Hitastig sjávar er lykillinn

Eitt sem veðurfræðingar hafa réttilega ályktað varðandi hnattræn veðurkerfi er að frávik frá venjulegu hitastigi sjávar ákveður hvenær, hvar og hvernig miklir stormar eins og El Niño munu gerast í heiminum.

HITASTIG SJÁVAR ER LYKILLINN

Besti mátinn til að komast að raun um hvort El Niño eða La Niña er í aðsigi, er að fylgjast með mynstri af hitastigi yfirborðs sjávar á hitabeltissvæði Kyrrahafsins. Á meðan öflugir El Niño stormar standa yfir, verður yfirborðshitastig sjávar óvenju hátt yfir miðbaugssvæði austurhluta Kyrrahafsins, einkum við strendur Perú. (Weather, A Visual Guide: Bruce Buckley, Edward J. Hopkins, Richard Whitaker, Firefly Books Ltd., 2004, bls. 276).

Á meðan hækkun og lækkun á yfirborðshitastigi Kyrrahafsins er lykilþáttur og vísir að þróun El Niño eða La Niña skilyrðum, stöndum við andspænis þessari grundvallar spurningu:

Hvernig hitnaði yfirborð sjávarins?

Fyrir nútíma veðurfræðing virðist svarið við þessari spurningu nægilega einfalt – það hitnaði vegna sólarinnar. En ef við lítum á það örlítið nánar, þá virkar það svar ekki. Hvernig gat sólin aðeins hitað hlýja El Niño sjóinn, sýnt í hvítu á Mynd 9.4.2 (hægra megin efst), en á sama tíma ekki hitað kaldara yfirborð sjávar La Niña sýnt í fjólubláu á sömu mynd? Svæðið við miðbaug fær jafn mikinn hita frá sólinni og skýjahulur samsvara ekki hituðu eða kældu svæðin.

Fyrsta vísbendingin um hvernig yfirborð sjávar hitnaði, kemur frá gervihnattarmælingum sem notaðar voru til að búa til myndina. Þessi mynd og sú síðasta eru ekki gefnar úr innrauðum eða hitamælingum, heldur eru búnar til með gögnum sem mæla hæð yfirborðs, miðað við þá venjulegu!

Ef við skoðum kvarðann neðst til vinstri á síðustu mynd (sjá hér), þá sjáum við að yfirborð sjávar breyttist úr –18 í +14 cm miðað við meðaltal (venjulegt), samtals sveifla upp á 32 cm. Hvað hefur hækkun í sjónum með hitastigið að gera? Það kemur í ljós að  kaldara vatn hefur lægri staðfræðilega hæð, á meðan hlýrra vatn en meðalgildi hefur hærra:

Þessi gervihnöttur [TOPEX/Poseidon] notar radar hæðamæli sem endurvarpar radarmerki frá yfirborð sjávar til að hljóta nákvæmar mælingar á fjarlægð milli gervihnattarins og yfirborðsins. Þessar upplýsingar eru notaðar saman með hárnákvæmum brautargögnum úr GPS gervihnatta til þess að búa til kort af yfirborðshæð sjávarins. Slík kort sýna staðfræði yfirborð sjávar. Staðbundnar hækkanir (‚hólar‘) benda til hlýrra vatns en að meðaltali, á meðan lækkanir (‚dalir‘) benda til kaldara vatns en að meðaltali. (The Atmosphere An Introduction to Meterology: Frederick K. Lutgens, Edward J. Tarbuck, Pearson Prentice Hall, 10. útg., 2007, bls. 228).

Hvers vegna ætti hæð sjávar að samsvara hitastigi? Eini kosturinn sem veðurfræðingar hafa er vindurinn, en haugur af hlýju vatni úr vindum sem blása í áttina að hitanum er ekki rökrétt, og er ekki stutt af gögnunum. Reyndar er hið öfuga tilfellið. Eins og kaflinn um uppruna veðurs afhjúpaði, þenst hitað loft út sem veldur vindstefnu frá háþrýstisvæðum. Hlýr sjór gerir það sama, háþrýstisvæði myndast í sjónum sem knýr vatnið upp á við og síðan í burtu. Rannsakendur tóku eftir því að vindar eru ekki endilega orsökin:

Það eru miklu fleiri vestanvindar sem geysa en fjöldi El Niño, þannig að það er klárt að þessir vestanvindar sem geysa, ræsa ekki alltaf El Niño storm. (The Oryx Resource Guide to El Niño and La Niña, Joseph S. D‘Aleo, Oryx Press, 2002, bls. 16).

Sjór þenst aðeins út í litlum mæli þegar það er hitað, en megin ástæðan fyrir því að hlýtt vatn sýnir sig í hækkuðu yfirborði er sjáanlegt á Mynd 9.4.2, neðst til hægri. Vaskjávarmar á sjávarbotni eru orsökin fyrir hituðu vatni og þegar vatn rís, eykur það hæðina á hlýju vatninu. Hitaður sjór blandast illa við kaldan sjó, þar af leiðandi þegar vatn hitnar, rís djúpur sjór (hann rís vegna lægri eðlismassa) upp á yfirborðið í strókum sem síðan ‚flýtur‘ á toppnum á kaldara umliggjandi vatninu, en þetta leiðir bæði til hækkunar á hitastigi og staðfræðilegri hækkunar. Þegar virknin í vaskjávarma fjarar út, flæðir kaldari vatn frá gosbrunnum á sjávarbotninum. Þetta innleiðir tímabil samdrátts sem lækkar yfirborðið og hitastigið. Þessi skilyrði benda til La Niña hringrásar.

Takið eftir að þessi texti í kennslubók í loftslagsfræði lýsir hvað gerist á meðan El Niño viðburður stendur yfir, en gefur enga útskýringu á því hvers vegna yfirborð sjávar rís:

Þegar suðræna sveiflan [El Niño] á sér stað, breytast venjulegar aðstæður sem útskýrðar voru stórkostlega. Loftþrýstingur rís í kringum Indónesíu, sem veldur því að þrýstingsstigullinn meðfram miðbaug veikist og snýst jafnvel við. Afleiðingin er sú, að það dregur úr vindum sem voru stöðugir og geta jafnvel breytt um stefnu. Þessi snúningur veldur meiriháttar breytingum í straumkerfum miðbaugsins, með hlýtt vatn sem flæðir í austurátt. Með tímanum vex hitastigið í vatninu í mið- og austurhluta Kyrrahafsins og hæð yfirborðsins á svæðinu rís. (The Atmosphere An Introduction to Meteorology: Frederick K. Lutgens, Edward J. Tarbuck, Pearson Prentice Hall, 10. útg., 2007, bls. 220-221).

Veðurfræðingar eru enn ófærir um að útskýra hvers vegna yfirborð sjávar rís vegna hitunar frá sólu. Enn fremur geta rannsakendur ekki útskýrt hvers vegna El Niño og La Niña viðburðir sem sýndir eru í mynd hér að neðan gerast eingöngu vegna hita frá sólinni. Þessir viðburðir gefa vit ef hægt er að koma auga á aðra hitauppsprettu. Beina sönnunin um hina síðari hitauppsprettu – vaskjávarmanar – kemur úr djúpsjávarrannsóknum sem staðfesti tengsl milli jarðskjálfta og hitaðs vatns.