Chương VIII. KHÍ HẬU VIỆT NAM
4.6. Hiện tượng En Nino và Dao ủộng Nam Bỏn Cầu (EN - SO)
En Nino (viết tắt là EN) là tờn gọi dõn gian của cỏc ngư dõn Pờru ủối với hiện tượng nhiễu ủộng núng hơn bỡnh thường của nước biển vựng nhiệt ủới phớa éụng Thỏi Bỡnh Dương.
La Nina là tờn gọi hiện tượng nhiều ủộng ngược pha với En Nino khi nhiệt ủộ mặt nước biển lạnh hơn mức bình thường. Sau này các nhà khoa học phát hiện ra rằng các hiện tượng nóng, lạnh cục bộ này có liên kết với hoàn lưu khí quyền toàn cầu và các nhiễu loạn của thời tiết.
Phỏt hiện nổi tiếng ủầu tiờn là quan hệ giữa hiện tượng En Nino và dao ủộng nam bỏn cầu
cũn khi núi "ENSO lạnh" là chỉ hiện tượng La Nina. ENSO là hiện tượng thiờn nhiờn ủó xảy ra từ xa xưa mà người Trung Quốc cũng ủó ghi lại ủược từ hơn 500 năm nay. Tuy nhiờn, gần ủõy người ta mới hiểu rừ hơn về bản chất vật lý và quy mụ to lớn của nú. Ảnh hưởng của ENSO rất sâu rộng trên quy mô khí hậu toàn cầu, liên quan tới nhiều lĩnh vực kinh tế, chính trị, xã hội, môi trường… thu hút nhiều chính phủ và tổ chức trên thế giới quan tâm nghiên cứu nhằm phũng chống và hạn chế ảnh hưởng của nú. Thỏng 10/1997 Chớnh phủ Mỹ ủó tổ chức hội thảo Quốc tế chuyờn ủề về ENSO.
a) Khái niệm cơ bản về ENSO.
ENSO là sự phối hợp giữa 2 hiện tượng xảy ra ở ủại dương là En Nino và dao ủộng khí quyển Nam bán cầu (Sonthern Oscilation - viết tắt là SO). Về bản chất SO tồn tại thường xuyờn trong khớ quyền Nam Thỏi Bỡnh Dương, là nguyờn nhõn sự trao ủổi khụng khớ giữa éụng và Tõy Bỏn Cầu. éược biết ủến từ cuối thế kỷ trước, nhưng mói ủến ủầu những năm 30 Walker và Bliss mới mụ tả chi tiết quy mụ, ủặc trưng và khẳng ủịnh mối liờn hệ của SO với những dao ủộng nhiệt ủộ và lượng mưa ở Chõu éại Dương, Nam Á và một số vựng khỏc.
SO ủược xỏc ủịnh qua trị số chờnh lệch ỏp suất khớ quyển mặt biển giữa Tahiti (17,50S, 149,60W) nằm ở Ðông Nam Thái Bình Dương và Darwin (12,40S, 130,90E) nằm ở Tây bắc Australia. Sự biến ủổi ỏp suất khụng khớ ở hai ủịa ủiểm này thường trỏi ngược nhau (hệ số tương quan khoảng -0,8). Khi chỉ số SO dương (khí áp ở Darwin thấp), tín phong thổi mạnh từ Nam Thái Bình Dương cung cấp một lượng ẩm phong phú cho gió mùa đông Nam Á. Khi chỉ số SO âm (khí áp ở Darwin cao), tín phong thổi yếu hoặc theo chiều ngược lại, lượng ẩm hội tụ vào khu vực gió mùa Ðông Nam Á suy giảm nhiều.
En Nino (viết tắt là EN) biểu thị sự núng lờn khỏc thường của nước biển vựng xớch ủạo Thỏi Bỡnh Dương. Thuật ngữ En Nino do ngư dõn Nam Mỹ ven bờ Thỏi Bỡnh Dương dựng ủể chỉ dũng nước núng lan truyền từ xớch ủạo dọc theo bờ biển Pờru và Ecuaủo xuống phớa Nam.
Hiện tượng này thường xảy ra vào sau dịp lễ Giỏng sinh, chớnh vỡ thế nú ủược ủặt cho cỏi tờn En Nino theo tiếng Tây Ban Nha có nghĩa là con của chúa (*Christ child).
