodou a chladnější vodou hlubších vrstev je v hloubce asi 200 m v západním Pacifiku a asi 50 m ve východním Pacifiku a nazývá se termoklina. Ve východním Pacifiku existuje silná vazba mezi hloubkou termokliny a teplotou povrchu oceánu. V západním Pacifiku je tato vazba mnohem slabší. Během epizody El Nino je termoklina méně skloněna a ve východním Pacifiku je hlouběji, než je obvyklé, což souvisí s vyšší teplotou povrchu oceánu (obrázek č. 3). Při nástupu teplé epizody El Nino a zeslábnutí nebo obrácení pasátů je totiž původně "hluboká" termoklina oceánickými procesy "přesouvána" ze západního do východního Pacifiku. Zvýšení hloubky termokliny ve východní polovině rovníkového Pacifiku ale znamená i počátek zániku teplé epizody El Nino. Toto zvýšení hloubky termokliny je totiž spojeno s transportem teplé vody (i z míst poněkud severně a jižně od rovníku) směrem k rovníku. To má za následek snížení hloubky termokliny v subtropických oblastech (mimo rovník) s následným dalším transportem této "mělké" termokliny k rovníkovému pásu východního Pacifiku. V blízkosti jihoamerického pobřeží navíc začne docházet k transportu relativně "hluboké" termokliny od rovníku do vyšších zeměpisných šířek a hloubka termokliny se i zde začne snižovat. To všechno může vést k výraznému snížení hloubky termokliny ve východním rovníkovém Pacifiku a pokud se zde hloubka termokliny sníží na hodnoty menší, než je dlouhodobý průměr, může se vyvinout i situace, která je vlastně opakem teplé epizody El Nino (někdy je nazývána La Nina nebo studená epizoda El Nino); podnormální teploty vody ve východním rovníkovém Pacifiku, nadnormální teploty vody v západním rovníkovém Pacifiku, zesílení pasátů, zvýšení výstupných pohybů vzduchu nad západním Pacifikem a sestupných pohybů vzduchu nad východním Pacifikem a celkově zesílení Walkerovy cirkulace (obrázek č. 1). Celý tento mechanismus, který je složen z prakticky nezpožděných kladných zpětných vazeb (rychlá reakce atmosféry na změny v oceánu), následovaných časově zpožděnými zápornými zpětnými vazbami (relativně pomalá reakce oceánu na změny v atmosféře, přizpůsobování se oceánu, přerozdělování hloubky termokliny), je znám jako tzv. "stochastický oscilátor se zpožděnou zpětnou vazbou". Nepravidelnosti v periodicitě celého jevu a v délce trvání jeho jednotlivých epizod pak lze přičíst působení náhodných (šumových) složek na celý tento systém a jeho zpětné vazby.
 
 
Jak El Nino ovlivňuje klimatické podmínky?
 
ENSO (tedy El Nino i jižní oscilace) jsou sice jevy, lokalizované do oblasti rovníkového Pacifiku mezi Indonézií a pobřežím jižní Ameriky, ale ovlivňují chování atmosféry i oceánu v daleko větším rozsahu. Jsou hlavním zdrojem tzv. interanuální (meziroční) variability klimatického systému v globálním měřítku.
Oblasti s nejvýraznější reakcí klimatického systému na teplou nebo studenou epizodu El Nino jsou znázorněny na následujících mapkách:
 
Obrázek č. 4: Oblasti s největšími klimatologickými anomáliemi, spojenými s teplou epizodou El Nino
 
 
 
Obrázek č. 5: Oblasti s největšími klimatologickými anomáliemi, spojenými se studenou epizodou El Nino
 
Z uvedených obrázků je zřejmé, že některé oblasti světa jsou poměrně silně ovlivňovány El Ninem. Např. sucha v Indonézii v roce 1997 evidentně s El Ninem souvisejí. V některých oblastech (např. v USA) se charakteristiky El Nina používají i k sestavování tzv. klimatologických předpovědí pro území USA. Ty lze nalézt na serveru Climate Prediction Center. Bohužel, v některých jiných oblastech (např. i v Evropě) je signál El Nino velice slabý a je do značné míry překryt klimatologickým šumem, takže sestavování klimatologických předpovědí, založených především na charakteristikách El Nina, je zde prakticky bezpředmětné.
 
