ปรากฏการณ์เอนโซ่

ความนำ

ปกติทางตะวันออกของมหาสมุทรแปซิฟิกใต้ใกล้เส้นศูนย์สูตรหรือบริเวณชายฝั่งประเทศเปรูจะมีขบวนการไหลขึ้นของน้ำเย็นจากใต้มหาสมุทรขึ้นมายังผิวน้ำ เนื่องจากลมค้าตะวันออกเฉียงใต้ที่พัดขนานฝั่งผนวกกับการหมุนรอบตัวเองของโลกผลักดันให้ผิวน้ำทะเลที่อุ่นไหลไปทางตะวันตกห่างออกไปจากฝั่ง น้ำเย็นข้างล่างซึ่งอุดมด้วยธาตุอาหารจึงพัดขึ้นมาแทนที่ (รูปที่ 1) บริเวณดังกล่าวนี้จึงเหมาะที่สุดสำหรับการเจริญพันธุ์ของปลาทะเล แต่บางครั้งเมื่อลมนี้อ่อนกำลังลงกว่าปกติหรือพัดกลับทิศตรงข้ามจะส่งผลให้เกิดคลื่นมหาสมุทรพัดพามวลน้ำอุ่นไปทางทิศตะวันออกสวนกับทิศทางเดิมและทำให้ผิวหน้าน้ำทะเลบริเวณชายฝั่งประเทศเปรูอุ่นขึ้นกว่าปกติ ซึ่งเรียกปรากฏการณ์นี้ว่าเอลนีโญ (El Niño)

ตอนปลายทศวรรษ 1950 ได้มีการค้นพบว่าปรากฏการณ์เอลนีโญมีความสัมพันธ์และเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับความผันแปรของระบบอากาศในซีกโลกใต้ (Southern Oscillation) โดยเอลนีโญเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดในมหาสมุทร ส่วนความผันแปรของระบบอากาศในซีกโลกใต้เกิดในบรรยากาศ (Nicholl N., 1987) ในช่วงที่เกิดเอลนีโญความกดอากาศที่ระดับน้ำทะเลบริเวณตะวันออกของมหาสมุทรแปซิฟิกเขตศูนย์สูตรต่ำกว่าปกติ ขณะที่ความกดอากาศอีกฝั่งหนึ่งของมหาสมุทร (บริเวณอินโดนีเซียและตอนเหนือของออสเตรเลีย) สูงกว่าปกติ ลักษณะเช่นนี้จะเชื่อมโยงและเกิดขึ้นพร้อม ๆ กับลมค้าตะวันออกเฉียงใต้มีกำลังอ่อน เกิดเป็นลมฝ่ายตะวันตกแทนที่ ซึ่งจะพัดพาน้ำทะเลทางด้านตะวันตกของมหาสมุทรแปซิฟิกซึ่งปกติมีอุณหภูมิสูงไปยังบริเวณตอนกลางและตะวันออกของมหาสมุทร จากความสัมพันธ์กันเช่นนี้ เมื่อกล่าวถึงเอลนีโญจึงมักกล่าวถึงความผันแปรของระบบอากาศในซีกโลกใต้ด้วย และรวมเรียกว่าเอนโซ่ ซึ่งมาจากภาษาอังกฤษ ENSO ที่ย่อมาจาก ElNiño/SouthernOscillation

เอนโซ่ เป็นคำที่ใช้อธิบายการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิผิวน้ำทะเลในแปซิฟิกเขตศูนย์สูตรและความผันแปรของระบบอากาศในซีกโลกใต้ จึงหมายความรวมถึงปรากฏการณ์ทั้งเอลนีโญและลานีญา กลุ่มนักวิทยาศาสตร์มักใช้คำว่าสภาวะอุ่นของเอนโซ่ (ENSO warm event หรือ warm phase of ENSO) ในความหมายเดียวกันกับเอลนีโญเพื่ออธิบายปรากฏการณ์ที่อุณหภูมิผิวน้ำทะเลบริเวณตอนกลางและตะวันออกของแปซิฟิกเขตศูนย์สูตรอุ่นขึ้นผิดปกติ และในทางกลับกันจะใช้คำว่าสภาวะเย็นของเอนโซ่ (ENSO cold event หรือ cold phase of ENSO) ในความหมายเดียวกันกับลานีญา ซึ่งก็คือปรากฏการณ์ที่อุณหภูมิผิวน้ำทะเลบริเวณตอนกลางและตะวันออกของแปซิฟิกเขตศูนย์สูตรเย็นกว่าปกติ (รูปที่ 2)

