El niño- Southern ocsillation och de tropiska cyklonerna i Stilla havet

Transkript

1 El niño- Southern ocsillation och de tropiska cyklonerna i Stilla havet Självständigt arbete Nr 33 Jennie Persson Söderman The tropical cyclones are both frightening and fascinateing to people and there are a lot of research on tropical cyclones. This work intends to answer wether or not El niño-southern oscillation affects the number, intesity and lifespan of the tropical cyclones in the Pacific. The study is based on temperature data from buoys that the U.S Weather Service National Oceanic and Atmospheric Administration deployed in the Pacific and collected information on tropical cyclones. The data was gathered during a 15-year-period from 1995 to 009. A significant finding was that the number of tropical cyclones were affected to large extent by the different phases of El niño-southern oscillation. The eastern pacific was affected the most. During what turned out to be a strong El niño-year there were upwards of 30 tropical cyclones whilst during a La niña year there were merely just above.) El niño- Southern ocsillation och de tropiska cyklonerna i Stilla havet Jennie Persson Söderman The lifespan of the tropical cyclones were impacted in various phases of El niño-southern oscillation, but mostly in the western Pacific. However the intensity was not found to be directly affected. Uppsala universitet, Institutionen för geovetenskaper Kandidatexamen i fysik, 10 hp Examensarbete C i meteorologi, 15 hp Tryckt hos Institutionen för geovetenskaper Geotryckeriet, Uppsala universitet, Uppsala, 0.

2 Självständigt arbete Nr 33 El niño- Southern ocsillation och de tropiska cyklonerna i Stilla havet Jennie Persson Söderman Handledare: Cecilia Johansson

3

4 Referat De tropiska cyklonerna har både skrämt och fascinerat människor genom tiderna och det pågår en hel del forskning kring dem. I detta arbete studeras om El niño Southern ocsillation påverkar antalet, intensiteten eller livslängden på de tropiska cyklonerna i Stilla havet. Till detta används temperaturdata från bojar som den amerikanska vädertjänsten National Oceanic and Atmospheric Administration placerat ut i Stilla havet och insamlad information kring de tropiska cyklonerna. Studien baseras på data från en 15års period under åren 1995 till 009. Studien visar bland annat att antalet tropiska cykloner påverkas relativt mycket av de olika faserna i El niño Southern oscillation. Östra Stilla havet påverkades mest där det under vad som visade sig vara ett starkt El niñoår var uppemot 30 tropiska cykloner medan det under ett La niñaår endast var strax över. Även livslängden på de tropiska cyklonerna visade sig påverkas något av de olika faserna i El niño Southern oscillation men då till största del i västra Stilla havet. Intensiteten däremot visade sig inte direkt påverkas.

5 Abstract The tropical cyclones are both frightening and fascinateing to people and there are a lot of research on tropical cyclones. This work intends to answer wether or not El niño southern oscillation affects the number, intesity and lifespan of the tropical cyclones in the Pacific. The study is based on temperature data from buoys that the U.S Weather Service National Oceanic and Atmospheric Administration deployed in the Pacific and collected information on tropical cyclones. The data was gathered during a 15 year period from 1995 to 009. A significant finding was that the number of tropical cyclones were affected to large extent by the different phases of El niño Southern oscillation. The eastern pacific was affected the most. During what turned out to be a strong El niño year there were upwards of 30 tropical cyclones whilst during a La niña year there were merely just above.) The lifespan of the tropical cyclones were impacted in various phases of El niño Southern oscillation, but mostly in the western Pacific. However the intensity was not found to be directly affected.

6 Innehållsförteckning 1 INLEDNING BAKGRUND TIDIGARE FORSKNING MÅL TEORI TROPISKA CYKLONER Förutsättningar för bildandet av en tropisk cyklon Var de tropiska cyklonerna bildas Den tropiska cyklonens väg Namnen på de tropiska cyklonerna De olika kategorierna EL NIÑO SOUTHERN OSCILLATION El niño La niña... 7 METOD ENSO Bakgrund data Bearbetning.... DE TROPISKA CYKLONERNA Bakgrund data Bearbetning RESULTAT EL NIÑO SOUTHERN OCSILLATION DE TROPISKA CYKLONERNAS LIVSLÄNGD OCH EL NIÑO SOUTHERN OCSILLATION ANTALET TROPISKA CYKLONER OCH EL NIÑO SOUTHERN OCSILLATION ANDELEN TROPISKA CYKLONER SOM UPPNÅTT ORKANSTYRKA OCH EL NIÑO SOUTHERN OCSILLATION DISKUSSION SLUTSATSER REFERENSER BÖCKER HEMSIDOR... 0

