پدیده ال نینو چیست و چه تاثیری بر تغییر الگوهای آب و هوایی سیاره دارد؟

آیا ال‌نینو می‌تواند خشکسالی را در ایران پایان دهد؟

ماهی‌گیرانی که قرن‌های گذشته در غرب قاره آمریکا سکونت داشتند، برای گذران زندگی خود در ماه‌های سرد سال به ماهیان فراوان آب‌های شرق اقیانوس آرام تکیه می‌کردند. دمای سرد آب و مواد غذایی فراوان در عمق‌های کم آب ماهی‌های بسیاری را با سطح آب می‌کشاند؛ جایی که قلاب‌ها و تورهای ماهی‌گیران با خوشحالی انتظارشان را می‌کشیدند.

بااین‌حال چنین شرایطی همیشه پابرجا نبود. در برخی سال‌ها و مخصوصاً حوالی کریسمس، آب‌وهوای گرم‌تر ماهی‌ها را در اعماق نگاه می‌داشت و شکار زیادی نصیب ماهی‌گیران نمی‌شد. جالب‌تر این که چنین وضعیتی همواره با بارش‌هایی شدیدتر از سال‌های معمول همراه می‌شد. اسپانیایی‌ها و پرتغالی‌هایی که ساکن نواحی مرکزی قاره آمریکا بودند، این وضعیت آب‌وهوایی را «ال‌نینو» (El Niño) نامیدند؛ به معنی پسربچه و به‌خاطر هم‌زمانی آن با جشن کریسمس.

ال‌نینو که گاهی El Nino نیز نوشته و ال‌نینو خوانده می‌شود، از مدت‌ها قبل برای بومیان مناطق غرب آمریکا شناخته‌شده بود. اما اولین اشاره‌ها به آن را از جانب اروپایی‌ها می‌توان در اواخر قرن نوزدهم یافت. طولی نکشید که ال‌نینو توجه بسیاری از دانشمندان سراسر دنیا را به خود جلب کرد و آن‌ها توانستند پیوندهایی آماری میان الگوهای بارش و خشکسالی در مناطق مختلف جهان و وقوع پدیده ال‌نینو در اقیانوس آرام بیابند.

به‌نظر می‌رسید این پدیده تازه کشف‌شده می‌تواند بر الگوهای آب‌وهوایی بسیاری از نواحی زمین تأثیر داشته باشد. اما ال‌نینو دقیقاً چیست و به چه دلیل رخ می‌دهد؟ برای پاسخ به این پرسش، ابتدا باید با جریان‌های غالب اقیانوس آرام و تغییرات نوسانی آن‌ها آشنا شویم؛ بادهایی که در وهله اول مهاجرت اروپایی‌ها را به نیمکره غربی و دنیای نو همواره کرده بود.

بادهای بازرگانی و جریان‌های اقیانوسی

کروی‌بودن زمین باعث می‌شود تا زاویه تابش آفتاب به اتمسفر متغیر باشد. این تغییر زاویه تابش باعث می‌شود تا آفتاب دریافتی و درنتیجه انرژی دریافتی به‌ازای واحد سطح، در استوا به حداکثر خود برسد. تمرکز انرژی خورشیدی در استوا هوا را گرم و منبسط کرده و درنتیجه هوای گرم‌شده به‌سمت بالا حرکت می‌کند.

از طرف دیگر، در عرض‌های جغرافیایی بالاتر و پایین‌تر، به‌خصوص در عرض‌های ۳۰ درجه شمالی و ۳۰ درجه جنوبی، انرژی دریافتی از خورشید کمتر است؛ درنتیجه دمای هوا پایین‌تر و فشار هوا بیشتر از هوا در استواست. این اختلاف فشار باعث می‌شود تا هوایی که در استوا بالا می‌رود، به‌سمت عرض‌های ۳۰ درجه شمالی و جنوبی حرکت کند و در این عرض‌ها با سرد و پرفشارتر‌شدن به‌سمت پایین بیاید.