ความผันแปรของระบบอากาศในซีกโลกใต้

ความผันแปรของระบบอากาศในซีกโลกใต้ หมายถึง การที่ความกดอากาศระดับน้ำทะเลบริเวณมหาสมุทรแปซิฟิกใต้มีความสัมพันธ์เป็นส่วนกลับกับความกดอากาศในมหาสมุทรอินเดีย กล่าวคือ เมื่อความกดอากาศบริเวณมหาสมุทรแปซิฟิกใต้มีค่าสูง ความกดอากาศบริเวณมหาสมุทรอินเดียจากแอฟริกาถึงออสเตรเลียมักจะมีค่าต่ำ และในทางกลับกันก็จะเป็นเช่นเดียวกัน (Quinn et al., 1978) 

นักอุตุนิยมวิทยาทั่วโลกได้มีการตกลงให้ใช้ความกดอากาศระดับน้ำทะเลที่เกาะตาฮิติ (ละติจูด 17 o 33¢ ใต้ ลองกิจูด 149 o 20¢ ตะวันตก) หมู่เกาะโซไซเอททิ (Society) เป็นตัวแทนของระบบความกดอากาศในมหาสมุทรแปซิฟิกใต้ และใช้ความกดอากาศที่ระดับน้ำทะเลเมืองดาร์วิน ประเทศออสเตรเลีย (ละติจูด 12 o 26¢ ใต้ ลองกิจูด 130 o 52¢ ตะวันออก) เป็นตัวแทนของระบบความกดอากาศในมหาสมุทรอินเดียและออสเตรเลีย ความแตกต่างระหว่างความกดอากาศของเมืองทั้งสอง (ที่ตาฮิติลบด้วยที่ดาร์วิน) ที่สูงหรือต่ำจากค่าปกติจะใช้เป็นดัชนีบ่งบอกถึงความผันแปรของระบบอากาศในซีกโลกใต้ เรียกว่า ดัชนีความผันแปรของระบบอากาศในซีกโลกใต้ (Southern Oscillation Index หรือ SOI) ดัชนีความผันแปรของระบบอากาศในซีกโลกใต้เป็นการวัดความแรงของลมค้า (โดยปกติลมจะพัดจากบริเวณที่มีความกดอากาศสูงไปยังบริเวณที่มีความกดอากาศต่ำกว่า) ดังนั้นจึงใช้ดัชนีนี้บ่งบอกการเกิดปรากฏการณ์เอนโซ่ได้ตัวหนึ่ง โดยดัชนีที่มีค่าเป็นลบหมายถึงความกดอากาศที่ตาฮิติต่ำกว่าที่ดาร์วิน นั่นคือ ลมค้าอ่อนกว่าปกติ และเมื่อดัชนีมีค่าติดลบสูงเป็นระยะเวลานานจะแสดงถึงสภาวะเอลนีโญ ในทางกลับกันดัชนีที่มีค่าเป็นบวกแสดงถึงลมค้าพัดแรง และเมื่อดัชนีมีค่าเป็นบวกสูงเป็นเวลานานจะหมายถึงสภาวะลานีญา (รูปที่ 3)

ตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1980 บทความและสิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์ที่กล่าวถึงการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิระดับน้ำทะเลและการผันแปรของความกดอากาศที่ระดับน้ำทะเลในมหาสมุทรแปซิฟิกนิยมใช้คำว่าเอนโซ่มากขึ้น เพื่อแยกปรากฏการณ์นี้จากเอลนีโญที่ชาวเปรูใช้เรียกกระแสน้ำอุ่นซึ่งไหลเลียบชายฝั่งประเทศเปรูลงไปทางใต้ แต่อย่างไรก็ตามยังมีผู้เกี่ยวข้องรวมทั้งสาธารณชนบางส่วนที่สับสนกับการใช้คำว่า เอลนีโญ ลานีญา และเอนโซ่ ซึ่งบางครั้งอาจพบว่ามีการใช้คำแทนกันหรือสลับกันไปมาแม้จะเป็นบทความหรือเอกสารเล่มเดียวกัน โดยเฉพาะคำว่าเอนโซ่กับเอลนีโญ

วงจรชีวิตของเอนโซ่

การพัฒนาของเอนโซ่แบ่งเป็น 4 ระยะ คือ ระยะบอกเหตุ ระยะเริ่มต้น ระยะเติบโต และระยะสลายตัว Rasmusson and Carpenter (1982), Cane (1983) และ Rasmusson and Wallace (1983) ได้สรุปวงจรชีวิตของเอนโซ่ทั้ง 4 ระยะไว้ดังนี้

