Efek Lautan dalam Interaksi Komponen Sistem Iklim

Buka gambar fitur

Perubahan Iklim: Sebuah Catatan Untuk Ahli Cuaca dan Iklim

Daftar Isi

1. Memahami Sistem Iklim

2. Variabilitas Temporal Alamiah dalam Sistem Iklim

3. Dampak Manusia Pada Sistem Iklim

4. Pemodelan Perubahan Iklim

5. Prediksi Iklim

6. Pengamatan Untuk Pemantauan Iklim Jangka Panjang

7. Pemodelan, Deteksi, dan Atribusi Perubahan Iklim Baru dan Masa Depan

8. Dampak Potensial Perubahan Iklim

Referensi:

Diterjemahkan dan dikembangkan dari: WMO, 2002: Introduction to Climate Change: Lecture Notes for Meteorologist

Chapter 2. Variabilitas Temporal Alamiah dalam Sistem Iklim

2.2 Mekanisme Pendorong Dasar

2.2.2. Interaksi Komponen Sistem Iklim

2.2.2.1 Efek Lautan

Untuk skala waktu variabilitas kurang dari sebulan, laut umumnya memiliki efek meredam terhadap amplitudo osilasi sistem iklim. Kapasitas panas laut cukup besar jika dibandingkan dengan komponen interaktif lainnya dalam sistem iklim, dan efek transportasi horizontal akibat arus laut tergolong kecil pada skala waktu ini.

Dengan demikian, variasi temporal suhu laut rendah, dan variabilitas proses pertukaran energi yang bergantung pada perbedaan suhu akan menjadi fungsi utama dari variasi atmosfer.

Pada skala waktu musiman, laut dapat meningkatkan fluktuasi transien skala sinoptik di atmosfer ekstratropis berkat variasi suhunya yang lambat. Dengan mempertahankan suhu yang hampir konstan saat benua mendingin di musim dingin, perbedaan suhu permukaan di pesisir benua di Belahan Bumi Utara meningkat.

Hal ini mendorong proses baroklinik dalam gangguan atmosfer dan meningkatkan variabilitas skala sinoptik. Aktivitas skala sinoptik dapat memiliki efek bersih pada sirkulasi umum karena adanya korelasi antara aliran skala sinoptik dan komponen suhu.

Untuk skala waktu variabilitas yang lebih lama, proses dalam laut mulai memberikan mekanisme yang memungkinkan interaksi dua arah dengan proses atmosfer. Interaksi ini memicu amplitudo variabilitas yang signifikan pada skala waktu antar tahunan dan lebih lama.

Contoh mencolok dari ini adalah fenomena ENSO yang ikut ke dalam sistem iklim variabilitas global  pada skala waktu antar tahunan dengan periode yang sebagian besar berkisar antara dua hingga tujuh tahun.

ENSO memiliki komponen laut dan atmosfer. Interaksi utama dua arah terjadi di area tropis Samudera Pasifik. Komponen laut memiliki variasi suhu permukaan laut tropis yang terkait dengan gerakan vertikal dan perubahan kedalaman termoklin laut.

Gerakan vertikal laut (upwelling) terkait dengan arus laut horizontal yang dipaksa oleh angin permukaan atmosfer. Komponen atmosfer memiliki variasi aktivitas badai konvektif di wilayah khatulistiwa yang disebabkan oleh perubahan suhu permukaan laut.

Aktivitas konvektif memengaruhi tekanan atmosfer permukaan dan angin permukaan yang terkait. Proses yang melibatkan adveksi horizontal, upwelling, dan propagasi gelombang di laut adalah penentu utama untuk skala waktu siklus ENSO.

Dalam rerata klimatologis, suhu laut di wilayah ekuator barat Pasifik lebih hangat daripada di wilayah ekuator timur. Hal ini disertai dengan puncak hujan, tekanan permukaan minimum di Pasifik barat, dan aliran angin perdagangan permukaan di atmosfer dari timur ke barat.

Selama peristiwa El Niño, suhu di Pasifik timur meningkat, meningkatkan curah hujan di timur, mengurangi perbedaan tekanan permukaan antara timur dan barat, dan mengurangi (atau bahkan membalikkan) komponen aliran atmosfer rendah dari timur ke barat.

Dalam fase osilasi yang berlawanan, disebut 'La Niña,' suhu permukaan laut Pasifik timur menjadi lebih dingin dari biasanya, mengurangi curah hujan di wilayah tersebut, meningkatkan perbedaan tekanan permukaan antara timur dan barat, dan mempercepat komponen aliran dari timur ke barat di tingkat rendah.

Perlu dicatat bahwa sirkulasi umum atmosfer di area tropis Pasifik memiliki variasi penting dari timur ke barat bersamaan dengan variasi dari utara ke selatan yang biasanya dipertimbangkan. Variasi dari timur ke barat terkait dengan 'Walker Circulation,' dan variasi dari utara ke selatan terkait dengan 'Hadley Circulation.'

Indikator utama untuk ENSO adalah anomali suhu permukaan laut di bagian timur Samudera Pasifik tropis (timur garis tanggal internasional) dan perbedaan tekanan atmosfer permukaan yang diukur antara wilayah Pasifik tropis barat dan timur (lihat Gambar 1.17). Yang terakhir ini secara tradisional direpresentasikan oleh perbedaan tekanan rata-rata bulanan antara Darwin, Australia, dan Pulau Paskah di Pasifik timur.