7

8 1 Inledning 1.1 Bakgrund De tropiska cyklonerna är fascinerande för människor med sin speciella form och det extrema väder de frambringar, men de kan också vara förödande för sjöfart eller när de drar in över land. Säsongsvariationern av de tropiska cyklonerna beror av variationer i någon eller några av de förutsättningar för bildandet av en tropisk cyklon. Förutsättningarna nämns senare i avsnitt 3.1 om de tropiska cyklonerna. Det har gjorts och görs en hel del studier som fokuserar på dessa variationer med målet att kunna förutsäga den tropiska cyklonsäsongen bättre. De flesta av studierna görs på Atlanten men det förekommer även studier på de andra oceanerna (Landsea C. W, 000). El niño kopplas i vissa delar av världen till torka och i andra delar av världen till den tropiska cyklonsäsongen. Namnet El niño Southern ocsillation (ENSO) uppkom då fiskare på Sydamerikas västkust upptäckte att vart 3 7 år blev havsvattnet vid kusten något varmare vilket påverkade fisket. Då denna uppvärmningen oftast startade kring jul fick fenomenet namnet El niño (den lilla pojken) efter Jesu födelse. Senare blev El niño Southern ocsillation namnet på hela den cykel som pågår över Stilla havet (Barry & Chorley, 0). 1. Tidigare forskning Då ENSO påverkar ett par av förutsättningarna för bildandet av en tropisk cyklon har förutsägelsen av och forskningen kring de olika faserna i ENSO blivit en viktig del för förutsägelsen av tropiska cyklonsäsongen i Stilla havet. Tidigare forskning har visat att förekomsten av tropiska cykloner i västra Stilla havet (90 15 E) minskar under den låga fasen (El niño) men att detta kompenseras av en ökning av antalet tropiska cykloner i östra Stilla havet (öst om 15 E) (Diaz & Margraf, 000). Lågtrycksområdets förskjutning österut under El niño har i studier visat sig förskjuta även centrum för den högsta aktiviteten av tropiska cykloner österut. Andra studier har visat att det finns en tendens att de tropiska cyklonerna bildas närmare ekvatorn under El niño i södra Stilla havet (Landsea C. W, 000). Det motsatta har observerats under den höga fasen (La niña) (Landsea C. W, 000). 1.3 Mål I detta arbetet har jag studerat om det finns någon koppling mellan de tropiska cyklonernas intensitet, antal och livslängd och de olika faserna i ENSO. Målet var att undersöka om ENSO påverkar de tropiska cyklonerna i Stilla havet. Till detta har jag använt vattentemperaturdata från bojar utplacerade i Stilla havet och insamlad information om de tropiska cyklonernas intensitet, antal och livslängd från åren

9 3 Teori 3.1 Tropiska cykloner De tropiska cyklonerna har fått sitt namn från att dee bildas i tropikerna, de karaktäriserass av ett djupt organiserat lågtryck med cirkulära isobarer. En typisk tropisk cyklon som uppnått orkanstyrka är nära symetriskt uppbyggd och har ett så kallat öga i centrum. Inne I i ögatt är det relativt lugnt, där sjunker luften nedåt och temperaturen kan vara uppåt 15 grader varmare än omgivningen. Men precis vid ögonväggen är den tropiska cyklonen som värst, tonvis med luft strömmar uppp längst ögonväggen och där finns en region av åskmoln. Ut från ögat sträcker sig roterande spiralband av moln, se figur 1. Den tropiska cyklonen har normalt en diameter på km vilket ärr mindre än hälften av diametern på de lågtryck som ligger på Svenska breddgrader. Trycket i mitten är normalt cirka 950 hpa men i vissaa extrema fall kan det sjunka under 900 hpa. Ögat är mellan 0 km i diameter. (Barry & Chorley, 0, Ackerman & Knox, 007, SMHI, 011a). Det är inte bara i tropikerna det förekommer lågtrycksområden med mycket höga vindhastigheter, ibland drar det in lågtryck även över Figur 1. Ett tvärsnitt av en Tropisk Cyklon (NOAA,( 0a). Sverige som uppnått stormstyrka. För att ettt oväder ska klassas som en storm i Sverige krävs en medelvindhastighet under minuter över,5 m/s. Dessaa lågtryck på polarfronten får sin energi från temperaturkontrasten mellan kalla och varma luftmassor i norr och söder. I vissaa fall kan vindhastigh heten i lågtrycken till och med uppnå orkanstyrka, de har då en medelvindhastighet på över 33 m/s (Bernes & Holmgren, 009) Förutsättningar för bildandet av en tropisk cyklon Det finns vissa förutsättning för att en tropisk cyklon ska kunnaa bildas, dessa förutsättningar är ett krav för att en tropisk cyklon ska bildas men det är inte något som säger att det att bara för att dessa krav är uppfyllda bildas en tropisk cyklon (Diaz & Margraf, 000, SMHI, 011a, SMHI, 011b, Bogren,, Gustavsson & Loman, 00).

