El Niño och La Niña – barnen som styr vår planet

Då och då tar jordens medeltemperatur ett skutt uppåt. Senast var det i början av 2010. Man kan också se att det plötsligt blev varmare 2005 och 2003, för att inte tala om jätteskuttet 1998.

Det betyder egentligen inte att hela jorden blir varmare. Men temperaturen brukar mätas vid jordens yta, och där blir det varmare när värmen omfördelas i jordens största ocean, Stilla havet. Det är en omfördelning av gigantiska mått, som får effekter över stora delar av klotet. Den kallas El Niño och brukar omges av katastrofrubriker.

I normala fall blåser passadvindarna vid ekvatorn västerut och pressar varmt ytvatten i hela tropiska Stilla havet framför sig. Det leder till att Stilla havet faktiskt lutar: vindarna bygger upp ett berg av varmvatten i den västra delen av oceanen.

Men av någon anledning, som forskarna ännu tvistar om, mojnar passadvindarna ungefär vartannat till vart sjunde år. Det blir början på El Niño. Då finns det inte längre något som håller kvar det varma vattenberget i väster. I stället börjar enorma mängder varmvatten driva österut. Stilla havet planar ut, och varmvattnet fördelar sig jämnare över hela dess bredd.

Den normala temperaturskillnaden i ytvattnet mellan västra och östra Stilla havet är flera grader. Detta påverkar i sin tur luften ovanför, som blir varm och lyfter på sina ställen, medan den blir kallare och sjunker på andra. Luftcirkulationen får rikligt med regn att falla över Borneos regnskogar och kallare, torrare luft att sänka sig över Sydamerikas västkust. När denna temperaturskillnad utplånas, ger det tydligt avtryck i jordens medeltemperatur.

Det tar några månader för det varma vattnet att färdas tvärs över oceanen – det vill säga över nästan halva jorden – från Indonesien i väster till Sydamerika i öster. När det kommer fram börjar det regna intensivt på platser där det annars inte regnar. Öknen i Peru börjar blomma. Samtidigt drabbas Indonesien av torka. Skogsbränder på Borneo och Sumatra sprider sig okontrollerat och har flera gånger svept in hela Sydostasien i rök.

Utanför det översvämmade Perus kust får fiskarna ingen fisk i sina vanligen så fångstbringande nät. Pelikaner och skarvar drar sin kos. Sjölejonen svälter.

Anledningen till att djurlivet påverkas är att det kalla, näringsrika djupvattnet, som under normala förhållanden väller upp längs Sydamerikas kust, inte längre når upp till ytan, när det varma vattnet från väster strömmar in och lägger sig som ett dödande lock över hela den marina näringskedjan.

Vid jultid brukar det varma vattnet nå fram. De peruanska fiskarna märker att de annars så stadiga ostvindarna avtar, havsströmmarna vänder och fångsten uteblir. El Niño, den lilla pojken, det vill säga Jesusbarnet, är fött.

Vid jultiden 1982–83 inträffade den dittills värsta El Niño-episoden i modern tid. Många hundratals miljoner människor i Indien, Australien, Indonesien, Hawaii, Tahiti, Sydamerika, delar av Afrika och västra Nordamerika fick extremt väder, med förödande torka, översvämningar, cykloner och snöstormar som följd. Men ingen förstod vad som hände.

Den norsk-amerikanske meteorologen Jacob Bjerknes hade visserligen redan under andra halvan av 1960-talet kopplat ihop El Niño med den södra oscillationen, det vill säga svängningarna i lufttrycksskillnader mellan västra och östra tropiska Stilla havet. Fenomenet fick det vetenskapliga namnet ENSO (El Niño-southern oscillation). Men kunskaperna om vad som utspelade sig i och mellan hav och atmosfär i tropikerna var fortfarande mycket små.

Ett par år efter El Niños härjningar 1982–83 placerades så kallade TAO-bojar ut längs ekvatorn i den vidsträckta oceanen. Med bojarnas hjälp började man mäta vattentemperaturer, vindar och havsströmmar. Tropiska Stilla havet blev ett meteorologiskt övervakat hav. Nästa gång El Niño slog till ville man vara beredd.

– Den starka El Niñon 1982–83 blev en vattendelare för vetenskapen, säger Rodrigo Caballero. Han är professor i modellering av atmosfärens cirkulation vid Meteorologiska institutionen och Bert Bolin-centret för klimatforskning vid Stockholms universitet.

– Mätdata från bojarna gav möjlighet att pröva olika teorier. Den första modellen som kunde förutsäga El Niño presenterades redan 1986. I dag vet vi hur de grundläggande mekanismerna fungerar, och vi har säsongsprognoser för åtminstone ett halvår fram i tiden.

Sedan början på 2000-talet får meteorologerna också data från tusentals så kallade Argo-robotar. Till skillnad från TAO-bojarna är dessa inte förankrade i oceanbottnen, utan får driva med havsströmmarna på en kilometers djup. Ungefär var tionde dag dyker de ner ända till två kilometers djup, för att sedan stiga upp till havsytan och under några timmar skicka sin insamlade information om temperatur, salthalt och strömmar vidare till satelliter.

