El niño och la niña - påverkar hela jordens väder.

Här hemma har vi fått vargavintrar och man längtar efter sol och värme. I december kommer då en hälsning från Galapagosöarna: ”Här är varmt och skönt när solen skiner, men när dimman breder ut sig blir det råkallt och vi måste ta på oss ylletröjor. Vinden från havet känns också kylig. Man kan inte tro att man befinner sig mitt på ekvatorn­.”
Vad är det som händer egentligen? Jorden blir allt varmare men vi fryser både i Europa och vid Stilla havets ekvatorstrakter. Men båda dessa fenomen har sina förklaringar. Det handlar om oscillationer, svängningar i vädersystemen, med regelbundna eller oregelbundna perioder. På Galapagos är det just nu ett flickebarn som härjar, men annars brukar det vara gossebarnet som regerar vid den här tiden på året.
Berättelsen om den lille gossen och den lilla flickan handlar också om peruanska fiskare, nomadfolk i norra Australien, teodlare på Himalayas sydsluttningar, en engelsk gentleman och en norrman. Men låt oss ta det hela från början.

Galapagos i december 2010. Vid La Niña bildas dimma och dimmoln när tropisk värme blandas med kalla havsströmmar. Bild: Therese Olsson

Fiskare upptäckte El Niño
Peruanska fiskare har i hundratals år lagt märke till att det kalla näringsrika­ vattnet utanför kusten­ blev någon eller några grader varmare­ under­ årets första månad. Det var ett årligt återkommande fenomen som innebar sämre fiske, men bara för en kort tid. Men värre var det att vissa år kom denna uppvärmning tidigare, redan i slutet av december. Vid sådana tillfällen blev vattnet mycket varmare och värmen kunde stanna ett helt år eller kanske två. Då försvann massor av fisk från havet och fågellivet drabbades också hårt när det inte fanns tillräckligt med föda. Samtidigt blev det regnigare med häftiga skyfall i det annars så torra Peru.
Eftersom dessa oregelbundet återkommande kraftiga och långvariga uppvärmningar brukade börja vid juletid fick det i folkmun namnet Jesusbarnet eller gossebarnet, på spanska El Niño (skrivs av förklarliga skäl alltid med versala begynnelsebokstäver).
Berättelsen om El Niño kunde ha blivit en kort liten historia om inte ett nomadfolk i Australien, på andra sidan jorden, samtidigt fick lida svåra umbäranden på grund av torka. Borneos jägarfolk märkte också av att de häftiga regnen uteblev. Indiska teodlare drabbades också hårt när sommarmonsunen blev svagare än väntat med mindre nederbörd som följd. Monsunerna i Indien kan variera en hel del från år till år och det gör livet här mer eller mindre till ett lotteri för många människor som lever på gränsen. Monsunregn som blev svagare eller kraftigare än väntat­ kunde få svåra följder.

Fåglarna vid Galapagos har nu sötebrödsdagar när näringsrikt och fiskrikt havsvatten med temperaturer mellan 16 och 18 grader flyter förbi. Bild: Therese Olsson

Monsunregnet som aldrig kom
1899 uteblev sommarmonsunregnen nästan helt med svåra humanitära och ekonomiska följder. En engelsk meteorolog vid namn Sir Gilbert Walker fick då i uppdrag att studera monsunfenomenet lite närmare för att försöka hitta en förklaring. Han misstänkte att de årligen återkommande vinter- och sommar­monsunerna inte var isolerade företeelser, utan att de kunde ingå i ett större sammanhang. Därför började han studera väderförändringar i kringliggande delar av jorden. Då upptäckte han variationer i nederbörden vid Sydamerikas västkust, som på ett märkligt sätt samvarierade med variationerna i monsunregnen. När sommarmonsunregnen i Indien var svaga, regnade det mer vid Perus kust, som en slags kompensation.
Uppmuntrad av denna upptäckt började han att jämföra lufttrycket vid Darwin i norra Australien med lufttrycket vid Tahiti i Franska polynesien­, mitt i Stilla havet. För att göra sådana tankekopplingar i ett komplext problem och samtidigt tro att det ska leda till en lösning krävs en fantasifull och optimistisk vetenskapsman. Och sådan var Sir Gilbert Walker. Han upptäckte att lufttrycken i Darwin och Tahiti fungerade som en ost-västlig gungbräda. När trycket sjönk i Darwin, steg det i Tahiti och tvärtom. Detta skulle visa sig vara en viktig komponent för problemets lösning, men ännu återstod en del arbete. Han såg också hur monsunregnen samvarierade med torrperioder i Australien, Indonesien och delar av Afrika. Ja, han såg till och med ett samband med milda vintrar i västra Kanada.
Sir Gilbert Walker var helt över­tygad om att allt detta hängde samman­, men kunde inte förklara hur. Andra vetenskapsmän var skeptiska. Walker hade samma svårigheter som Galilei hade på medeltiden, när han försökte förklara att jorden snurrade kring solen, men stötte på hårdnackat motstånd. Det skulle dröja flera decennier innan en godtagbar teori kunde förklara sambanden.