10 Ett redan befintligt lågtryck nära markytan med en tillräcklig rotation och tillräcklig konvergens. Tropiska cykloner bildas inte spontant utan behöver redan befintligt organiserat lågtryck med tillräckligt mycket uppåtgående luft för att utvecklas. Ett avstånd på minst 500 km (cirka 5 ) från ekvatorn. Detta behövs för att det ska finnas en tillräckligt stor corioliskraft som skapar den rotation som krävs för att ett organiserat lågtryckk ska kunnaa bildas. En vattentemperatur på minst,5 C på ettt djup av minst 50 m i havsvattnet. Till skillnad från lågtrycken på svenska breddgrader får de tropiska cyklonerna till största del sin energi från vattenånga som avdunstat från havet. När vattenångann avdunstar från havet åtgår energi som tas från vattnet, denna energi kallas latent värme. Den latenta värmen frigörs sedan när vattenångann kondenseras och ger då energi till bildandet och tillväxten av den tropiska cyklonen. I vissa fall, om temperaturkontrasten är tillräckligt hög mellan vattenytan v och luften, kan det räcka med en vattentemperatur något under,5 C förr att tillräckligt med vattenånga ska avdunsta. Tillräckligt avtagande temperatur med höjden. Om temperaturen inte avtar tillräckligt mycket med höjden kommer luften inte stiga tillräckligt högt för att nå mättnadsån ngtrycket och kondensera. När vattenångan kondenserar bildas såklart även moln. Relativt hög luftfuktighet upp till cirka 5 km höjd. Är högre upp bildas för f lite latent värme. luften för torr Liten vertikal vindskjuvning i troposfären. VindhastigV gheten får inte ändras för mycket med höjden (< m/s). Ärr vindskjuvning för stor kommer vinden blanda in torrare luft från sidorna och då reduceras fukten i luften Var de tropiska cyklonerna bildas Förutsättningarna ovan gör att de tropiska cyklonerna endast bildas på vissa delar av jordklotet och under vissa perioder. De tropiska cyklonerna bildas vid den så kallade intertropiska konvergens zonen (ITCZ) som löper runt jordklotet längst med ekvatorn. ITCZ karaktäriserass av uppåtgående luft som skapar ett band av moln, se figur. Anledningen till att luften stiger i ITCZ är att luften vid ekvatorn värms kraftigt vid ytan och är då lättare än luften högre upp. Figur. Intertropiska a konvergens zonen ses som ett band av moln. Passadvindarna visas som gula pilar (NOAA, 0a). 3

11 När luften stiger bildas lågtryck vid markytan som, om de är tillräckligt långt från ekvatorn att de kan organisera sig, i vissa fall utvecklas till tropiska cykloner. På norra halvklotet bildas de flesta tropiska cyklonerna under perioden maj till oktober och på södra halvklotet under perioden december till april beroende på hur havsvattentemperaturen varierar. I sydöstra Stilla Havet, väster om Sydamerika löper den kalla Peruströmmen som gör att havsvattnet blir kallare och förhindrar då bildandet av cykloner där. Även på södra delen av Atlanten är det sällsynt med tropiska cykloner, detta beror både på att vindskjuvningen är för hög och att det även där löper en kall havsström (SMHI, 011b, Barry & Chorley, 0, Bernes & Holmgren, 009, Bogren, Gustavsson & Loman, 00) Den tropiska cyklonens väg När den tropiska cyklonen bildats förflyttas den västerut med de så kallade passadvindarna (se figur ) som blåser snett västerut in mot ekvatorn för att sedan böja av mot polerna eller dra in över land när den når de västra delarna av oceanerna. I båda fallen försvagas den tropiska cyklonen, i första fallet för att vattnet under den blir så kallt att det inte finns tillräckligt med energi att tillgå och i andra fallet för att luftfuktigheten runt om minskar. Böjer den av mot polerna kan den senare påverka bildningen av lågtryck på högre breddgrader (Bogren & Gustavsson, 00) Namnen på de tropiska cyklonerna De tropiska cyklonerna får sina namn när de har uppnått stormstyrka vilket definieras med en medelvindhastighet över 1 m/s. Anledningen till att de namnges är i huvudsak att det ska bli lättare att skilja på dem. Det kommer ofta information från flera olika håll om samma cyklon vilket kan göra det svårt att veta om det är samma eller olika cykloner informationen handlar om (Barry & Chorley 0, NOAA, 0c). Namnen på de tropiska cyklonerna bestäms av en internationell kommitté på WMO, World Meteorological Organisation. Till exempel finns det för tropiska cykloner i Atlanten sex olika listor med namn i alfabetisk ordning från a till z. Systemet fungerar på så sätt att den första cyklonen som bildas under ett år får det översta namnet på den dåvarande listan, året efter får den första cyklonen det översta namnet på nästa lista osv. Var sjunde år återkommer alltså namnen igen, men de finns undantag, är en orkan mycket förödande tas det namnet bort ur listan. År 005 togs hela fem namn bort, Katrina (se figur 3), Wilma, Dennis, Rita och Stan. I östra Stilla havet finns på samma sätt som för Atlanten sex listor och som fungerar på samma sätt. I västra Stilla havet däremot finns ett par olika namnsystem som visserligen används på liknande sätt men då utan bokstavsordning (NOAA, 0c).