هوای سردی که در این عرض‌ها پایین می‌آید، در ارتفاعات پایین دوباره به‌سمت استوا حرکت می‌کند که فشار بالاتری دارد. به‌این‌ترتیب میان خط استوا و مدارهای عرضی ۳۰ درجه در نیمکره‌های شمال و جنوب جریان‌هایی همرفتی ایجاد می‌شود که در آن بادها همواره از شمال به جنوب می‌وزند که آن را سلول هادلی (Hadley Cell) می‌نامند.

با اینکه اختلاف فشار بین عرض‌های ۳۰ درجه و استوا که باعث ایجاد باد از شمال به جنوب در این کمربند می‌شود، حرکت زمین به دور خود انحرافی را در این جریان ایجاد می‌کند. این انحراف به اثر نیروی کوریولیس مشهور است که گاسپار گوستاو دو کوریولیس (Gaspard-Gustave de Coriolis)، ریاضی‌دان فرانسوی، در قرن نوزدهم آن را کشف کرد.

اثر کوریولیس باعث می‌شود تا از دید ناظر درونی، جسمی که درحال حرکت روی یک کره چرخان است، دچار انحرافی منحنی‌گونه در مسیر حرکت خود شود. این اثر را می‌توان در حرکت سیالات روی یک کره چرخان مشاهده کرد. در مورد بادهای زمین، از دید ناظر بیرونی، همچنان بادها به‌طور عمودی از عرض‌های ۳۰ درجه به استوا حرکت می‌کنند؛ اما روی زمین، این بادها در نیمکره شمالی از شمال به جنوب به‌سمت راست و در نیمکره جنوبی از جنوب به شمال به‌سمت چپ منحرف می‌شوند.

به‌این‌ترتیب در نیمکره شمالی جریان‌های باد غالبی از سمت شمال شرق به شمال غرب شکل می‌گیرند. در قرون گذشته، دریانوردان اروپایی از این بادها برای عبور از اقیانوس اطلس و رسیدن به آمریکا استفاده می‌کردند. به همین دلیل این بادها به بادهای بازرگانی (Trade Winds) یا بادهای بسامان مشهور شدند. حتی امروزه نیز این بادها همچنان کاربردهایی در صنعت دریانوردی دارند.

پدیده ال‌نینو چگونه ایجاد می‌شود؟

جریان باد شرق به غرب در حد فاصل عرض‌های جغرافیایی ۳۰ درجه شمال و جنوب در اقیانوس آرام نیز به‌قوه خود وجود دارد. این بادها آب‌های گرم سطح اقیانوس را به غرب می‌رانند. آب‌های گرم در غرب اقیانوس، نزدیک نواحی ساحلی جنوب شرق آسیا، استرالیا و اقیانوسیه انباشته می‌شوند. در سمت شرقی اقیانوس آرام، نزدیک سواحل غربی آب‌های سرد از اعماق اقیانوس به بالا می‌آیند تا جایگزین آب‌های گرمی شوند که به غرب رفته‌اند.

همین بالا‌آمدن آب‌های سرد در سمت شرق اقیانوس آرام است که در فصل‌های سرد مواد مغذی و ماهی‌ها را به سطوح بالایی آب می‌رساند تا شرایط مطلوبی برای ماهی‌گیران مهیا شود. این پدیده فراچاهش (Upwelling) نام دارد و در سراسر مناطق دریایی و اقیانوسی دنیا ایده‌آل‌ترین نقاط را برای صنایع شیلات به‌وجود می‌آورد.

در سمت غرب اقیانوس آرام، آب گرم باعث گرما و ناپایداری هوای بالای خود می‌شود. کاهش فشار در اتمسفر بالای آب‌های گرم باعث بالارفتن هوا و تشکیل ابر و باران می‌شود. گرمای اتمسفر در غرب اقیانوس و بالا‌رفتن هوای گرم باعث می‌شود تا هوای سرد به‌سمت شرق اقیانوس حرکت کند و در سواحل غرب قاره آمریکا پایین بیاید. این باعث می‌شود تا فشار اتمسفر در شرق اقیانوس آرام بالاتر برود.

