Cyklingen mellan varma El Niño och kalla La Niña-förhållanden i östra Stilla havet (vanligen kallad El Niño-Southern Oscillation, ENSO) har bestått utan större avbrott i åtminstone de senaste 11, 000 år. Detta kan förändras i framtiden enligt en ny studie publicerad i tidskriften Naturens klimatförändringar av ett team av forskare från IBS Center for Climate Physics (ICCP) vid Pusan ​​National University i Sydkorea, Max Planck Institute of Meteorology, Hamburg, Tyskland, och University of Hawaii i Mānoa, USA

Teamet genomförde en serie globala klimatsmodelsimuleringar med en aldrig tidigare skådad rumsupplösning på 10 km i havet och 25 km i atmosfären. Förstärkt av kraften hos en av Sydkoreas snabbaste superdatorer (Aleph), den nya ultrahögupplösta klimatmodellens simuleringar kan nu realistiskt simulera tropiska cykloner i atmosfären och tropiska instabilitetsvågor i ekvatorn i Stilla havet, som båda spelar grundläggande roller i skapandet och avslutningen av El Niño- och La Niña -evenemang. "Vår superdator körde utan avbrott i över ett år för att slutföra en rad sekellånga simuleringar som täcker dagens klimat och två olika globala uppvärmningsnivåer. Modellen genererade 2 kvadrillion byte data; tillräckligt för att fylla upp cirka 2, 000 hårddiskar, "säger Dr Sun-Seon Lee som genomförde experimenten.

Analyserar denna enorma datamängd, teamet fokuserade på ett långvarigt problem:hur kommer ENSO att förändras som svar på ökande växthusgaskoncentrationer. "Två generationer av klimatforskare har tittat på denna fråga med hjälp av klimatmodeller av varierande komplexitet. Vissa modeller simulerade svagare; andra förutspådde större svängningar i östra Stilla havet i ett framtida varmare klimat. Juryn var fortfarande ute, "säger prof. Axel Timmermann, motsvarande författare och direktör för ICCP. Han tillägger "Det som är gemensamt för dessa modeller är att deras simulerade temperaturer i ekvatorn i Stilla havet, väster om Galapagos, var alltid för kallt jämfört med observationerna. Detta hindrade dem från att korrekt representera den känsliga balansen mellan positiva och negativa återkopplingsprocesser som är viktiga i ENSO -cykeln. "

Genom att fånga småskaliga klimatprocesser med den högsta beräkningsmässiga upplösningen, ICCP -teamet kunde lindra dessa havstemperaturfördomar, vilket leder till betydande förbättringar av ENSO:s representationer och dess reaktion på global uppvärmning. "Resultatet från våra datasimuleringar är tydligt:​​Ökning av CO ₂ koncentrationer kommer att försvaga intensiteten i ENSO -temperaturcykeln, "säger Dr Christian Wengel, första författare till studien och tidigare postdoktor vid ICCP, nu vid Max Planck Institute of Meteorology i Hamburg i Tyskland.

Genom att spåra rörelsen av värme i den kopplade atmosfären/havssystemet identifierade forskarna den främsta boven i ENSO -systemets kollaps:Framtida El Niño -händelser kommer att förlora värme till atmosfären snabbare på grund av avdunstning av vattenånga, som har en tendens att kyla havet. Dessutom, den minskade framtida temperaturskillnaden mellan det östra och västra tropiska Stillahavsområdet kommer också att hämma utvecklingen av extrema temperaturer under ENSO -cykeln. Dock, dessa två faktorer kompenseras delvis av en förväntad framtida försvagning av tropiska instabilitetsvågor. Normalt dessa oceaniska vågor, som kan omfatta upp till 30% av jordens hela omkrets, utvecklas under La Niña -förhållanden. De ersätter kallare ekvatorialvatten med varmare utanför ekvatorialvatten, därmed påskyndas bortgången av en La Niña -händelse. De nya datorsimuleringarna, som löser den detaljerade strukturen för dessa vågor, visa att den associerade negativa återkopplingen för ENSO kommer att försvagas i framtiden.

"Det finns en dragkamp mellan positiva och negativa återkopplingar i ENSO-systemet, som tippar över till den negativa sidan i ett varmare klimat. Det betyder att framtida El Niño- och La Niña -evenemang inte längre kan utveckla sin fulla amplitud, "säger professor Malte Stuecker, medförfattare till studien och nu biträdande professor vid institutionen för oceanografi och International Pacific Research Center vid University of Hawaii i Mānoa.

Även om fluktuationerna från år till år i östra ekvatoriala Stillahavstemperaturer sannolikt kommer att försvagas med uppvärmning som orsakas av människor enligt denna nya studie, motsvarande förändringar i El Niño och La Niña-relaterade nederbördsextremer kommer att fortsätta att öka på grund av en intensifierad hydrologisk cykel i ett varmare klimat, som framgår av nya studier av forskare från ICCP och deras internationella samarbetspartners.

"Vår forskning dokumenterar att oförminskad uppvärmning sannolikt kommer att tysta världens mest kraftfulla naturliga klimatsvängning som har pågått i tusentals år. Vi vet ännu inte de ekologiska konsekvenserna av denna potentiella icke-analoga situation, "säger Axel Timmermann." Men vi är ivriga att få reda på det. "