12 Figur 3. Tropiska cyklonen Katrina år 005 (NOAA, 007) De olika kategorierna Ett tropiskt lågtryck anses ha övergått till en e tropiskk cyklon då medelvindhastigheten uppgått över 1 m/s. När sedan vindhastighv heten går över 33 m/s har den tropiska cyklonen uppnått orkanstyrka. Styrkan på den tropiska cyklonen mäts sedan med Saffir Simpson skalan som klassar dem i fem kategorier beroende på intensitet: Kategori 1, svag (vindhastigheter mellan 33 m/s), kategori, medel (vindhastigheter mellan 3 9 m/s), kategori 3, stark (vindhastigheter mellan 50 5 m/ /s), kategori, mycket stark (vindhastigheter mellan 59 9 m/s) och kategori 5, förödande (vindhastigheter över 70 m/s). Vindhastigheterna mäts på tio meters höjd och är ett medelvärde under en minut (NOAA, 0b). 5

13 3. El niño Southern oscillation På ITCZ som sträcker sig längs ekvatorn är i allmänhet lufttrycket lågt vid markytan, men det betyder inte att trycket är lika över hela ITCZ. På vissa delar av ITCZ är lågtrycken mer intensiva och det bildas då mer moln och nederbörd på dessa platser. På andra delar sjunker istället luften och det blir högre lufttryck. För att jämna ut dessa skillnader blåser vinden från högtrycken mot lågtrycken. I Stilla havet syns detta tydligt. Längs ekvatorn finns en markant skillnad i ytvattentemperatur mellan de västra och östra delarna av Stilla havet. Passadvindarna som blåser från polerna snett västerut in mot ekvatorn transporterar det soluppvärmda ytvattnet i öster västerut och skapar då en varmvattenbassäng i väster. Varmvattenbassängen hålls sedan kvar i väster så länge passadvindarna är tillräckligt starka. Skillnaden i ytvattentemperatur förstärks också i väst östled av den kalla Peruströmmen som löper norrut längst med Sydamerikas östkust. Den varma luften i väster hävs och skapar då ett kraftigt lågtrycksområde. Högre upp i atmosfären rör sig vinden tillbaka österut och sjunker sedan ner i de östra delarna av Stilla havet vilket skapar högtryck i öster. Detta är den neutrala fasen i en cykel som brukar kallas den El niño Southern ocsillation (ENSO) (Gustavsson & Loman, 00). ENSO har två extrema faser, en hög fas där det är starka högtryck i östra Stilla havet och då ett kraftigt lågtrycksområde i de västra delarna av stilla havet och en låg fas där lågtrycksområdet i väster är förflyttat något österut. Dessa två faser har fått namnen La niña(hög) och El niño(låg) (Barry & Richard, 0) El niño Varmvattenbassängen som skapas i väster gör att termoklinen 1 under den neutrala fasen ligger väldigt djupt (cirka 00 m) i dessa delar av Stilla havet. I öster väller istället det kalla vattnet från Peruströmmen upp underifrån då ytvattnet transporteras bort vilket gör att termoklinen hamnar grunt (cirka 50 m) (Gustavsson & Loman, 00). Varje vår kring mars minskar passadvindarnas styrka något på norra halvklotet. Mindre ytvatten pressas då västerut, som en konsekvens börjar vattnet i öster värmas upp och termoklinen börjar luta lite mer mot öster. I neutrala fall (vid varken El niño eller La niña) ökar passadvindarnas styrka igen på grund av den Asiatiska sommarmonsunen och termoklinen faller då tillbaka och det kalla vattnet från Peruströmmen kan återigen välla upp, se figur. Men i vissa fall (då El niño råder, se figur 5) får inte passadvindarna tillbaka sin styrka utan kan försvagas ännu mer, ibland byter de till och med riktning till väst östlig. När detta sker kan en del av det varma vattnet i väster strömma österut och pressar då ner termoklinen något djupare än normalt vid Sydamerikas östkust. Ytvattentemperaturen som i normala fall är cirka C lägre i öst än väst ökar mellan 1 C. Den lilla ökningen gör relativt stor skillnad i cirkulationen över Stilla havet och lågtrycksområdet i väster som normalt ligger vid Indonesien flyttas längre österut. El niño återkommer i regel 1 Termoklinen är gränsen där vattentemperaturen börjar sjuka med djupet. Ovanför termoklinen är vattentemperaturen någorlunda konstant.

14 vart 7 år och stannar mellan 1 månader (Herring, NASA, 0, SMHI, 009a, Barry & Chorley, 0) La niña La niña är motsatsen till t El niño. Under La niña är passadvindarna istället starkare än under den neutrala fasen. Då de starka passadvindarna pressar yttligare ytvattnen från öster västerut blir temperaturkontrasten mellan öst och väst större än normalt.. Detta gör att lågtrycksområdet i väster blir mycket kraftigt samtidigt som det kalla vattnet från Peruströmm men i öster som i normala fall ligger djupare ner i havet kan pressas uppåt. Termoklinen hamnar djupare i väster och grundare i öster, se figur. La niña förekommer ungefär vart 3 7 år (SMHI, 009a, Barry & Chorley, 0). För att en temperaturavvikelse i ytvattnet ska räknas som s El niñoo eller La niña krävs enligt NOAAs definition att ytvattentemperaturen ska avvika minst ±0,5 grader från det normala under tre månaders tid (SMHI, 009a). Figur. Den neutrala fasen, en varmvattenbassäng skapas i väster när n passadvindarna trycker det varma ytvattnet västerut. Det gör g att ett lågtrycksområde skapas i väster. Termoklinen i öster ligger nästan uppe vid havsytan (NOAA, 0a). 7