اختلاف فشار بین هوای شرق (فشار بالا) و غرب (فشار پایین) اقیانوس باعث می‌شود تا بادهای بازرگانی در این نقطه از کره زمین تقویت شوند؛ پدیده‌ای که به چرخه واکر (Walker Circulation) مشهور است.

این وضعیت جوی معمولاً به‌صورت پایدار وجود دارد. بااین‌حال، تغییرات سیستم‌های آب‌وهوایی استوایی در اقیانوس آرام می‌تواند باعث اخلال در بادهای بازرگانی شود: افزایش دمای اندک (به‌اندازه ۰/۵ درجه سلسیوس) نواحی استوایی اقیانوس آرام به‌مدت چند ماه می‌تواند باعث تضعیف یا توقف یا حتی معکوس‌شدن بادهای بازرگانی شود.

با کاهش بادهای بازرگانی، حرکت آب‌های گرم سطحی به غرب اقیانوس آرام متوقف می‌شود. به‌علاوه، بدون حرکت آب‌های گرم به غرب، پدیده فراچاهش نیز متوقف می‌شود و آب سرد حاوی مواد مغذی و آبزیان به سطح اقیانوس نمی‌رسد – که موجب ناراحتی ماهی‌گیران غرب قاره آمریکا خواهد شد. بدین‌ترتیب سطح آب در سراسر اقیانوس به دمایی تقریباً یکنواخت می‌رسد و اختلاف دما و الگوهای آب‌وهوایی متداول از بین می‌رود. این پدیده را ال‌نینو می‌نامند.

کاهش فشار اتمسفر در شرق اقیانوس آرام باعث می‌شود تا جت‌استریم (رودباد یا جریان جتی) قطبی (که در شرایط معمولی در عرض‌های جغرافیایی بالا می‌وزد) به‌سمت جنوب حرکت کند. این باعث می‌شود نواحی گرمسیری قاره آمریکا در زمستان و حوالی کریسمس شاهد بارش‌های سیل‌آسا باشند؛ پدیده‌ای که به‌طور معمول در جنوب شرقی آسیا رخ می‌دهد. درعوض، نواحی جنوب شرقی آسیا با وقوع پدیده ال‌نینو وارد شرایط خشکسالی می‌شوند.

عواقب محیط‌زیستی ال‌نینو

ال‌نینو معمولاً هر دو تا هفت سال رخ می‌دهد؛ بااین‌حال، تناوب دقیق آن نامشخص و غیرقابل‌پیش‌بینی است. این پدیده می‌تواند تا چند ماه و در مواردی حتی تا یک یا دو سال ادامه پیدا کند. اختلاف‌نظرها در مورد آثار تغییر اقلیم بر شدت وقایع ال‌نینو بسیار است و نمی‌توان حکمی قطعی دراین‌باره داد؛ هرچند به‌نظر می‌رسد که افزایش دمای جهانی می‌تواند باعث افزایش فرکانس رویدادهای ال‌نینو و لانینا شود.

درون اقیانوس، تجمع هوای گرم در نواحی شرقی اقیانوس آرام باعث لایه‌ای‌شدن پروفیل دما در اقیانوس می‌شود. درنتیجه حرکت مواد مغذی از اعماق به سطح متوقف می‌شود. به‌این‌ترتیب جمعیت آبزیان در لایه‌های بالاتر به‌دلیل مهاجرت به نواحی خنک‌تر یا افزایش مرگ‌ومیر کاهش می‌یابد.