Thoạt ủầu En Nino chỉ ủược xem là hiện tượng ủặc trưng ở vựng biển nhiệt ủới Nam Mỹ. Từ giữa thế kỷ XIX, nghề ủỏnh bắt hải sản vươn tới cỏc vựng biển xa, những ủo ủạc khớ tượng, hải văn ủược mở rộng thỡ người ta ủó khỏm phỏ ra rằng, khụng chỉ cú hiện tượng nước biển ấm lờn mà cũn cú hiện tượng ngược lại - nước biển lạnh ủi (gọi là La Nina). Cả 2 hiện tượng này xảy ra trờn một vựng biển rộng lớn, từ bờ biển Pờru - Ecuaủo tới giữa Thỏi Bỡnh Dương (gần quần ủào Marsan).
Thụng thường, sự tăng ủột biến của nhiệt ủộ nước biển bắt ủầu từ khu vực ven bờ phớa éụng rồi lan truyền sang phớa Tõy. Song cũng cú trường hợp quỏ trỡnh ủú lại bắt ủầu từ khu vực giữa Thỏi Bỡnh Dương phỏt triển sang phớa éụng, ủiển hỡnh là sự kiện En Nino 1982 - 1983 và 1986 - 1987.
Giữa hiện tượng En Nino, La Nina và SO có mối liên hệ khá chặt chẽ. Thông thường En Nino xảy ra ủồng thời với SO õm tớnh, ủược gọi là pha ENSO núng (Warm ENSO), cũn La Nina xuất hiện ủồng bộ với SO dương tớnh, tạo thành pha ENSO lạnh (cold ENSO). Tuy vậy, cũng cú những trường hợp En Nino hoặc La Nina xuất hiện, nhưng SO khụng ủạt ủến ủộ cực trị và ngược lại, cú trường hợp SO ủạt ủến ủộ cực trị, nhưng nhiệt ủộ nước biển chỉ dao ủộng mạnh ở dải hẹp ven bờ, do ủú En Nino và La Nina khụng xảy ra. Cơ chế phối hợp giữa En Nino, La Nina với dao ủộng Nam bỏn cầu tạo thành hiện tượng ENSO là một quỏ trỡnh phức tạp, nhiều vấn ủề cũn ủang chờ lời giải ủỏp.
dao ủộng Nam bỏn cầu (Southern Oscilation Index - SOI).
chỉ số dao ủộng Nam bỏn cầu SOI ủược tớnh cho từng thỏng theo cụng thức sau:
SOI = 10 x (dP (Tahiti) - dP (Darwin)/SD) Trong ủú:
dP (Tahiti)-chuẩn sai khí áp trung bình tháng mực mặt biển trạm Tahiti.
dP (Darwin)- chuẩn sai khí áp trung bình tháng mực mặt biển trạm Darwin.
SD - hiệu số ủộ lệch chuẩn sai khớ ỏp thỏng giữa Tahiti và Darwin
Chỉ số En Nino và La Nina ủược xỏc ủịnh thụng qua chuẩn sai nhiệt ủộ nước biển tầng mặt ở 4 khu vực A, B, C, D với giới hạn như sau:
Khu vực A: Vĩ ủộ 40N - 40S; Kinh ủộ 1600E - 1500W Khu vực B: Vĩ ủộ 40N - 40S; Kinh ủộ 1500W - 900W Khu vực C: Vĩ ủộ 0 - 100S; Kinh ủộ 900W - 800W Khu vực D: Vĩ ủộ 140N - 0; Kinh ủộ 1300E - 1500W
Trong 4 khu vực trờn, xu thế biến ủổi nhiệt ủộ ở khu vực D thường ngược với 3 khu vực cũn lại, nghĩa là khi nhiệt ủộ nước biển ở khu vực A, B, C tăng thỡ ở khu vực D giảm và ngược lại.
Theo giỏ trị tuyệt ủối thỡ chuẩn sai nhiệt ủộ giảm dần từ khu vực C ủến khu vực D, trong ủú ở khu vực D giá trị này không vượt quá 10C.