15 Figur 5. Lågtrycksområdet är flyttat något österut under El niño och termokinen blir något flackare. Varmvattenbassängen i väster breder ut sig österut (NOAA, 0a). Figur, La niña, termoklinen blir grundaree än normalt i öster och varmvattenbassängen är pressad ytterligare västerut. Lågtrycksområdet pressas ytterligare västerut och blir intensivare (NOAA, 0a).

16 Metod För att undersöka om de olika faserna i ENSO påverkar de tropiska cyklonerna i Stilla havet studerades informationn om de tropiska cyklonernas intensitet, antal och livslängd under åren och sedan jämfördes detta med när faserna i ENSO förekommit under dessaa år. Eftersom ENSOO påverkarr bland annat havsvattentemperaturen användess förändringar i havsvattentemperaturen för att bestämma när de olika fasernaa i ENSO förekommit.. Åren valdes till studien på grund av att det mellan dessa årr både fanns komplett temperaturdata från bojarna i Stilla havet och komplett information om allaa de tropiska cykloner som varit aktiva i Stilla havet under perioden. Till alla beräkningar och figurer användes programmeringsspråket MATLAB..1 ENSO.1..1 Bakgrund data Den amerikanska vädertjänsten National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) startade i början på 0 talet ett forskningsprojekt, Tropical Atmosphere Ocean project (TAO), där de blandd annat forskar om ENSO. De har placerat ut ett nätverk av bojar med mätutrustn ing längs med ekvatorn i Stilla havet. De första bojarna placerades ut år 19 och hela nätverket blev klart år 199. Bojarna mäter bland annat vindhastighetenn ovanför havsytan och vattentemperaturen på flera olikaa djup ner till som mest 750 m. Data från bojarna levereras dagligen till NOAAs hemsida och är tillgänglig för allmänheten (NOAA, 0d, SMHI, 009a). Bojarna är utsatta i ett rutnät, TAO/TRITON Array (se figur 7), temperaturdata användes från de bojar som är markerade med turkos eller gul kvadrat, totaltt bojar placerade mellan 137 öst och 95 väst och mellan 0 norr respektive Figur 7. TAO/TRITON Array, NOAAs bojsystem i Stilla havet (NOAA 0e). söder. Bojarnaa har en diameter på,3 m och är fästa i ett ankare med en vajer på botten. Temperatursensorerna på bojarna är standard ATLAS termistorer fästa f längs med vajern och mäter temperaturen på flera olikaa djup. De olika djupen är 9

17 normalt runt 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 10, 10, 300 och 500 m men varierar något från boj till boj (NOAA 0e)..1. Bearbetning Från NOAAs hemsida laddades en fil för varje boj ner. Filerna innehöll dagliga mätningar av temperaturen på flera djup åren 1995 till 009. Överst i varje fil stod vilka djup som temperaturen uppmätts på på respektive boj. På vissa bojar hade temperatursensorer lagts till på ytterligare djup efter några år, därför valdes olika djupintervall när temperaturdata sammanställdes (se tabell 1). Tabell 1. Tabellen visar olika djupintervall vilka användes till att sammanställa temperaturdata från bojar utsatta i Stilla havet m m. 15 m m m m m. 1 0 m m m. 1 1 m m För djupen angivna i tabell 1 beräknades för åren månads och årsmedelvärden. För att kunna se när de olika faserna i ENSO förekommit behövdes något att utgå ifrån. Eftersom de största temperaturändringarna under faserna i ENSO sker i ytvattnet i de östra delarna av Stilla havet sammanställdes ett medelvärde av ytvattentemperaturen åren från de bojar som är placerade inom området W (se streckad rektangel i figur 7). Medelvärdet användes sedan till att beräkna temperaturavvikelser i ytvattnet i östra Stilla havet och på så sätt kunna studera när de olika faserna förekommit. För att lätt kunna få en bild av hur ytvattentemperaturen varierat under åren, skapades även färgbilder som visar medelvärdet av ytvattentemperaturen för varje boj för respektive år. På samma sätt skapades färgbilder som visar ett tvärsnitt över medeltemperaturen för varje djupintervall från varje boj som är placerad längst ekvatorn. Bojarna som användes till bilderna över ytvattentemperaturen sitter i princip i en 7x11 matris, se figur 7. Matrisen är dock inte helt komplett, se till exempel längst västerut i figur 7 där de bojarna längst söderut saknas pga Indonesien. Dessa platser markerades med svart färg i bilderna. Både när det gäller ytvattentemperaturbilderna och bilderna över tvärsnitt saknades temperaturdata tillfälligt på vissa platser och djup under vissa år, för dessa platser beräknades ett medelvärde av temperaturdata från de fyra närmaste bojarna (V, O, N, S om platsen) för att få mer lättöverskådliga bilder.