از طرف دیگر، آب‌های سرد حامل مواد غذایی در مناطق دیگر اقیانوس، مخصوصاً حوالی قطب جنوب یا سواحل شرق آسیا، افزایش پیدا می‌کنند. به‌این‌ترتیب جمعیت آبزیان این مناطق به‌طور غیرطبیعی افزایش پیدا می‌کند.

روی زمین، در سواحل غربی قاره آمریکا، افزایش رطوبت و دمای هوا منجر به باران‌های سیل‌آسا و طوفان می‌شود. این طوفان‌ها و سیل‌ها موجب آسیب‌های فراوان به محیط‌زیست و مناطق شهری خواهند شد. سیل‌ها به‌ویژه تأثیر منفی زیادی روی منابع آب سطحی دارند.

با افزایش رسوب‌برداری روان‌آب‌ها از مناطق روستایی و شهری، آلودگی‌هایی که در این مناطق وجود دارند، مخصوصاً آلاینده‌های صنعتی و کشاورزی، به‌سرعت در یک حوضه آبی پخش و روانه رودخانه‌ها، دریاچه‌ه‌ها و اقیانوس‌ها می‌شوند.

از آنجایی که پدیده ال‌نینو جهت جریان‌های آب‌و‌هوایی را تغییر می‌دهد، این افزایش رطوبت و بارش در مناطق شرق اقیانوس آرام به‌معنی کاهش رطوبت و بارش در مناطق شرق و حتی میانه آسیاست. در هنگام وقوع ال‌نینو، این مناطق با خشکسالی‌ها و افزایش دمای بسیار زیاد مواجه می‌شوند. کاهش بارش به کاهش ذخایر آب سطحی می‌انجامد.

این پدیده از طرفی باعث افزایش غلظت آلاینده‌ها در آب‌های سطحی شده و از طرف دیگر استخراج منابع آب زیرزمینی را افزایش می‌دهد. درنتیجه امکان وقوع پدیده‌هایی همچون فرونشست زمین و کاهش ظرفیت سفره‌های آب زیرزمینی (در اثر کاهش تخلخل خاک پس از فرونشست) بالا می‌رود. در این صورت، بارش‌های آینده، منجر به افزایش سیل در این مناطق و هدر‌رفتن آب باران می‌شود.

پدیده ال‌نینو می‌تواند به مدت چندین ماه یا حتی یک تا دو سال ادامه پیدا کند. پس از مدتی با ازبین‌رفتن عوامل ایجاد این پدیده، جریان‌های اقیانوسی دوباره به حالت متعادل خود بازمی‌گردند. بااین‌حال، این امکان وجود دارد که پس از وقوع ال‌نینو، پدیده لانینا (La Niña)، به‌معنی دختربچه، رخ دهد.

لانینا به پدیده‌ای گفته می‌شود که در آن جریان‌های اقیانوسی در جهت طبیعی خود (از شرق به غرب اقیانوس آرام) به‌طور غیرطبیعی شدت می‌گیرند. در این حالت می‌توان شاهد بارش‌های بسیار شدید و سیل‌آسا در نواحی شرق آسیا و خشکسالی‌های شدید در غرب قاره آمریکا بود.

آثار ال‌نینو در ایران

پدیده ال‌نینو تنها در اقیانوس آرام رخ می‌دهد، اما آثار اقلیمی آن به‌حدی بزرگ هستند که می‌توانند به‌طور غیرمستقیم بر بسیاری از نواحی زمین تأثیر غیرمستقیم بگذارند. با‌این‌حال، سیستم آب‌وهوایی زمین به‌عنوان یک کل بسیار پیچیده‌تر از آن است که بتوان با مدل‌های اقلیمی که روابط پدیده‌ها را به‌صورت علت و معلول نشان می‌دهند، آثار ال‌نینو را روی نواحی مختلف کره زمین تعیین کرد.