Theo quan ủiểm của phần ủụng cỏc chuyờn gia thỡ hiện tượng En Nino xuất hiện khi chuẩn sai nhiệt ủộ nước biển ở 3 khu vực phớa éụng cú dấu dương, trong ủú ở khu vực C và B cao hơn 10C liờn tục 3 thỏng liền,. ngược lại là hiện tượng La Nina. Quan ủiểm này cho ủến nay cũng chưa ủược thống nhất, vỡ vậy số liệu về cỏc sự kiện En Nino và La Nina, số lần xuất hiện ..
trong các tài liệu còn có sự khác nhau, tuy không nhiều.
c) Cơ chế hiện tượng El Nino và La Nina
El Ninụ là một trong những hiện tượng tự nhiờn xảy ra trong hệ thống khớ hậu trỏi ủất ủược hỡnh thành bởi tương tỏc giữa ủại dương và khớ quyển. Thụng thường ngoài khơi bờ biển nước Pê-ru và Ê-cua-ựo ở Nam Mỹ (đông Thái Bình Dương) là một vùng nước tương ựối mát so với cỏc vựng biển nhiệt ủới phớa Tõy Thỏi Bỡnh Dương. Vựng nước mỏt ủược hỡnh thành bởi tác ựộng của gió đông Nam (tắn phong thổi từ vĩ ựộ 30o về xắch ựạo), các dòng hải lưu kộo nước ấm về phớa Tõy, do ủú nước lạnh từ cỏc lớp sõu hơn ủựn lờn thay thế. Hiện tượng này ủược cỏc nhà hải dương học gọi là hiện tượng nước trồi. Nước lạnh từ dưới cỏc ủộ sõu mang theo cỏc sinh vật và chất phự du từ dưới ủại dưong lờn trờn mặt làm cho nước mặt trở nên giàu chất dinh dưỡng hơn. Nhờ vậy vùng biển ngoài khơi Nam Mỹ trở thành một trong những vựng biển nhiều cỏ trờn thế giới và ủú là hiện tượng tự nhiờn vốn cú của vựng.
Tuy vậy, thỉnh thoảng vào mựa ủụng, vựng nước lạnh ngoài khơi Nam Mỹ lại ấm lờn, cỏc chất dinh dưỡng trờn mặt biển bị suy kiệt, số lượng cỏ ủến vựng biển này giảm hẳn. Hiện tượng này thường xảy ra vào dịp lễ giáng sinh nên ngư dân ở vùng thường gọi là El ninô. Từ El ninụ trong tiếng Tõy Ban Nha cú nghĩa là “chỳa hài ủồng” hoặc là “chỳ bộ con”. Hiện tượng này nếu kộo dài nhiều thỏng liền sẽ làm giảm sản lượng ủỏnh bắt cỏ của cỏc nước ở vùng biển Nam Mỹ.
Hiện tương El Ninụ ủược giải thớch như sau:
Tắn phong ở bán cầu Bắc thổi theo hướng đông Bắc và càng gần xắch ựạo càng chuyển dần sang hướng đông. Còn ở bán cầu Nam, tắn phong thổi theo hướng đông Nam và càng gần xắch ựạo cũng chuyển dần sang hướng đông. Hai luồng tắn phong ở bán cầu Bắc và bán cầu Nam cùng hội tụ lại thành ựới gió đông xắch ựạo thổi về phắa Tây Thái Bình Dương.
đông dồn về phắa Tây và tiếp tục ựược ựốt nóng thêm tạo thành vùng nước nóng ngoài khơi vựng biển xớch ủạo Tõy Thỏi Bỡnh Dương. Vựng này ủược gọi là bể núng Tõy Thỏi Bỡnh Dương và cũng là vựng biển núng nhất trờn thế giới. Thụng thường nhiệt ủộ mặt biển ở ủõy là 28 Ờ 29oC. Trong khi ựó, mặt biển phắa đông do có hiện tượng nước trồi nên nhiệt ựộ thấp hơn, chỉ vào khoảng 21 – 26oC.