ระยะบอกเหตุ

ที่ระดับผิวพื้นลมตะวันออกบริเวณด้านตะวันตกของแปซิฟิกเขตศูนย์สูตรจะพัดแรงกว่าปกติหลายเดือนก่อนการเกิดเอลนีโญกำลังแรง การหมุนเวียนของบรรยากาศแนวทิศตะวันออก–ตะวันตกทั้งหมดโดยทั่วไปจะแรงกว่าปกติก่อนการเกิดเอลนีโญ ประกอบกับความกดอากาศบริเวณอินโดนีเซียจะต่ำกว่าปกติ และสูงกว่าปกติบริเวณแปซิฟิกตะวันออกเฉียงใต้ ลมตะวันออกที่แรงกว่าปกติจะพัดพาเอาน้ำจากแปซิฟิกตะวันออกไปทางตะวันตก ด้วยเหตุนี้ระดับน้ำทะเลทางตะวันตกของแปซิฟิกจะสูงกว่าปกติขณะที่ทางตะวันออกจะต่ำกว่าปกติ อุณหภูมิผิวน้ำทะเลจะอุ่นกว่าปกติเล็กน้อยทางแปซิฟิกตะวันตก และจะเย็นกว่าปกติทางตะวันออกของเส้นลองกิจูด 160 องศาตะวันออก

ระยะเริ่มต้น

ประมาณเดือนธันวาคม สภาวะที่อุณหภูมิผิวน้ำทะเลอุ่นกว่าปกติจะหายไปจากบริเวณตะวันตกของแปซิฟิกเขตศูนย์สูตร และลมผิวพื้นในบริเวณที่อยู่ระหว่างอินโดนีเซียกับเส้นเปลี่ยนวัน (ลองกิจูด 180 องศา) จะเปลี่ยนจากลมตะวันออกเป็นลมตะวันตก อุณหภูมิผิวน้ำทะเลที่อุ่นกว่าปกติจะปรากฏขึ้นบริเวณตอนกลางของแปซิฟิก และปริมาณฝนในบริเวณดังกล่าวจะเริ่มสูงขึ้นซึ่งโดยปกติแล้วพื้นที่นี้จะมีฝนน้อย อุณหภูมิผิวน้ำทะเลตามบริเวณชายฝั่งด้านตะวันตกเฉียงเหนือของทวีปอเมริกาใต้จะมีค่าใกล้เคียงปกติและจะเริ่มสูงขึ้น

ระยะเติบโต

อุณหภูมิผิวน้ำทะเลที่สูงกว่าปกติจะเริ่มปรากฏให้เห็นตามบริเวณชายฝั่งอเมริกาใต้ในเดือนกุมภาพันธ์หรือมีนาคม และจะเพิ่มสูงขึ้นจนถึงเดือนมิถุนายน ขณะเดียวกันระดับน้ำทะเลบริเวณชายฝั่งอเมริกาใต้จะสูงขึ้นและระดับเทอร์โมไคลน์ (themocline) ลึกลง อุณหภูมิผิวน้ำทะเลที่สูงกว่าปกติแผ่ปกคลุมทั่วทั้งแปซิฟิกเขตศูนย์สูตรด้านตะวันออกของลองกิจูด 160 องศาตะวันออก ลมตะวันตกที่พัดผิดปกติขยายไปทางตะวันออกจนมีศูนย์กลางที่เส้นเปลี่ยนวัน ปริมาณฝนในพื้นที่ส่วนใหญ่ของแปซิฟิกเขตศูนย์สูตรสูงขึ้น แต่ที่บริเวณอินโดนีเซียจะลดลงกว่าปกติ การหมุนเวียนแบบวอล์คเกอร์ (walker circulation) จะมีกำลังอ่อนลงอย่างรวดเร็วและขยับไปทางตะวันออก

ความผิดปกติดังกล่าวนี้ดำเนินต่อเนื่องไปจนเข้าใกล้ปลายปี ช่วงประมาณปลายปีความผิดปกติเกือบทั้งหมด (ยกเว้นอุณหภูมิผิวน้ำทะเลบริเวณชายฝั่งอเมริกาใต้) จะถึงจุดสูงสุด ณ เวลานั้นลมตะวันตกซึ่งผิดปกติและอุณหภูมิผิวน้ำทะเลซึ่งสูงกว่าปกติจะปกคลุมพื้นที่ส่วนใหญ่ของแปซิฟิกเขตศูนย์สูตร บริเวณอินโดนีเซียจะแห้งแล้งมาก ขณะที่ตอนกลางและตะวันออกของแปซิฟิกมีฝนตกหนักมาก ความกดอากาศจะสูงกว่าปกติมากที่เมืองดาร์วินและต่ำมากที่ตาฮิติ ซึ่งสถานการณ์นี้จะตรงข้ามกับปรากฏการณ์ลานีญา