درعوض، دانشمندان به مدل‌های آماری روی می‌آورند و همبستگی‌هایی آماری را بین دوره‌های خشکسالی و ترسالی و دوره‌های ال‌نینو و لانینا شناسایی می‌کنند. اما باید در نظر داشت که این همبستگی‌ها عِلّی نیستند و این امکان وجود دارد که در دوره‌هایی شاهد رخ‌ندادن یا معکوس‌شدن آن‌ها باشیم. با این توصیف، برای مثال، در اروپا می‌توان مشاهده کرد که با وقوع ال‌نینو بارش‌های موسمی افزایش می‌یابند؛ همچنین در هند و آسیای میانه، هنگام وقوع پدیده ال‌نینو شاهد خشکسالی‌های گسترده هستیم.

بررسی‌های آماری نشان می‌دهند که وقوع پدیده ال‌نینو می‌تواند باعث افزایش بارش‌های موسمی و بارش‌ها در فصول سرد در ایران شود. برعکس، در سال‌های لانینا، با کمبود بارش و حتی خشکسالی مواجه هستیم. برای مثال، انتظار می‌رود که امسال (2023) پس از یک دوره سه‌ساله لانینا، شاهد وقوع ال‌نینو باشیم و بارش‌ها در پاییز و زمستان افزایش یابند. اما دوباره باید در نظر داشت که چنین ارتباطی لزوماً نمی‌تواند میان وقوع ال‌نینو و بارش‌های ایران برقرار باشد.

از طرف دیگر، همان‌طور که اشاره شد، ال‌نینو باعث افزایش شدت بارش‌ها ی خشکسالی‌ها در مناطق مختلف زمین می‌شود. یکی از مسائلی که باید در نظر داشت، این است که زیرساخت‌های آبی در کشورها می‌توانند در برابر رویدادهای بارشی شدیدتر از حد معمول عملکرد مناسبی از خود نشان ندهند.

احتمال خوبی وجود دارد که درصورتی‌که بارش‌ها در یک سال به‌اندازه‌ای باشد که بتوان با مدیریت آب آن‌ها کمبود آب ناشی از خشکسالی چندین‌ساله را جبران کرد، ناکارآمدی زیرساخت‌ها باعث ناتوانی در مدیریت بارش‌ها و هدر‌رفتن آب‌ها شود.

در دوره‌های خشکسالی استفاده از آب‌های زیرزمینی افزایش و سطح سفره‌های آب کاهش می‌یابد. همان‌طور که در بالا اشاره شد، اگر سطح سفره‌های در زمان مناسب احیا نشود– که معمولاً در خشکسالی‌ها این مشکل وجود دارد – زمین فرونشست می‌کند. با فرونشست زمین، حفره‌های درون خاک کمتر می‌شوند و توانایی زمین برای جذب آب به‌میزان قابل‌توجهی کاهش می‌یابد. همچنین خشکسالی‌ها باعث کاهش سطح پوشش گیاهی می‌شوند.

هر دوی این عوامل، فرونشست و کاهش پوشش گیاهی، باعث می‌شوند عملکرد زمین در جذب آب و احیای سفره‌های آب زیرزمینی مختل شود. در این شرایط، بارش‌های بیش‌ازحد معمول می‌توانند به‌راحتی باعث ایجاد سیلاب شوند و زیرساخت‌ها را با مشکل مواجه کنند. در چنین مواردی، رها‌کردن آب بارش، به‌جای ذخیره آن، تنها گزینه منطقی خواهد بود.

همچنین سیلابی که پس از یک دوره خشکسالی ایجاد می‌شود، می‌تواند کیفیت بسیار نامطلوبی داشته باشد و در فرایندهای تصفیه آب اخلال ایجاد کند. روی‌هم‌رفته می‌توان انتظار داشت که با پایان دوره لانینا در اقیانوس آرام و بازگشت شرایط معمول یا ال‌نینو شاهد افزایش بارندگی‌ها در ایران باشیم؛ اما این افزایش بارندگی‌ها با چالش‌ها و مشکلات مخصوص خود خواهند آمد و نمی‌توان انتظار معجزه داشت.