Ở Tõy Thỏi Bỡnh Dương nhờ mặt biển núng, dũng ủối lưu ủược tăng cường, tạo nờn vựng khớ ỏp thấp mặt biển là ủiều kiện cho mõy ủối lưu phỏt triển. ðến những ủộ cao nhất ựịnh, khối khắ di chuyển ngược về phắa đông và giáng xuống bờ biển Nam Mỹ, tạo thành vùng khắ áp cao đông Thái Bình Dương. Ở Nam Mỹ thời gian này ắt mưa và khô hạn là do cỏc luồng khụng khớ ủi xuống, ngăn cản việc hỡnh thành mõy ủối lưu tạo ra mưa.
Tớn phong thổi mạnh về phớa Tõy kộo theo hải lưu làm cho mực nước biển ở In-ủụ-nờ- xi-a cao hơn phớa ấ-cua-ủo (khoảng 30 – 50 cm), tức là mặt biển Thỏi Bỡnh Dương nghiờng từ Tây sang đông. Dưới sức gió, lớp nước nóng trên mặt biển cũng bị khuấy ựộng và trộn lẫn với các lớp nước sâu hơn. Vùng nước nóng hình thành ở Tây Thái Bình Dương dưới áp lực của giú bề mặt ủó ủẩy lớp nước núng bề mặt xuống dưới ủộ sõu khoảng 100 – 200 m tạo thành nêm nước nóng nghịch nhiệt. Trong khi ựó ở ngoài khơi Nam Mỹ, đông Thái Bình Dương nước lạnh từ dưới sõu trồi lờn thay thế cho nước ấm trờn mặt ủược giú mang ủi và tạo ra một lớp nước lạnh nghịch nhiệt sâu khoảng 15 Ờ 20 m nghiêng từ đông sang Tây Thái Bình Dương. Vùng nước trồi ở ngoài khơi Nam Mỹ giàu chất dinh dưỡng nhờ các chất phù du sinh vật ủược kộo theo từ cỏc lớp nước sõu lờn.
Hỡnh 9.1. Nờm nhiệt ở Thỏi Bỡnh Dương trong ủiều kiện bỡnh thường
Trong ựiều kiện El Ninô, khắ áp phắa đông Thái Bình Dương giảm, nên chênh lệch khắ áp giữa đông và Tây cũng giảm ựi. đôi khi khắ áp ở phắa đông thấp hơn phắa Tây, tắn phong suy yếu ựi rõ rệt và thổi theo chiều ngược lại tức là từ Tây sang đông kéo theo dòng nước trên mặt biển từ phắa châu Á dồn về phắa đông tới vùng biển ngoài khơi Peru. Vùng nước ấm Tây Thái Bình Dương cũng dịch chuyển xa hơn sang phắa đông. Mực nước biển lúc này hạ thấp ở phắa Tây và lên cao ở phắa đông. Do tắn phong và nước trồi yếu, ngoài khơi Nam Mỹ nước
hơn. Lớp nghịch nhiệt nóng mới hình thành ngoài khơi vùng biển Nam Mỹ ngăn cản nước trồi ở vựng này. Vựng biển lạnh ngày một thu hẹp, ủụi khi biến mất hẳn kộo theo sự nghốo ủi rừ rệt thành phần phù du là nguồn thức ăn của cá.
Như vậy El Ninụ rừ ràng là kết quả của sự tương tỏc giữa khớ quyển và ủại dương mà cụ thể là giữa hoàn lưu tín phong Nam bán cầu (SO) và lớp nước gần mặt biển ở khu vực xích ủạo Thỏi Bỡnh Dương. Sự thay ủổi của mỗi phớa lập tức gõy ra phản ứng từ phớa kia. Chu kỳ xuất hiện của El Ninụ khoảng từ 2 ủến 7 năm, nhưng cũng cú khi cỏch nhau trờn 10 năm.
Thời gian kộo dài của El Ninụ thường từ 6 thỏng ủến 1năm.
Ngược lại với El ninô là La Nina. La Nina là hiện tượng nước biển ngoài khơi Nam Mỹ lạnh hơn so với bỡnh thường ủược gọi là pha lạnh ủể phõn biệt với pha ấm xảy ra khi cú El Ninụ. Do hiện tượng xảy ra ngược với El Ninụ nờn người ta gọi là La Nina (ủối El Ninụ).