Walkercirkulationen
Förutom att Walker introducerade sin teori om ett större sammanhang blev hans bidrag till den meteorologiska vetenskapen att han upptäckte och kunde förklara det som fick namnet­ Walkercirkulationen. När det gäller tropisk meteorologi kände man vid den här tiden till Hadleycirkulationen (uppkallad efter den brittiske advokaten och amatörmeteorologen Georg Hadley, 1685-1768). Hadleycirkulationen går ut på att varm luft stiger vid ekvatorn och sedan avviker norrut och söderut på en dryg mils höjd. Vid vändkretsarnas öknar och stäpper sjunker luften och strömmar tillbaka mot ekvatorn som passadvindar. Så ser cirkulationen ut i nord-sydligt perspektiv.
Men tropikerna har också en ost-västlig komponent i sitt strömningsmönster. På grund av jordens rotation blåser passadvindarna inte vinkelrätt in mot ekvatorn, utan de avlänkas västerut så att passadvindarna blir nordostliga på norra halvklotet och sydostliga på södra halvklotet (vindriktningen anges alltid varifrån vinden blåser).
Nu kommer lufttrycket i Darwin och Tahiti in i bilden. Normaltillståndet är att lufttrycket är lägre i Darwin än i Tahiti. Om inget annat påverkar så vill luften blåsa direkt från högtryck till lågtryck för att jämna ut tryckskillnader och det kan den göra precis på ekvatorn, där jordrotationens krafter inte gör att vinden avlänkas, som den gör på alla andra delar av jorden.

Vargavintrarna här i Norden kan förklaras med ENSO:s lille kusin NAO. Bild: Skylight

ENSO
Passadvindarnas ostkomponent från Tahiti till Darwin förstärks alltså av högtrycket och lågtrycket. I ett lågtryck brukar luften stiga till väders och det gör den också vid Darwin och dess omgivningar i norra Australien­ och den indonesiska övärlden. Den stigande varma och fuktiga luften ger upphov till extra kraftiga skyfall i det här området. När luften nått en dryg mils höjd och släppt ifrån sig det mesta av vatteninnehållet strömmar den tillbaka till Tahiti och ända till Sydamerikas västkust, för att där sjunka i det torra högtrycket. Därmed är cirkulationen sluten och fick namnet Walkercirkulationen eller Southern­ Oscillation (SO). Längre än så kom inte Walker med att förklara sina teorier­.
Först på 1960-talet togs Sir Gilbert­ Walkers tappade tråd upp av en norsk meteorolog vid namn Jacob Bjerknes­, som vid den här tiden var verksam som professor vid University of California­. Han var en av den moderna­ meteorologins förgrundsfigurer och var på 1920-talet verksam vid den berömda Bergenskolan vid universitetet i Bergen­. Bjerknes var den förste som insåg sambandet mellan­ vattentemperaturen utanför Perus kust och Walkers luftcirkulation med kraftiga skyfall över västra Stilla havet. Att inse den intima kopplingen mellan hav och atmosfär var ett nytt stort steg inom meteorologin. Bjerknes bidrog i detta med sin sammankoppling av teorierna om El Niño (EN) och Southern Oscillation (SO) till en sammanhängande ENSO-teori.
Gungbrädan i lufttrycket mellan Darwin och Tahiti blev utgångspunkt för ett index som kallas SO-index (anges som Tahitis lufttryck minus Darwins). Normalt är index positivt, men när det blir negativt uppstår en El Niño-situation.
Detta har sedan vidareutvecklats till ett ENSO-index som förutom lufttryck även innehåller vind, luft- och vattentemperatur samt molnighet. ENSO-index pendlar kring medelvärdet noll. Värden mellan 1,4 och –1,4 räknas som normalvärden. Om ENSO-index överstiger 1,4 säger vi att vi har en El Niño-situation. Om det understiger –1,4 har vi en La Niña-situation.

El Niño kan påverka vädret långt bort i världen. Här har en normalt mycket torr saltöken i Kalifornien fått stora regnmängder, något som meteorologerna kunde koppla till El Niño. Bild: SPL

Regn i Peru
Efter denna långa introduktion ska vi nu titta lite närmare på vad som är normalt och vad som är El Niño och La Niña. Mer ingående förklaringar hittar du i faktarutorna.
När passadvindarna kring ekvatorn på Stilla havet blåser västerut, för de med sig varmt ytvatten till Indonesiska övärlden och Australien som då får kraftiga tropiska regn och åskväder. Samtidigt medför dessa passadvindar att kallt, näringsrikt djupvatten väller­ upp vid Perus kust. Detta är det så kallade normaltillståndet.
Men vissa år försvagas passadvindarna och kan till och med vända och då kan det varma ytvattnet börja strömma österut mot Sydamerikas västkust. Regnskurarna och åskvädren följer med det varma ytvattnet och orsakar skyfall i det annars så torra Peru. Samtidigt blir det torka i Australien och Indonesien. Detta tillstånd kallas El Niño.
Motsatsen till El Niño är när passad­vindarna västerut blir extra kraftiga. Då blir vattnet utanför Peru kallare än vanligt och det kalla vattnet kan strömma vidare västerut ända till området kring Tahiti och kanske ännu längre. Det tillståndet brukar kallas La Niña, flickebarnet.