Men säsongsprognoserna, som bland annat kan hjälpa jordbrukare i Sydamerika att planera sina grödor, är fortfarande inte särskilt tillförlitliga utanför El Niño-området.

– Vi måste bli bättre på att få med havet i modellerna, säger Erland Källén, professor i dynamisk meteorologi, som sedan två år är forskningschef vid European centre for medium-range weather forecasts i Reading i Storbritannien.

– Vi behöver förstå mer om strömmarna och värmefördelningen i haven och hur växelverkan mellan vattnet och luften ser ut, säger han.

För att förbättra sina säsongsprognoser samarbetar hans center med Météo-France och brittiska Met office. Genom att kombinera resultat från flera modeller kan sannolikheten för olika framtida väderscenarier bestämmas med större säkerhet.

– Vi har bättre observationer av atmosfären än vi har av haven, och bättre koll på hur atmosfärsmodeller ska formuleras. Men nyckeln till säsongsprognoserna ligger helt klart i haven, fortsätter Erland Källén.

– Cirkulationsmönstren där är mycket trögare än i luften. Omfördelningen av värme med vattnets strömmar går långsammare än vad vindarna i atmosfären kan åstadkomma, och därför är det havsströmmarna som styr förändringar över längre tid. Vi skulle väldigt gärna vilja förstå hur man kan förutsäga svängningarna över tiotals år, säger han.

Dagens El Niño-forskare ställer sig också frågan om hur väderfenomenet påverkas av den globala uppvärmningen. Det har föreslagits att vi i en varmare framtid kan komma att hamna i ett stadigvarande El Niño-liknande tillstånd. Det skulle innebära att den omfördelning av nederbörden som El Niño för med sig skulle bli bestående, med dramatiska konsekvenser för ekosystemen. Bland annat skulle hela Amazonas kunna torka ut inom loppet av några årtionden.

Idén om en permanent El Niño har forskarna fått genom att studera forna tiders klimat.

– För fem miljoner år sedan, under tidig pliocen, hade vi ett varmare klimat än i dag. Då var också temperaturskillnaden mellan västra och östra Stilla havet mindre, precis som den är under El Niño, säger Rodrigo Caballero. Det har man fått fram genom att undersöka isotopsammansättningen i kalkskalen från fossila planktonorganismer.
Men olika forskningsresultat motsäger varandra. I en klimatsimulering som Rodrigo Caballero själv gjort av den ännu varmare epoken eocen, ytterligare 50 miljoner år tillbaka i tiden, kom han fram till att cyklerna i tropiska Stilla havet var kraftiga då, trots värmen.

– Det finns en hel rad problem i alla studier som har lagts fram om det här, säger Rodrigo Caballero. Vi får ständigt fler teorier att arbeta utifrån, men det är sällan vi kan dra en klar slutsats.

Nej, det råder ingen konsensus bland klimatforskarna om hur El Niño-cyklerna har sett ut långt tillbaka i tiden eller hur vanliga och starka El Niño vi kan vänta oss i framtiden, vilket också FN:s klimatpanel konstaterar i sin senaste rapport. Vi vet inte ens när nästa El Niño kommer.

Men till den här julen blir det i alla fall inte. För redan i somras kunde amerikanska National oceanic and atmospheric administration avslöja att vi i stället skulle få en liten flicka i år: La Niña, som också brukar kallas ”den kalla fasen” av tropiska Stilla havets svängningar. Den får i motsats till El Niño jordens medeltemperatur att peka neråt. La Niña innebär en förstärkning av de normala förhållandena. Med andra ord är starka ostliga passadvindar just nu i full färd med att bygga upp ett extra stort berg av varmt ytvatten i västra Stilla havet, medan kallt, näringsrikt vatten i ännu större mängder än vanligt väller upp längs Sydamerikas kust.

Det blir den andra La Niña på raken. Under den senaste, för bara ett år sedan, lades delar av östra Australien under vatten.

Men även om El Niño-cyklerna påverkar vädret i stora delar av världen, avgör de knappast om vår jul blir vit eller grön. För Nordeuropas del är det andra bokstavskombinationer än ENSO som spelar roll, som NAO (nordatlantiska oscillationen) och AO (arktiska oscillationen).

Men dem vet vi ännu inte så mycket om. Efter snart trettio års intensiv forskning har vi fått god fysikalisk förståelse av hur havet och luften samverkar i tropiska Stilla havet. Men när det gäller våra breddgrader kan vi bara beskriva svängningar i luftens tryckskillnader. Havet på vår sida jordklotet är fortfarande terra incognita.

Och även om Atlanten inte alls är lika bred som Stilla havet, kanske det också här finns storskaliga fenomen, där havet och atmosfären är sammankopplade på ett överraskande sätt. Vårt väders välbevarade hemlighet, som ännu väntar på att upptäckas.

Då skulle vi också äntligen i förväg kunna räkna ut om det är pulka eller paraply som gäller denna vinter.