Vědci vysvětlili, jak zrychlující tání ledu v Severním ledovém oceánu ovlivňuje cirkulaci atmosféry v Tichém oceánu, což vede ke zvýšení frekvence extrémních přírodních událostí, včetně El Niňa. Výsledky výzkumu jsou publikovány v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences.
Globální oteplování je jedním z významných faktorů globální změny klimatu a vyskytuje se nerovnoměrně. Například díky systému pozitivních zpětných vazeb teplota v Arktidě roste mnohem rychleji než v jiných oblastech planety. Zvýšení koncentrace oxidu uhličitého vede ke zvýšení skleníkového efektu a zvýšení teploty. To zase urychluje tání ledové pokrývky Severního ledového oceánu a v důsledku toho se mění albedo (odrazivost) povrchu. Zatímco bílý led odráží 50–80 procent krátkovlnného slunečního záření, otevřená voda absorbuje 93 procent, sama se zahřívá a ohřívá spodní vrstvy arktického vzduchu. Tání sněhové pokrývky má podobný účinek. „Arktická intenzifikace“globálního oteplování představovala zhruba čtvrtinu celkového nárůstu teploty na planetě v období 1979–2011.
Ohřáté vzduchové masy nízkých rovníkových šířek stoupají do horní troposféry a šíří se do studených pólů, což představuje jeden ze základních mechanismů globální atmosférické cirkulace. Rozdíl v rychlostech současného oteplování vede ke snížení celkového teplotního gradientu mezi rovníkem a pólem a zpomaluje proudění vzduchu z nízkých do vysokých zeměpisných šířek. Snížení průtoku způsobuje zvýšení křivosti polárních front. Objevují se na nich velké a stabilní meandry pronikající hluboko do mírných zeměpisných šířek. Klimatologové Charles F. Kennel a Elena Yulaeva z Kalifornské univerzity v San Diegu se domnívají, že tento proces je spojen s extrémně chladnou zimou 2009-2010 v Severní Americe, vlnou veder v Moskvě a povodněmi v Pákistánu v létě 2010. rok.
Tvrdí, že „desetiletí extrémních povětrnostních jevů“na počátku 21. století potvrzuje nové trendy v desetiletých klimatických cyklech a tyto změny začaly v posledních letech minulého století a týkají se nejen Arktidy a přilehlých mírných pásmo, ale také klimatické jevy v nízkých zeměpisných šířkách planety. Mění se zejména mechanismus pasátů - větry východních bodů, vytrvalo vanoucí z tropů směrem k rovníku a pravidelnost projevů El Niňa.
Povaha El Niňo je spojena se skutečností, že v Tichém oceánu se hromadí jakési zkosení vodní hladiny - proudy obchodního větru pohání povrchovou vrstvu k západnímu pobřeží. Hladina vody u pobřeží Indonésie může být o desítky centimetrů vyšší než východní část oceánu. Současně existuje teplotní rozdíl: na západě se voda dobře ohřívá, na východě má silný vliv studený peruánský proud. Během El Niňo se teplé tropické vody od západu rozkládaly na velkých plochách, což způsobilo rostoucí teploty a rozsáhlé negativní důsledky pro tropické pobřeží Jižní Ameriky.
Nová studie se zaměřuje na hledání a vysvětlování souvislostí mezi měnícími se ledovými podmínkami v Severním ledovém oceánu, silou a směrem pasátů, chováním El Niño v tropech a změnami atmosférické cirkulace v severním Tichém oceánu.
Klimatologové použili rozšířený klimatický model CMIP5 (5th Coupled Modeling Intercomparison Project), který zahrnoval údaje o zvýšení intenzity pasátů, zvýšení sezónních ztrát mořského ledu a dočasném snížení tempa růstu globálních teplot ve druhé dekádě 21. století. Studie vycházela z měsíčních údajů o stavu atmosféry a povrchových vod Národního centra pro předpovědi životního prostředí (NCEP) a Národního centra pro výzkum atmosféry (NCAR), jakož i denních údajů z Evropského centra pro střední rozsah Předpovědi počasí (ECMWF). Pro studii autoři zvolili dva časové intervaly: 1980-1998 a 1999-2015. V letech 1997–1998 byl instrumentálně zaznamenán největší fenomén El Niño v historii a rok 1998 brali autoři jako přechodný rok, kdy došlo ke kvalitativnímu posunu v klimatu rovníkové části Tichého oceánu.
V důsledku této studie bylo možné stanovit následující posloupnost vlivu arktické amplifikace na klima Tichého oceánu:
- Maximální plocha otevřené vody v Severním ledovém oceánu je pozorována v září, na konci sezóny tání ledu. Během měsíčního období na začátku podzimu se zde rozvíjí vertikální proudění vzduchu.
- Epizoda rozsáhlé vertikální konvekce vede k planetární vlně a vysokofrekvenčnímu vlnovému vlaku v horní troposféře. Z arktického sektoru sousedícího s Tichým oceánem se paket vln šíří na jih a přispívá k tomu snížený teplotní gradient mezi rovníkem a pólem. V prosinci se setkává s konvergenční zónou vzdušných hmot ležících mezi tropy.
- V důsledku této interakce jsou vytvořeny příznivé podmínky pro vznik El Niňo. Spouštěčem je dočasné otočení pasátů ve střední a východní části Tichého oceánu. Pod vlivem vln z Arktidy mění vítr směr z východní na západní rumbu a v rovníkové oblasti se vytváří jakýsi dipól pasátového větru.
- V procesu interakce arktických vln a konvergenční zóny vzniká odražená vlna, která se vrací zpět a do února dosáhne nízkotlaké zóny na severu Tichého oceánu (aleutská deprese). Tato oblast je zodpovědná za formování klimatu severního Tichého oceánu. Právě zde vznikají cyklóny a proudové proudy, které do značné míry určují počasí v Severní Americe.
- Situace v aleutské depresi se mění, cyklonální aktivita slábne.
Popsané kroky se postupně každý rok opakují, ale jejich intenzita a prostorová struktura se velmi liší v závislosti na faktorech, jako je oblačnost, bouřkové podmínky, obsah vodní páry v atmosféře atd. Autoři také poukazují na určitá omezení ve využívání výsledků studie. První souvisí s roztříštěností závěrů na kratší období se ztrátou statistické přesnosti. Druhý je popsán jako potřeba přijmout všechny předpoklady modelu. Spolehlivost výsledků každého kroku v konceptu závisí na kvalitě dat ve všech ostatních krocích. Aktuálně dostupná úroveň přesnosti klimatického modelování ukazuje přímý nebo nepřímý vztah mezi ledovými podmínkami v Arktidě a cirkulací atmosféry a povrchových vod Tichého oceánu, což naznačuje zvýšení frekvence El Niño. Možná tyto výsledky pomohou pochopit nejen aktuální klimatické změny, ale také vysvětlí globální klimatické posuny po tání ledových příkrovů severní polokoule na konci poslední doby ledové.