ระยะสลายตัว

ที่บริเวณด้านตะวันตกของเส้นแบ่งวันลมตะวันตกจะเริ่มอ่อนกำลังลงตั้งแต่เดือนธันวาคม และอุณหภูมิผิวน้ำทะเลเริ่มสูงขึ้น ส่วนที่บริเวณชายฝั่งอเมริกาใต้จะมีน้ำอุ่นอีกเป็นครั้งที่สองและจะสูงที่สุดในช่วงต้นปีใหม่ ต่อจากนั้นอุณหภูมิผิวน้ำทะเลจะลดลงอย่างรวดเร็วจนต่ำกว่าปกติ ระดับเทอร์โมไคลน์จะกลับขึ้นมาอยู่ใกล้ผิวน้ำ และน้ำเย็นจะแผ่ขยายไปทางด้านตะวันตกของมหาสมุทร หลังจากระยะเริ่มเกิดเป็นเวลานานประมาณ 18 เดือน สภาวะปกติจะกลับคืนสู่ทั่วทั้งมหาสมุทรอีกครั้ง ความกดอากาศที่ดาร์วินและตาฮิติ รวมทั้งรูปแบบของฝนจะกลับสู่สภาวะปกติ

เทอร์โมไคลน์

เทอร์โมไคลน์ คือ ชั้นน้ำที่อยู่ระหว่างชั้นผสมผิวหน้าน้ำ (mixed layer) กับชั้นน้ำลึก (deep water) ที่ผิวหน้าน้ำและชั้นน้ำลึกอุณหภูมิจะเกือบคงที่ โดยผิวน้ำจะมีอุณหภูมิสูงกว่าชั้นน้ำลึก ส่วนที่เทอร์โมไคลน์อุณหภูมิของน้ำจะลดลงอย่างรวดเร็วตามความลึก (รูปที่ 4)

ในสภาวะปกติบริเวณมหาสมุทรแปซิฟิกเขตศูนย์สูตรจะมีลมค้าตะวันออกพัดปกคลุมเป็นประจำ ลมนี้จะพัดพามวลน้ำไปสะสมอยู่ทางตะวันตกของมหาสมุทร ดังนั้นทางแปซิฟิกตะวันตกจึงมีระดับน้ำทะเลสูงและระดับเทอร์โมไคลน์ลึกกว่าทางแปซิฟิกตะวันออก ในกรณีที่ลมค้าตะวันออกพัดแรงกว่าปกติ (สภาวะลานีญา) มวลน้ำจะถูกพัดพาไปสะสมทางตะวันตกมากยิ่งขึ้น ทางแปซิฟิกตะวันตกจึงมีระดับน้ำทะเลสูงขึ้นและระดับเทอร์โมไคลน์ลึกลงกว่าปกติ แต่ถ้าลมค้าตะวันออกมีกำลังอ่อนและมีลมพัดกลับทิศ (สภาวะเอลนีโญ) มวลน้ำจะถูกพัดพาย้อนกลับไปทางตะวันออก ส่งผลให้ทางแปซิฟิกตะวันออกมีระดับน้ำทะเลสูงขึ้นและระดับเทอร์โมไคลน์ลึกกว่าปกติ (รูปที่ 5)

การหมุนเวียนแบบวอร์คเกอร์

การหมุนเวียนแบบวอล์คเกอร์ คือ การหมุนเวียนของบรรยากาศบริเวณศูนย์สูตรในแนวดิ่ง ประกอบด้วย 2 เซลล์คือการหมุนเวียนเหนือมหาสมุทรแปซิฟิกและเหนือมหาสมุทรอินเดีย รูปแบบปกติของการหมุนเวียนเหนือมหาสมุทรแปซิฟิกจะมีการยกตัวขึ้นของอากาศบริเวณอินโดนีเซีย เมื่อยกตัวขึ้นถึงระดับบน (upper troposphere) จะหมุนเวียนไปทางตะวันออกแล้วจมตัวลงบริเวณชายฝั่งตะวันตกของอเมริกาใต้ และที่ระดับล่างใกล้ผิวพื้นจะหมุนเวียนกลับมาทางตะวันตก ในช่วงเอลนีโญ รูปแบบจะเปลี่ยนไป โดยบริเวณอากาศยกตัวจะขยับจากอินโดนีเซียไปทางตะวันออก (รูปที่ 6)

