Прецессионная модуляция силы и пространственной структуры ЭНМО в транзиентной CGCM‑симуляции за последние 3 миллиона лет

Почему далекие «шатания» орбиты Земли важны и сегодня

Эль‑Ниньо и Ла‑Нинья, колебания Эль‑Ниньо — Южной Осцилляции (ЭНМО), могут вызвать наводнения в одних регионах, засухи в других и потрясти мировую экономику. В этом исследовании поставлен на первый взгляд простой, но важный вопрос: как медленные, предсказуемые изменения орбиты Земли вокруг Солнца формировали ЭНМО за последние три миллиона лет и что это говорит о его будущем в условиях глобального потепления? Используя мощную климатическую модель, запущенную непрерывно через ледниковые и теплые периоды, авторы показывают, что тонкие сдвиги в момент наибольшего сближения Земли с Солнцем могут существенно модулировать интенсивность ЭНМО и положение его наиболее теплых вод в Тихом океане.

Как медленная «качка» Земли управляет неспокойным океаном

Орбита Земли далека от идеального круга, и на временных масштабах десятков тысяч лет точка наибольшего сближения с Солнцем смещается по сезонам — это явление называется прецессией. Авторы используют связную атмосферно‑океаническую модель для имитации климата за последние три миллиона лет, одновременно учитывая изменения орбитальных параметров, парниковых газов и ледяных щитов. В анализе они сосредотачиваются на том, как год‑за‑годом меняется амплитуда температурных колебаний ЭНМО в тропическом Тихом океане по силе и долготе. Они находят, что среди орбитальных циклов выделяется прецессия: примерно 19–23‑тысячелетний сдвиг во времени сезонов доминирует в долгосрочных изменениях и силы ЭНМО, и того, где в Тихом океане сосредоточено основное действие.

Когда зимнее солнце подкрепляет поведение, похожее на Эль‑Ниньо

Симуляции показывают, что ЭНМО не одинаково чувствителен ко всем конфигурациям прецессии. Когда Земля находится ближе всего к Солнцу в северном зимнем полугодии, модель демонстрирует наибольшее усиление изменчивости ЭНМО: более сильные теплые и холодные события охватывают большую часть центральной и восточной экваториальной части Тихого океана. Такая конфигурация задает фон, похожий на состояние Эль‑Ниньо: поверхностные воды восточной части Тихого океана относительно теплее обычного, а основные тропические полосы дождей над Тихим океаном становятся влажнее и смещаются ближе к экватору. В этом состоянии даже умеренные температурные аномалии легче инициируют мощные грозовые облака, изменяют ветры и взаимодействуют с океаном, резким образом усиливая колебания ЭНМО. Напротив, когда перигелий приходится на северное лето, фон скорее напоминает Ла‑Нинью: полосы дождей ослаблены, и ЭНМО слабо реагирует на орбитальные воздействия.

Как дождевые пояса подталкивают Эль‑Ниньо на восток или запад

Прецессия также влияет на долготное положение, где возникают самые сильные температурные аномалии ЭНМО. Когда перигелий совпадает с весенним равноденствием в Северном полушарии, модель показывает умеренное смещение активности ЭНМО к востоку — из центральной в восточную часть Тихого океана. Это смещение связано с неравновесностью между двумя ключевыми тропическими поясами осадков: Зона схода Южного Тихого океана (SPCZ) имеет тенденцию укрепляться и увлажняться, тогда как ее северный аналог ослабевает. Такое север‑южное контрастирование осадков перестраивает ветры и поверхностные течения так, что теплые воды эффективнее транспортируются на восток, подталкивая «центр» ЭНМО ближе к Америке. В противоположной конфигурации равноденствий эти изменения в полосах осадков почти взаимно компенсируются, и смещение положения ЭНМО значительно меньше. На протяжении всего анализа авторы подчеркивают, что схема нагрева поверхности моря и расположение дождевых поясов важнее, чем глобальная средняя температура как таковая.

Долгосрочные тренды: усиление связи к современности

Хотя ЭНМО остается активным на протяжении всей трехмиллионной симуляции, его чувствительность к орбитальным воздействиям менялась со временем. Модель указывает, что влияние прецессии на ЭНМО усилилось в кайнозойском четвертичном периоде, особенно за последние 1,5 миллиона лет. Этот растущий эффект связывают с постепенным усилением Южного Тихоокеанского дождевого пояса на фоне снижения концентраций парниковых газов и роста крупных ледяных покровов в Северном полушарии, что относительно потеплило и увлажнило тропический юг Тихого океана по сравнению с севером. Фактически фоновый климат постепенно становился более благоприятным для того, чтобы прецессия оставляла отпечаток на ЭНМО, и колебания силы ЭНМО все ближе следовали за изменениями эксцентриситета орбиты, который контролирует амплитуду прецессионного воздействия.

Что это значит для понимания будущего климата

Для неспециалистов главный вывод таков: ЭНМО — это не просто случайная черта современного климата; миллионы лет его формировали медленные, предсказуемые изменения орбиты Земли, которые изменяют где и когда тропический Тихий океан наиболее тепл и штормовит. Исследование показывает, что когда фон Тихого океана напоминает состояние, схожее с Эль‑Ниньо, ЭНМО становится сильнее, а его последствия — более заметными, и что точное расположение тропических дождевых поясов может тонко смещать, где развивается Эль‑Ниньо. Поскольку антропогенное потепление также, по прогнозам, будет способствовать появлению более «эль‑нинъо‑подобных» схем температуры поверхности океана и изменению дождевых поясов, эти долгосрочные наблюдения помогают ученым оценить, правильно ли современные модели воспроизводят физику процесса и как риски ЭНМО могут эволюционировать в предстоящие столетия.

Цитирование: Liu, C., An, SI., Yun, KS. et al. Precessional modulation of ENSO strength and spatial structure in a transient CGCM simulation of the past 3 million years. npj Clim Atmos Sci 9, 87 (2026). https://doi.org/10.1038/s41612-026-01355-2

Ключевые слова: Эль‑Ниньо — Южная Осцилляция, орбитальная прецессия, климат тропического Тихого океана, палеоклиматическое моделирование, Зона схода Южного Тихого океана