إل نينيو: هل يخمد أم يُشعل نفسه بنفسه؟ ✛

الأصل: "Is ENSO a damped or a self-sustained oscillation?"
· Elle Weeks, Eli Tziperman
arXiv:2504.05513 · 2025-04-07 · CC BY 4.0 · 3 دقيقة
ملاءمة نموذج إعادة الشحن للبيانات تقلل بشكل منهجي من معدل نمو إل نينيو، مما يجعل من الصعب التمييز بين الوضع الخامد والوضع ذاتي الاستمرار.

المحيط الهادئ يتنفس. كل بضع سنوات، تزفر "رئته" الغربية الدافئة نحو الشرق، فتتغير الأمطار والجفاف والأعاصير من بيرو إلى إندونيسيا. هذا التنفس يسمى إل نينيو - التذبذب الجنوبي التذبذب، أو ENSO. السؤال الذي يؤرق علماء المناخ: هل يتلاشى هذا التذبذب من تلقاء نفسه، مثل بندول يتباطأ تدريجيًا ويحتاج إلى دفعات مستمرة من هبات الرياح العشوائية؟ أم أن لديه محركًا داخليًا يدفعه بنفسه؟

التحقق من ذلك ليس بسيطًا كما يبدو. يبني العلماء نماذج مبسطة يتبادل فيها المحيط والغلاف الجوي الحرارة والزخم. من أشهر هذه النماذج نموذج إعادة الشحن، أو recharge oscillator. يختزل هذا النموذج النظام بأكمله إلى رقمين: درجة حرارة سطح الماء وسماكة الطبقة الدافئة. من هذين الرقمين يمكن حساب ما إذا كان الشذوذ ينمو أم يتلاشى. وهنا يبدأ الغريب: دائمًا تقريبًا يقول النموذج إن ENSO يتلاشى. معدل النمو يكون سالبًا.

المعامل الأساسي هو التغذية الراجعة لبييركنيس: عندما يسخن الماء، تضعف الرياح، فيسخن الماء أكثر. إذا كانت هذه التغذية الراجعة أقوى من عمليات التبريد، يكون النظام ذاتي الاستمرار. وإذا كانت أضعف، فإنه يتلاشى.

قرر مؤلفو الدراسة الجديدة التحقق مما إذا كانت الطريقة نفسها تخدعنا. لقد أنشأوا محاكاة حاسوبية عرفوا فيها بدقة ما إذا كان ENSO يتلاشى أم لا. ثم طبقوا على هذه المحاكاة الطريقة القياسية لتقدير المعاملات، وهي نفسها المستخدمة للملاحظات الحقيقية. كانت النتيجة مقلقة: حتى عندما كان ENSO في المحاكاة يدعم نفسه بنفسه، كانت الطريقة تقول دائمًا تقريبًا إنه يتلاشى. كان الخطأ منهجيًا وليس عشوائيًا.

في الوضع ذاتي الاستمرار، كان معدل النمو الحقيقي موجبًا، لكن جميع محاولات الملاءمة البالغة 100 أعطت قيمة سالبة. انزاح التقدير بحوالي -0.27 سنويًا.

من أين يأتي هذا العمى؟ الأمر كله أن نموذج إعادة الشحن وصف تقريبي جدًا للواقع. إنه لا يأخذ في الاعتبار العديد من التفاصيل التي تؤثر على سلوك المحيط والغلاف الجوي. عندما نلائم مثل هذا النموذج المبسط مع البيانات الحقيقية، فإن جزءًا من هذه التفاصيل غير المأخوذة في الاعتبار "يُمتص" في معاملات النموذج ويشوهها. على وجه الخصوص، يتم تقدير المعامل المسؤول عن تغذية بييركنيس الراجعة بانحياز كبير. الأمر أشبه بمحاولة تحديد مدى قوة زنبرك البندول من خلال النظر إلى حركته عبر زجاج ضبابي: سترى دائمًا تخامدًا، حتى لو كان الزنبرك في الواقع يدفع.

ماذا يعني هذا لفهمنا للمناخ؟ إذا كان معدل النمو الحقيقي لـ ENSO قريبًا من الصفر أو حتى موجبًا، فإن النظام في توازن أكثر هشاشة مما كان يُعتقد. أي دفعة صغيرة، مثل تغير تركيز الغازات الدفيئة أو ذوبان الجليد، قد تنقله إلى وضع آخر. ربما لا يقتصر دور ENSO على الاستجابة السلبية للاضطرابات العشوائية، بل يشارك بنشاط في تشكيل الشذوذ المناخي. وهذا يغير التوقعات أيضًا: إذا كان النظام ذاتي الاستمرار، فقد يكون سلوكه أكثر لا يمكن التنبؤ به على المدى الطويل.

إذن، البندول الذي كنا نعتقد أنه يتلاشى، ربما يكون ببساطة غير مرئي بوضوح. لقد نظرنا إليه من خلال الزجاج الضبابي لنموذج مبسط. الدراسة الجديدة مسحت هذا الزجاج، فاتضح أن التخامد قد يكون وهمًا. المحيط يتنفس، وتنفسه ربما يخضع لإيقاعه الخاص، وليس فقط لهبات الرياح الخارجية.

زمن تخامد ENSO، المقدر بالملاءمة القياسية، يبلغ حوالي 1.9 سنة، لكن الصيغ التحليلية تعطي 3 سنوات. قد يكون هذا الاختلاف نتيجة للانحياز الذي اكتشفه المؤلفون.

\gamma = \frac{R - \epsilon}{2}
يُحدد معدل النمو بالتوازن بين التغذية الراجعة الإيجابية لبييركنيس (R) والتغذية الراجعة السلبية بسبب التكيف الموجي (ε).
\omega = \sqrt{F_1 F_2 - \frac{(R + \epsilon)^2}{4}}
تعتمد فترة التذبذب على حاصل ضرب معاملي الاقتران F1 وF2 وعلى مجموع R وε.
المفاهيم
recharge oscillator model El Niño-Southern Oscillation ENSO Jin-Timmermann model El Niño index Multivariate ENSO Index Southern Oscillation spring predictability barrier La Niña natural variability ERSST TAO/TRITON moorings relative ONI equatorial wave propagation mixed mode oscillations Warm water volume معدل التخميد seasonal cycle interannual variability North Equatorial Countercurrent