Theo tiếng Tây Ban Nha, La Nina có nghĩa là “cô bé con”. La Nina có thể xuất hiện sau khi El Ninô kết thúc, nhưng cũng có nhiều truờng hợp sau El Ninô là một năm bình thường rồi mới xuất hiện La Nina.
El Ninụ cú thể gõy biến ủộng thời tiết, khớ hậu ở nhiều khu vực trong suốt quỏ trỡnh phỏt triển và tồn tại của nú, tuy nhiờn sự biến ủộng này thể hiện rừ rệt hơn ở một số khu vực như đông Nam Á, Austraylia, bờ biển đông Thái Bình Dương (Hình 9.3. và Hình 9.4).
Khi El Ninụ xuất hiện, nhiệt ủộ tăng ở hầu hết cỏc vựng biển thuộc vành ủai nhiệt ủới của trỏi ủất, một số khu vực ụn ủới thuộc chõu Mỹ, chõu Á và chõu Úc.
Các hiện tượng thời tiết như bão, giông, tố, lốc… xuất hiện nhiều hơn ở những vùng vốn khô hạn và ít hơn ở những vùng ẩm ướt. Khô hạn, cháy rừng xảy ra thường xuyên ở vùng nhiệt ủới phớa Tõy Thỏi Bỡnh Dương, Ấn ðộ, Nam Phi hoặc một số nước vựng Trung Mỹ như Ca-ri-bê, Cô-lôm-bi-a và đông Bắc Bra-xin.
Mưa lớn, lũ lụt thường xảy ra ở khu vực xắch ựạo đông Thái Bình Dương, miền Tây Hoa Kỳ, Chi Lê, Ác-hen-ti-na và châu Phi.
Hỡnh 9.2. Nờm nhiệt ở Thỏi Bỡnh Dương trong ủiều kiện El Ninụ
Hỡnh 9.3. Những khu vực chịu tỏc ủộng mạnh của El Ninụ mựa ủụng
El Ninô ảnh hưởng ựến hoạt ựộng của gió mùa mùa hè ở Nam Á và đông Nam Á.
Khảo sát lượng mưa mùa hè ở Ấn ðộ qua hơn một thế kỷ, các nhà khí hậu nhận thấy lượng mưa có xu hướng giảm khá rõ vào những năm xuất hiện El Ninô, ngược lại, lượng mưa ở khu vực xắch ựạo đông Thái Bình Dương lại tăng lên ựáng kể.
Hỡnh 9.4. Những khu vực chịu tỏc ủộng mạnh của El Ninụ mựa hố
Vấn ủề biến ủộng khớ hậu ủầu thế kỷ XX, Rỳtkopskaia ủó giới thiệu 2 quan ủiểm khỏc nhau: Quan ủiểm thứ nhất cho rằng từ ủầu thế kỷ tới nay nhiệt ủộ khụng khớ liờn tục tăng, mựa ủụng tăng rừ rệt nhất. Một quan niệm nữa cho rằng, nhiệt ủộ khụng khớ chỉ tăng ủến những năm thập kỷ 40 thế kỷ XX, sau ủú thời kỳ ấm dần ở vĩ ủộ cao Bắc bỏn cầu ủó kết thỳc.
Kụnhipụvich (1921) ủó chỳ ý ủến nhiệt ủộ nước biển Barensơ từ năm 1919 bắt ủầu tăng cao:
nhiệt ủộ 1919 - 1928 cao hơn nhiệt ủộ 1912 -1918 khoảng 0.80C, băng ở biển bắc cực cũng giảm. Theo Sulighin (1953) và Rụủờoan (1953), biển Bắc hải và biển Bắc cực cỏc năm 1931 - 1950 ấm hơn các năm 1901 - 1930 khoảng 0,40. Anôsova (1955) căn cứ vào số liệu quan trắc từ năm 1771 ủến năm 1950 phỏt hiện thấy thời kỳ ủúng băng trờn sụng éa-u-ga-va cứ 10 năm rút ngắn khoảng hơn 2 tuần.
Ru-bin-sten (1946) cho rằng, nhiệt ủộ ở nhiều khu vực ủều tăng cao. Vớ dụ, ở Spi-sư- pếch nhiệt ủộ trung bỡnh cỏc năm 1930 - 1938 cao hơn trị số trung bỡnh nhiều năm 1,5 - 3,50C.