18 . De tropiska cyklonerna..1 Bakgrund data Med bland annat avsikten att stödja forskning kring tropiska cykloner har World Data Center for Meteoeology (WDC) ett projekt kallat The International Best Track Archive for Climate Stewardship (IBTrACS) där målet är att sammanställa data angående tropiska cykloner från olika internationella centra. Projektet har nu den mest kompletta globala uppsättning av information kring tropiska cykloner som finns tillgänglig (Knapp, et al.).. Bearbetning Från IBTrACS hemsida hämtades information om de tropiska cyklonernas maximala vindhastighet, start och slutdatum samt i vilken del av Stilla havet de varit aktiva. Stilla havet delades in i två delar, östra och västra, de tropiska cykloner som varit aktiva öster om 10 W räknades till östra Stilla havet och de som varit aktiva väster om 10 W räknades till västra (se figur 7). De tropiska cykloner som varit aktiva i både östra och västra Stilla havet ingick i beräkningarna för båda delarna. Års och månadsmedelvärden över antalet dagar en tropiska cyklon varit aktiv beräknades för att undersöka hur livslängden påverkas av ENSO. När det gäller intensiteten beräknades andelen tropiska cykloner som uppnått orkanstyrka jämfört med totala antalet tropiska cykloner respektive månad och år. Medelväderna beräknades för både östra, västra respektive hela Stilla havet. Dessa medelvärden och antalet tropiska cykloner varje månad respektive år jämfördes sedan med vattentemperaturdata i olika analyser. 11

19 5 Resultat 5.1 El niño Southern ocsillation Figur a visar avvikelsen från medelvärdet i ytvattentemperaturen i östra Stilla havet, W. Medeltemperaturen beräknades till.1 C. I grafen syns en tydlig topp år 1997 där temperaturavvikelsen var över 1 C. Detta åtföljs av en negativ temperaturavvikelse år 1999 och sedan åter en liten positiv temperaturavvikelse år 00. Under samma år i figur 9 syns en tydlig spridning av varmt ytvatten österut år 1997 medan det år 1999 istället verkar vara kallare ytvatten i öster än de övriga åren i figur 9. Varmvattenbassängen i väster som nämndes i teoriavsnittet är alltså mer utdragen österut år 1997 och mer hoptryckt i väster år Även i figur ses till exempel en stor skillnad i de mest östra delarna av Stilla havet mellan år 1997 och 1999, år 1997 ligger djupet med temperaturer runt C på djupintervall (31 50 m) medan det år 1999 knappt ligger på djupintervall 1 (1 5 m) vilket betyder att termoklinen ligger djupare i öster år 1997 än Detta tyder på att det till exempel mellan år 1997 och 00 var en cykel i ENSO där det år 1997 var El niño och år 1999 La niña och sedan El niño igen år 00. Under de studerade åren verkar den starkaste El niñon varit år 1997 enligt figur a, 9 och. År 199 och 007 visar samma tendens som år 1999 i figur a, 9 och vilket tyder på att det även dessa år precis som år 1999 varit La niña. 5. De tropiska cyklonernas livslängd och El niño Southern ocsillation I figur b ses medellivslängden för en tropisk cyklon i dagar. Små ökningar av medellivslängden syns hos de tropiska cyklonerna i både östra, västra och hela Stilla havet (lila, grön respektive blå kurva, figur b) under El niño (se till exempel år 1997) och små minskningar av medellivslängden syns under La niña (se till exempel år 1999). Under El niño år 1997 den tydligaste toppen i västra Stilla havet (lila kurva) då medellivslängden hos en tropiska cyklon var cirka dagar jämfört med de andra studerade åren i figur b då medellivslängden aldrig gick över dagar. Under La niña år 1999 var medellivslängden hos de tropiska cyklonerna i både östra och västra Stilla havet enligt figur b endast cirka dagar. Den beräknade korrelationskoefficienten mellan medellivslängden för en tropisk cyklon och temperaturavvikelserna i figur a ligger på cirka 0.5 för både östra och västra Stilla havet. De tropiska cyklonernas livslängd påverkas alltså något av de olika faserna i ENSO. 5.3 Antalet tropiska cykloner och El niño Southern ocsillation Figur c visar antalet tropiska cykloner i östra, västra och hela Stilla havet (lila, grön respektive blå kurva). Där syns till exempel en tydlig ökning av antalet tropiska cykloner under El niño år 1997 i östra Stilla havet. Figur visar en tydligare bild över hur antalet tropiska cykloner (lila, grön respektive grön