 
V jakém stavu je El Nino v současné době? 
 
V roce 1997 se vyvinula velice silná teplá epizoda El Nino, zřejmě nejteplejší za celou historii pozorování a přinejmenším srovnatelná s dosud nejteplejší epizodou z let 1982-1983. Porovnání této epizody s některými epizodami z minulosti je na následujícím obrázku:
 
Obrázek č. 6: Porovnání nejsilnějších teplých epizod El Nino ve 2. polovině tohoto století. 
 
Podle dostupných předpovědí by tato epizoda El Nino měla během roku 1998 postupně slábnout, někdy na podzim 1998 by již teploty povrchu oceánu i cirkulační podmínky v rovníkovém Pacifiku měly být blízké normálním hodnotám. Podle některých materiálů by se mohla začátkem roku 1999 vyvinout slabší studená epizoda (La Nina).
 
 
Omyly spojené s El Ninem
 
1. El Nino je důsledek zesilujícího skleníkového efektu a globálního oteplování.
Není pravda. El Nino je známé už od konce 16. století a zaregistrovali ho rybáři v oblasti Peru. Za normální situace se totiž při peruánském pobřeží dostává k hladině chladnější voda z větších hloubek rovníkového Pacifiku a ta je bohatá na živiny. Z tohoto důvodu jsou rybářská loviště v blízkosti Peru jedna z nejbohatších na světě. Během teplé epizody El Nino tento výstupný proud slábne nebo zcela vymizí a to má za následek (mimo jiné) i výrazný úbytek ryb při peruánském pobřeží. Koncem 16. století ale problém zesilujícího skleníkového efektu a globálního oteplování ještě neexistoval.
Na druhou stranu je třeba zdůraznit, že narůstající skleníkový efekt a globální oteplování mohou (podle některých modelových simulací) ovlivnit chování celého systému ENSO. Zdá se, že při narůstajícím globálním oteplování by mohlo docházet jednak k zesilování teplých epizod El Nino, jednak ke zkrácení průměrné delky periody celého jevu ze současných 3 až 7 let na 2 až 5 let kolem roku 2100.
 
2. El Nino je způsobeno vulkanismem na dně Pacifiku.
I když vliv vulkanismu na chování oceánických a atmosférických procesů nelze vyloučit (v případě největších vulkanických erupcí se dokonce zdá být poměrně jasně prokázán), příčinou El Nina jsou především existující vazby mezi oceánem a atmosférou a El Nino by existovalo i bez vulkanických procesů na dně Pacifiku. Tam se sice vlivem vulkanismu uvolňuje do vody značné množství tepla, toto teplo je ale poměrně rychle rozptylováno do okolního oceánu, a to především ve velkých hloubkách. El Nino je ale jev, který se odehrává především v horních cca 200 - 250 m oceánu. Navíc tato teorie nevysvětluje kvaziperiodické chování systému ENSO ani to, že jeho největší projevy jsou soustředěny do rovníkových oblastí Pacifiku. Z energetického hlediska podmořský vulkanismus neovlivňuje nijak výrazně procesy, spojené s El Ninem.
 
3. El Nino způsobilo červencové povodně na Moravě a v severovýchodních Čechách.
Povodně měly jednoznačně synoptickou příčinu (zájemcům o bližší podrobnosti lze doporučit časopis Meteorologické zprávy, roč. 1997, č. 6 nebo roč. 1998, č.1). Takovéto (z klimatologického hlediska) lokální a krátkodobé jevy nelze spojovat s otázkou ovlivnění všeobecné cirkulace atmosféry El Ninem. Na druhou stranu je ale možná (nikoli ovšem prokázaná) jistá souvislost mezi El Ninem a průběhem letošní zimy. Ta byla totiž dlouhodobě teplotně nadnormální (nešlo tedy o krátkodobý jev) a navíc byla nadnormální na velké části Evropy (nešlo tedy ani o lokální jev). Tato hypotéza ale bude ještě předmětem dalšího zkoumání.
 
RNDr. Ladislav Metelka
Český hydrometeorologický ústav, pobočka Hradec Králové
   
   
Další informace o El Ninu obecně i o vývoji El Nina 1997-1998, o monitorování rovníkového Pacifiku a mnoha dalších souvisejících věcech lze nalézt např. na adrese http://www.pmel.noaa.gov/toga-tao/el-nino-story.html