Ở Upenivich (Tây Greenland) năm 1926 - 1936 cũng có tình trạng tương tự.
Lysgaard (1949) so sỏnh nhiệt ủộ trung bỡnh thỏng I và thỏng VII ở Greenland trong vũng 30 năm trước (1881 - 1910) với 30 năm sau (1911 - 1940), ủó thấy rằng, vựng Bắc Á và Bắc Mỹ nhiệt ựộ tăng 20- 30C, ngược lại, vùng đông Á và châu Úc nhiệt ựộ lại giảm. Vilett (1950) căn cứ vào nhiệt ủộ ủo ủược của nhiều trạm khớ tượng, tiến hành vẽ ủường biểu diễn xu thế nhiệt ủộ ở cỏc ủới vĩ ủộ ủó phỏt hiện thấy từ sau năm 1885, nhiệt ủộ cú xu thế tăng lờn.
Xu thế này biểu hiện rừ nhất ỏ cỏc vựng vĩ ủộ cao và ủịa cực Bắc bỏn cầu, càng về phớa Nam thỡ xu thế càng giảm ủi.
b) Những thụng bỏo mới ủõy về biến ủổi khớ hậu trỏi ủất
Theo quan ủiểm của Tổ chức khớ tượng thế giới (WMO), biến ủổi khớ hậu là sự vận ủộng bờn trong hệ thống khớ hậu, do những thay ủổi kết cấu hệ thống hoặc trong mối quan hệ tương tỏc giữa cỏc thành phần của nú do cỏc ngoại lực hoặc do hoạt ủộng của con người. Năm 1995, khi ủỏnh giỏ hệ thống khớ hậu toàn cầu Tổ chức khớ tượng thế giới (WMO) vẫn chưa thể ủưa ra một vấn ủề gỡ về biến ủổi khớ hậu ngoài việc kết luận những biến ủộng dị thường về khớ hậu chỉ xảy ra trong những khoảng thời gian ngắn so với ủộng thỏi hoàn lưu tổng thể, chưa cú những xu thế biến ủổi dài hạn. Năm 1998 Tổ chức khớ tượng thế giới (WMO) ủó cú bỏo cỏo về xu thế núng lờn với những minh chứng về biến ủổi khớ hậu dài hạn. Cỏc tài liệu quan trắc ủược về trạng thỏi ủúng băng ở biển Bắc và Nam cực, thời gian xuất hiện băng và băng tan trên mặt hồ ở phần châu Âu nước Nga, Ucraina, các nước vùng Baltic, sự thu hẹp diện tớch ủúng băng trờn cỏc ủỉnh nỳi trong thế kỷ XX và sự gia tăng nhiệt ủộ của phần ủất ủúng băng vĩnh cửu ủó cho phộp khẳng ủịnh sự biến ủổi khớ hậu trỏi ủất hiện nay. Sự dao ủộng ủỏng kể của khớ hậu hàng năm ủó phỏt hiện thấy ở một vài nơi, ủặc biệt là vựng nhiệt ủới với sự gia tăng cường ủộ cỏc yếu tố khớ hậu. Cũng ủó phỏt hiện ủược cỏc dũng nước biển và nhiệt ủộ nước biển (SSTs) ủúng vai trũ lớn trong cơ chế biến ủổi khớ hậu. Cỏc hệ thống giú quy mụ lớn ở vựng nhiệt ủới và cỏc dũng hải lưu dưới biển kốm theo sự biến ủổi nhiệt ủộ nước biển ủó tạo nờn chu trỡnh nhiễu ủộng Nam Bỏn cầu (SO). bằng chứng mới nhất là tần suất của ENSO và cường ủộ hoạt ủộng của nú trong thời gian gần ủõy gia tăng ủỏng kể. éiều này có quan hệ tới sự nóng lên trên phạm vi toàn cầu từ giữa thập kỷ 70 thế kỷ XX. Các hoạt ủộng của con người, trước hết là việc ủốt nhiờn liệu hoỏ thạch gia tăng và việc làm thay ủổi ủộ che phủ thực vật trờn mặt ủất ủó dẫn ủến sự thay ủổi thành phần khớ quyển và cỏc tớnh chất hấp thụ bức xạ của bề mặt trỏi ủất.