เอนโซ่และความสัมพันธ์กับภูมิอากาศในพื้นที่ห่างไกล (ENSO and Climate Teleconnections)

เอนโซ่เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในมหาสมุทรแปซิฟิกเขตศูนย์สูตร ดังนั้นความสัมพันธ์ระหว่างเอนโซ่กับสภาพภูมิอากาศในบริเวณที่เกิดปรากฏการณ์หรือพื้นที่ใกล้เคียงจึงเป็นเรื่องปกติ แต่สิ่งที่น่าสนใจประการหนึ่งคือเอนโซ่มีความเกี่ยวข้องเชื่อมโยงกับความผิดปกติของภูมิอากาศในพื้นที่ซึ่งอยู่ห่างไกล เช่น ความแห้งแล้งทางตอนใต้ของแอฟริกา และพายุเฮอริเคนในมหาสมุทรแอตแลนติก เป็นต้น อย่างไรก็ตามได้มีงานวิจัยทั้งทางฟิสิกส์และสถิติที่แสดงให้เห็นว่าความเกี่ยวข้องเชื่อมโยงกันนั้นเกิดขึ้นจริง

ในปีเอนโซ่สภาพภูมิอากาศจะผิดไปจากปกติ ซึ่งตามความเป็นความจริงบางพื้นที่บนโลกของเราจะมีสภาพภูมิอากาศที่ผิดไๆปจากปกติเกิดขึ้นเป็นประจำอยู่แล้วทุกปี แต่ความผิดปกติดังกล่าวนั้นบางครั้งมีแนวโน้มที่จะกลับมาเกิดขึ้นอีกเมื่อเกิดปรากฏการณ์เอนโซ่ เช่น ความผิดปกติที่เกิดขึ้นในช่วงเอนโซ่ปี พ.ศ. 2525 – 2526 เปรียบเทียบกับเอนโซ่ที่ผ่านมา 2 ครั้ง คือ เมื่อ พ.ศ. 2515 –2516 และ พ.ศ. 2500 – 2501 ปรากฏว่าบริเวณด้านตะวันออกของออสเตรเลีย ตะวันออกเฉียงใต้ของแอฟริกา และบริเวณตะวันออกเฉียงเหนือของบราซิลมีความแห้งแล้งเกิดขึ้นในเหตุการณ์ทั้ง 3 ครั้ง ขณะที่ความผิดปกติของภูมิอากาศในภูมิภาคหรือบริเวณอื่น ๆ จะแตกต่างกันไปในปรากฏการณ์แต่ละครั้ง ความผิดปกติของภูมิอากาศซึ่งมีแนวโน้มที่จะกลับมาเกิดขึ้นอีกเมื่อเกิดปรากฏการณ์เอนโซ่ แม้จะไม่ทุกครั้งเรียกได้ว่าเป็นความสัมพันธ์หรือความเชื่อมโยงของเอนโซ่กับภูมิอากาศในพื้นที่ห่างไกล (Glantz et al., 1987) ความสัมพันธ์ของปรากฏการณ์เอนโซ่กับภูมิอากาศจะแปรผันไปในแต่ละพื้นที่และฤดูกาล โดยทั่ว ๆ ไปปรากฏการณ์เอนโซ่กับภูมิอากาศบริเวณเขตร้อนและกึ่งเขตร้อนจะมีความสัมพันธ์กันสูง (Glantz et al., 1987)

เอกสารอ้างอิง

Michael Glantz, Richard Katz and Maria Krenz, 1987.The Social Impacts Associated with the 1982-83 Worldwide Climate Anomalies. Environmental and Societal Impacts Group, National Center for Atmospheric Research.

Nicholls N., 1987. TheElNiño /Southern Oscillation Phenomenon,Climate Crisis, The Societal Impacts Associated with the 1982-83 Worldwide Climate Anomalies, UNEP and NCAR.

Quinn W.H., David O. Zopf., Kent S. Short, and Richard T.W. Kuo Yang, l978.Historical Trends and Statistics of the Southern Oscillation, El Niño, and Indonesian Droughts. Fishery Bull., 76, 663 - 678.

Rasmusson, E.M., and T.H. Carpenter, 1982.Variations in Tropical Sea Surface Temperature and Surface Wind Fields Associated with the Southern Oscillation/El Niño.Monthly Weather Review, 110, 354–384 (U.S.A.).

Rasmusson, E.M., and J.M. Wallace, 1983.Meteorological Aspects of theElNiño/SouthernOscillation.Science. 222, 1195–202.

กรมอุตุนิยมวิทยา22 มกราคม 2546