20 kurva) följer temperaturavvikelserna (röd kurva). Där ses att antalet tropiska cykloner i östra Stilla havet (lila kurva) följer kurvan över temperaturavvikelserna allra bäst med betydligt minde antal tropiska cykloner under La niña år 1999 (ca ) jämfört med år 1997 under El niño (ca 30). Korrelationskoefficienten mellan antalet tropiska cykloner i östra Stilla havet och temperaturavvikelserna var under de studerade åren 0.7. I västra Stilla havet (grön kurva, figur ) verkar antalet tropiska cykloner inte direkt påverkas av de olika faserna i ENSO. Där var korrelationskoefficienten mellan antalet tropiska cykloner och temperaturavvikelserna i figur knappt 0.1. Antalet tropiska cykloner i östra Stilla havet påverkas alltså av de olika faserna i ENSO. Där ökar antalet tropiska cykloner under El niño och minskar under La niña. När det gäller västra delarna återfinns ingen korrelation mellan ENSO och tropiska cykloner. 5. Andelen tropiska cykloner som uppnått orkanstyrka och El niño Southern ocsillation Figur d visar andelen tropiska cykloner som uppnått orkanstyrka jämfört med totala antalet tropiska cykloner. Kurvorna över andelen tropiska cykloner som uppnått orkanstyrka i östra, västra och hela Stilla havet (lila, grön respektive blå kurva, figur d) visar små tendenser till att följa temperaturavvikelserna (figur a) men korrelationskoefficienterna ligger endast runt 0. och andelen ligger konstant runt 0 %. Detta tyder på att andelen tropiska cykloner som uppnått orkanstyrka inte direkt påverkas av de olika faserna i ENSO även om antalet tropiska cykloner tydligt påverkas. 13

21 a) b) c) d) Figur. Temperaturavvikelsen i östra Stilla havet(a), medellivslängden för en tropisk cyklon (b), antal tropiska cykloner (c) och andel tropiska cykloner som uppnått orkanstyrka jämfört med totala antalet tropiska cykloner (d). Färgkoden i figur d gäller för figur b d. 1

22 5 N År N År N År År 199 År 1999 År N 5 N 5 N 7 5 N År N År 00 5 N År 003 Temperatur C År 00 År 005 År N 5 N 5 N År 007 År 00 År N 5 N 5 N 3 Figur 9. Temperaturerna är årsmedelvärden av yttvattnentemperaturen i Stilla havet för olika år. Svart i figuren är platser där temperaturen saknas. På x axeln i varje bild ses latituden och på y axeln ses longituden. 15

23 År 1995 År 199 År 001 År 199 År 1999 År 00 År 1997 År 000 År År 00 År 005 År Temperatur C År 007 År 00 År Figur. Ett tvärsnitt över årsmedelvärden av vattentemperaturen för varje djupintervall (från ytan ner till 500 m, se tabell 1) från varje boj som är placerad längst ekvatorn, temperaturerna är årsmedelvärden. Vitt i figuren är platser där temperaturen saknas. På x axeln syns latituden och på y axlen vilket djupintervall temperaturen är tagen från. 1

24 Figur 11. Temperaturavvikelser i östra Stilla havet och antalet tropiska cykloner i östra, västra och hela Stilla havet. 17

25 Diskussion Trots att studien baseras på en relativt kort tidsperiod ( ) visar analyser att antalet tropiska cykloner och deras medellivslängd till stor del påverkas av de olika faserna i ENSO. Tydligast syns detta på grafen över antalet tropiska cykloner i östra Stilla havet (figur c, lila kurva) som följer temperaturavvikelsen (figur a) och alltså de olika faserna i ENSO allra bäst med en korrelationskoefficient på 0.7. Detta stämmer med vad tidigare forskning visat (Diaz & Margraf, 000), antalet tropiska cykloner ökar i östra Stilla havet under El niño och minskar under La niña. Till exempel var antalet tropiska cykloner i östra Stilla havet nästan 30 under El niño år 1997 och endast strax över under La niña år Däremot visar resultaten från detta arbetet att antalet tropiska cykloner i västra Stilla havet inte direkt påverkas av ENSO. Tidigare forskning har visat att antalet tropiska cykloner minskar i västra Stilla havet under El niño och ökar under La niña. En anledning till att dessa resultat skiljer sig åt kan vara att östra respektive västra Stilla havet definieras på olika sätt i de olika studierna. I detta arbete delas östra respektive västra Stilla havet upp enligt figur 7 där östra definieras som öster om 10 W och västra väster om 10 W. I den forskning som Diaz & Margraf syftar på användes istället 15 E som gräns för östra respektive västra Stilla havet. Det innebär att även om antalet tropiska cykloner egentligen minskat väster om 15 E under El niño som tidigare forskning visat kan antalet ha ökat mellan 15 E och 10 W och då inte synts som en total minskning i västra Stilla havet i detta arbete. När det gäller medellivslängden på de tropiska cyklonerna är det i västra Stilla havet det verkar som att störst effekt fås av de olika faserna i ENSO. Där ökar medellivslängden på de tropiska cyklonerna ett par dagar från det totala medelvärdet för alla åren (cirka 9,5 dagar) under El niño och minskar ett par dagar under La niña. I östra Stilla havet syns samma tendens. Korrelationskoefficienten mellan temperaturavvikelsen (figur a) och medellivslängden ligger runt 0.5 för både östra och västra Stilla havet vilket är relativt högt. När det gäller intensiteten på de tropiska cyklonerna undersöktes endast om andelen tropiska cykloner som uppnått orkanstyrka jämfört det totala antalet tropiska cykloner påverkades av de olika faserna i ENSO. Resultaten visar att så var inte fallet. Men eftersom studien inte tog hänsyn till de olika kategorierna utan endast om de uppnått orkanstyrka kan det hända att intensiteten påverkas på något annat sätt som inte syns i denna studie. Det är inte så konstigt att de tropiska cyklonerna påverkas av ENSO. Eftersom ytvattnet i östra Stilla havet under åren hade en medeltemperatur på.1 C och de tropiska cyklonerna i vanliga fall kräver en vattentemperatur på.5 C för att bildas borde det teoretiskt sett bildas fler tropiska cykloner under ett El niñoår då ytvattentemperaturen ökar. De tropiska cyklonerna kräver även att vattentemperaturen är relativt konstant på ett djup av minst 50 meter vilket 1