La Niña och översvämningar i Australien. Den ovanligt kraftiga La Niña som nu råder är en av orsakerna till översvämningarna i Australien. Havsvattnet som strömmar västerut från Sydamerika är kallare än normalt, men havet utanför nordöstra Australien och Nya Guinea är varmare än normalt. Det är typiskt för La Niña. Det varma vattnet orsakar kraftig avdunstning och molnbildning och det bildas häftiga regn. Dessa regn sammanfaller med de årliga monsunregnen i regionen vilket ger ovanligt kraftiga skyfall.

Meteorologisk dans
ENSO är ett naturfenomen där hav och atmosfär interagerar. Någon har jämfört det med en dans mellan två olika parter. Man ger och tar, rycker och knuffar. Parterna har olika egenskaper. Havet reagerar till exempel mycket långsammare än atmosfären på temperaturförändringar. Därför blir dansen inte helt rytmisk, man sliter åt olika håll. Men helheten blir ändå i någon mening harmonisk. Det sker ett utbyte. Naturens danser syftar ofta till att jämna ut olikheter. Detta gäller även dansen mellan den lille gossen och den lilla flickan. Utbytet är i det här fallet värme.
Utbytet av värme mellan hav och atmosfär sker vid vattenytan där de båda möts. Vid El Niño är havsytan vid Stilla havets ekvator varmare än normalt. Överskottsvärmen överförs från havet till atmosfären. Värme­överföringen blir än mer effektiv när den varma fuktiga luften vid havsytan stiger till väders och värmen därmed sprids mer än en mil upp i atmosfären. När ett sådant utbyte sker över stora områden under lång tid, blir det enorma mängder värmeenergi som överförs. Man har till exempel beräknat att jordens atmosfär blev 0,3 grader varmare under El Niño 97-98. Det kan jämföras med den totala globala uppvärmningen på 0,7-0,8 grader under de senaste hundra åren.
Under La Niña är havsytan vid Stilla havets ekvator betydligt kallare än normalt. Då tar havet tillbaka värme från atmosfären. Molnigheten i området minskar också i en sådan situation och det betyder att mer solstrålning når havsytan som kan suga åt sig mer av den solvärmen istället för att den fångas av atmosfären. La Niña kyler alltså av atmosfären. Man kan säga att ENSO fungerar som en slags säkerhetsventil som förhindrar att överskottsvärme i hav eller atmo­sfär ska få alltför explosiva följder.

Australien har ett bevärligt läge – vid El Niño råder det torka och omfattande skogsbränder, medan La Niña kan innebära svåra översvämningar. Bild IBL

Allt hänger ihop
Walker och Bjerknes insåg att allt hänger ihop när det gäller väder och klimat. Det är ett synsätt som också genomsyrar dagens meteorologi och klimatologi och därför är det naturlig att ställa sig frågor om vilka samband som finns mellan El Niño, La Niña och den globala uppvärmningen.
Det är helt klart att ENSO påverkar väder och klimat på många håll i världen. Torka, regn, kyla och hetta är olika reaktioner på ENSO hundratals eller tusentals mil från ursprungsfenomenet. Liknande reaktioner uppstår på grund av en global uppvärmning och naturligtvis interagerar alla dessa effekter med varandra. Den globala uppvärmningen kan påverka ENSO. Den ökade frekvensen El Niño under perioden 1980–2000 sammanfaller ju ganska väl med den kraftigaste globala uppvärmningen.
Å andra sidan kan ENSO också påverka den globala uppvärmningen. De senaste tio åren har ju La Niña ökat lite i frekvens samtidigt som den globala uppvärmningen har visat tendenser att plana ut.
Sådana funderingar är ännu så länge bara spekulationer. Vi vet helt enkelt inte tillräckligt mycket för att kunna förklara de komplexa sambanden. Den globala uppvärmningen kan naturligtvis påverka ENSO och ENSO i sin tur har en påverkan på hur denna uppvärmning fördelas eller kanske dämpar eller förstärker den.
Men vad kommer först, hönan eller­ ägget? Det är en ständigt återkommande fråga när det gäller väder, klimat­ och oceanografi. Motsvarigheten till ENSO kallas här i Europa för NAO (North Atlantic Oscillation), ett fenomen som vi kanske får anledning att återkomma till i ett annat nummer av tidningen.