Kadang-kadang Tahiti, di sebelah barat Pulau Paskah, digunakan sebagai gantinya. Keduanya berada di selatan khatulistiwa. Perbedaan tekanan permukaan juga memberikan ukuran aliran udara permukaan dari timur ke barat dan gaya tekan yang diterapkannya pada arus permukaan laut.

Selama peristiwa El Niño, perbedaan tekanan antara Darwin dan Pulau Paskah berkurang, gaya tekan angin permukaan berkurang, dan suhu permukaan laut di Pasifik timur meningkat.

Gambar 2.4 Anomali tekanan permukaan bulanan—selisih rata-rata tahun 1981-2010—di Darwin, Australia, dibandingkan dengan Tahiti. Nilai positif menunjukkan kuatnya Sirkulasi Walker yang terjadi pada saat La Niña. Nilai negatif menunjukkan Sirkulasi Walker yang lemah atau terganggu, yang terjadi pada saat El Niño. Gambar NOAA Climate.gov

Observasi untuk indikator ENSO yang dijelaskan di atas ditunjukkan dalam Gambar 2.4. Dalam Gambar tersebut, mudah untuk melihat frekuensi terjadinya fase El Niño dan La Niña dari siklus SOI.

Sebelumnya disebutkan pengaruh global dari siklus ENSO dalam hal variasi yang berkorelasi yang telah diamati pada jarak yang jauh (telekoneksi) dari area Pasifik tropis. 

Gambar 2.5 menunjukkan beberapa anomali terkait ENSO (untuk fase El Niño atau hangat), terutama untuk curah hujan. 

Gambar 2.5 Anomali hujan terkait pada saat terjadinya El Nino
Sumber: https://www.climate.gov

Ada anomali curah hujan negatif di area Pasifik barat dan nilai positif di Pasifik tengah karena area curah hujan utama bergeser ke timur. Juga, kondisi lebih basah dari biasanya di pantai barat Amerika Selatan. 

Kondisi yang lebih basah dan suhu permukaan laut yang lebih hangat dari biasanya di sepanjang pantai barat Amerika Selatan memiliki dampak besar pada penduduk yang tinggal di sana, terutama nelayan. 

Dampak yang lebih jauh mencakup perubahan curah hujan musim di India, perubahan curah hujan di Afrika bagian tengah dan selatan, penurunan curah hujan di Australia, penurunan curah hujan di Amerika Tengah dan bagian utara Amerika Selatan, peningkatan curah hujan di wilayah Teluk Meksiko, dan suhu yang lebih hangat di Alaska dan bagian barat Kanada.

Gambar 2.5 juga menunjukkan lokasi Darwin dan Pulau Paskah, lokasi yang telah digunakan untuk menentukan indikator gradien tekanan untuk ENSO.

Laut memiliki peran utama dalam variasi iklim dengan skala waktu dekade dan lebih lama. Untuk skala waktu ini, sirkulasi laut di lapisan termoklin dan air dalam di wilayah luas laut adalah faktor penting. Ada bukti observasional tentang variasi dekade dalam suhu permukaan laut di Samudera Pasifik dan Atlantik. 

Proses laut yang memiliki skala waktu dekade termasuk efek adveksi di gir pusat utama di Pasifik utara dan proses subduksi dalam lapisan termoklin antara lintang tengah dan wilayah tropis. Diperlukan analisis dengan model numerik untuk menguraikan peran dari proses-proses ini karena hanya ada catatan pendek dari observasi arus subsurface di laut.

Arus di lapisan laut dalam di bawah termoklin berutang keberadaannya pada efek kerapatan termohalin. Bukti observasional telah diperoleh untuk menunjukkan bahwa arus laut dalam memiliki struktur skala besar dan menghubungkan cekungan laut utama di dunia. 

Gambar 2.6 menunjukkan skema sirkulasi ini yang disebut sebagai 'konveyor sabuk laut besar.' Interkoneksi antara laut dalam dan air permukaan membawa penyimpanan panas dari seluruh laut berperan dan menghasilkan variabilitas skala abad dan milenium dalam suhu permukaan laut dan iklim atmosfer.

Gambar 2.6 Diagram skema 'sistem konveyor' global yang menggambarkan sirkulasi termohalin global
Sumber: https://www.ces.fau.edu

Bagian kunci dari sistem sirkulasi laut dalam adalah daerah downwelling di mana air yang padat tenggelam ke lapisan laut dalam atau bahkan dasar laut dalam area gerakan turun yang relatif kecil di sekitar Greenlandia dan Antartika.

Keywords

Pengantar perubahan iklim: catatan untuk para meteorologis> Variabilitas temporal alamiah dalam sistem iklim | Climate Change.

Dukung Kami

Climate4life.info mendapat sedikit keuntungan dari penayangan iklan yang ada dan digunakan untuk operasional blog ini.
Jika menurut anda artikel pada blog ini bermanfaat, maukah mentraktir kami secangkir kopi melalu "trakteer id"?