26 enligt figur 11 verkar ske längre österut under ett El niñoår (se tex år 1997) då alltså termoklinen lutar mer österut. Alla figurer i resultatdelen är baserade på årsmedelvärden trots att både månadsmedelvärden och årsmedelvärden beräknades. Detta beror på att månadsmedelvärderna inte gav någon direkt ytterligare information jämfört med årsmedelvärderna. Vid fortsatta studier inom området skulle en längre tidsperiod kunna användas för att får tydligare och säkrare resultat. Stilla havet skulle även kunna delats upp i flera delar, inte bara östra och västra, när det gäller vart de tropiska cyklonerna befunnit sig för då att ge ett intressantare resultat. 7 Slutsatser Utifrån denna studie kan följande slutsatser dras: El niño Southern oscillation påverkar tydligt antalet tropiska cykloner i östra Stilla havet men inte direkt i västra Stilla havet. Även de tropiska cyklonernas livslängd påverkas något av de olika faserna i El niño Southern oscillation i både östra och västra Stilla havet. Andelen tropiska cykloner som uppnått orkanstyrka i Stilla havet påverkas inte av El niño Southern oscillation. 19

27 Referenser.1 Böcker Roger G. Barry & Richard J. Chorley (0, Routledge, England) Atmosphere, weather and climate, ninth edition Henry F. Diaz & Vera Markgraf (Cambridge University Press, England, 000) El niño and the southern oscillation Jörgen Bogren, Torbjörn Gustavsson & Göran Loman (Studentlitteratur, 00) Väder och Klimat Claes Bernes & Per Holmgren (Medströms bokförlag, 009) Meteorologernas nya väderbok Steven A. Ackerman & John A. Knox (Thomson Books, 007) Meteorology understanding the atmosphere, second edition. Hemsidor SMHI (009a), El niño och La niña, ni o och la ni a Senast uppdaterad 15 september 009, hämtad 9 februari 0 SMHI (009b), El niño och andra märkvärdigheter vid ekvatorn ni o och andramarkvardigheter vid ekvatorn Senast uppdaterad 7 augusti 009, hämtad 9 februari 0 SMHI (011a), Orkaner och tropiska cykloner och tropiskacykloner 1.3 Senast uppdaterad 5 augusti 011, hämtad mars 0 SMHI (011b), Faktorer som krävs för att en tropisk cyklon skall kunna bildas som kravs for atten tropisk cyklon skall kunna bildas Senast uppdaterad augusti 011, hämtad mars 0 NOAA (0a), Tropical Cyklon Introduction Senast uppdaterad februari 0, hämtad 11 mars 0 NOAA (0b), Saffir Simpson Hurricane Wind Scale Senast uppdaterad 1 mars 0, hämtad 11 mars 0 0

28 NOAA (0c), Tropical Cyclone Naming History and Retired Names Senast uppdaterad 1 mars 0, hämtad 11 mars 0 David Herring, NASA (0), What is El niño? Uppdatering okänd, Hämtad den 9 februari 0 NOAA (0d), What is an El niño? nino story.html Uppdatering okänd, Hämtad den 1 mars 0 NOAA (007), Hurricane Katrina Most destructive hurricane ever to strike the U.S Senast uppdaterad februari 007, Hämtad den 3 april 0 NOAA (0e) Mooring information Uppdatering okänd, Hämtad den april 0 Knapp, K. R., M. C. Kruk, D. H. Levinson, H. J. Diamond, and C. J. Neumann (0) The International Best Track Archive for Climate Stewardship (IBTrACS): Unifying tropical cyclone best track data. Bulletin of the American Meteor. Society, 91, doi:.1175/009bams755.1 Uppdatering okänd, Hämtad den februari 0 Landsea, C. W (000), El Niño-Southern Oscillation and the seasonal predictability of tropical cyclones Senast uppdaterad 000, Hämtad den 19 mars 0 1