IOD: Den indiske hav-dipolen

Hva IOD er

Indian Ocean Dipole er en koblet hav–atmosfære-syklus i det tropiske Indiahavet. Den beskriver svingninger i havoverflatetemperatur og vind mellom to poler (Saji et al., 1999):

Vestlig pol: utenfor Øst-Afrika, om lag 50–70°Ø og 10°S–10°N.
Østlig pol: sør for Indonesia og nordvest for Australia, om lag 90–110°Ø og 10°S–0° (Australian Bureau of Meteorology, u.å.).

Styrken måles med DMI (Dipole Mode Index): temperaturen i vest minus temperaturen i øst. En aktiv IOD varer ofte 4–6 måneder. El Niño, La Niña og monsunen kan forkorte eller forlenge den.

I nøytral tilstand er havet i øst gjerne varmest. Vann fra Stillehavet kommer inn gjennom Indonesia (Indonesian Throughflow), og vestavind blåser langs ekvator (Australian Bureau of Meteorology, u.å.).

Figur 1. Nøytral IOD

I normalen er øst gjerne varmest. Vann fra Stillehavet kommer inn gjennom Indonesia (Indonesian Throughflow), og vestavind blåser langs ekvator. Konveksjonen sitter over det maritime kontinentet — ikke over Øst-Afrika.

Figur 2. DMI: når dipolen slår ut

September–november-middel av DMI fra NOAA PSL (HadISST1.1): vestlig pol minus østlig pol. Stiplet linje er ±0,4 °C — terskelen Bureau of Meteorology ofte bruker for en IOD-hendelse. 1997 og 2019 er de to sterkeste positive toppene i serien.

IOD utvikler seg oftest gjennom andre halvår og topper gjerne i september–november (Australian Bureau of Meteorology, u.å.). NOAA PSL-serien, bygd på HadISST, viser at 1997 og 2019 er de to sterkeste positive SON-toppene siden 1961 (National Oceanic and Atmospheric Administration, u.å.).

Positiv IOD

Havet er varmere enn normalt utenfor Øst-Afrika og kjøligere enn normalt utenfor Indonesia og Australia. De vanlige vestavindene langs ekvator svekkes. Varmt overflatevann skyves vestover. I øst veller kaldt dypvann opp — også utenfor vestkysten av Australia.

Havtemperaturen styrer trykket. Varm overflate gir lavtrykk og stigende luft. Kald overflate gir høytrykk og synkende luft. Derfor blåser vinden fra Indonesia og Australia mot Øst-Afrika.

Positiv IOD: varmere vann og regn i vest, kaldere vann, oppvelling og tørke i øst — Varmt i vest, kaldt i øst. Overflatestrømmen går mot Afrika. Termoklinen synker i vest (nedvelling) og kommer opp i øst (oppvelling). Etter Weatherzone.

SST-anomali i Indiahavet 28. juli 2019: varmt i vest, kaldt utenfor Sumatra — Avvik fra normalen 28. juli 2019, midt i oppbyggingen av den ekstreme positive IOD-en. Rødt: varmere enn vanlig. Blått: kaldere. Dette er anomali — ikke det samme som figur 8, som viser hvor varmt havet er i grader. NASA Earth Observatory / MUR (National Aeronautics and Space Administration, 2019a).

Lavtrykket utenfor Øst-Afrika fukter lufta over det varme havet. Vinden tar fukten inn mot kysten. Der møter du to nedbørtyper samtidig: konveksjon over havet, og orografisk nedbør når lufta løftes over kyst og fjell. Landskapet er ikke bygd for slike mengder. Resultatet er flom.

I øst kveler kaldt vann og høytrykk skyene. Indonesia og Nord-Australia får tørke, hete og høy skogbrannfare. Den australske «Black Summer»-sesongen 2019/20 falt sammen med en av de sterkeste positive IOD-hendelsene som er målt (Australian Bureau of Meteorology, u.å.).

Hvorfor vannet stiger i øst: Ekman

Vind alene forklarer ikke oppvellingen. På en roterende jord avbøyes overflatestrømmen. Den samlede transporten i det øverste laget — Ekman-transporten — går 90° til venstre for vinden på sørlig halvkule. Den østlige IOD-polen ligger sør for ekvator. Østlige vinder skyver derfor overflatevann sørover, bort fra Sumatra og Nordvest-Australia. Der vannet spriker, må kaldt dypvann opp (Barthel, 2021).

Figur 5. Ekman 90° til venstre (sørlig halvkule)

Den østlige IOD-polen ligger sør for ekvator. Østlige vinder peker mot vest. 90° til venstre for den retningen er sørover. Overflatevannet spriker fra kysten av Sumatra og Nordvest-Australia, og kaldt dypvann må opp.

Samme logikk møtte du under havstrømmer. Der er pila 90° til høyre fordi eksempelet sitter på nordlig halvkule. Her er pila til venstre, fordi den østlige polen sitter sør for ekvator.

Negativ IOD

Mønsteret snur. Vestavindene langs ekvator styrkes. Varmt vann stables i øst, utenfor Indonesia og Australia. I vest blir havet kjøligere, og oppvellingen flytter til Øst-Afrika. Trykket følger: høytrykk i vest, lavtrykk i øst. Vinden går motsatt vei av den positive fasen.

Figur 7. Negativ IOD: Walker-snitt

Speilbildet av figur 3. Vestavinden styrkes. Varmt vann stables utenfor Indonesia. Termoklinen kommer opp utenfor Øst-Afrika (oppvelling) og synker i øst (nedvelling). Konveksjonen sitter over det maritime kontinentet.

Havtemperaturen flytter jetstrømmene

Jetstrømmer ligger der temperaturkontrasten er størst. Indiahavets overflate styrer hvor lufta varmes og stiger, og hvor den avkjøles og synker. Når IOD flytter den kontrasten, flytter den subtropiske jeten seg med.

Kart over havoverflatetemperatur i Indiahavet med tydelig sørlig temperaturgrense — Det tropiske bassenget er varmt. Den skarpe grensen mot kaldere vann i sør er der den subtropiske jeten hører hjemme. Dette er grader, ikke avvik. Lilla vest betyr ikke positiv IOD. For dipolen, se figur 4.

Subtropiske jetstrømmer over Indiahavet på nordlig og sørlig halvkule — Jetene følger de store temperaturgrensene i hav og luft. IOD flytter grensene, og dermed banen og formen.

Positiv fase

Mindre konveksjon over kaldt vann ved Australia og Indonesia. Mer konveksjon over varmt vann ved Øst-Afrika. Walker-sirkulasjonen forskyves vestover. Luft synker over østlige Indiahav.

Sørlig subtropisk jet: kan trekkes sørover og holde regnbærende lavtrykk unna Australia.
Nordlig subtropisk jet: svekket kontrast ved 30° gir oftere mer bølget form.
Møte med polarjeten: en bølget subtropisk jet øker sjansen for at den møter polarjeten. Der kald luft møter varm og fuktig luft, blir det nedbør. Når jeten svinger tilbake, kan den dra kald, tørr luft inn over Australia og Sør-Afrika.

Negativ fase

Mer konveksjon over Indonesia og Nordvest-Australia. Mindre konveksjon over Øst-Afrika. Walker-sirkulasjonen forskyves østover.

Sørlig subtropisk jet: oftere svakere, mer bølget, og kan ligge lenger nord (mot ekvator). Færre møter med polarjeten gir færre kuldeutbrudd i Sør-Australia.
Nordlig subtropisk jet: økt konveksjon i øst kan gi en sterkere og rettere jet.

Mekanikken bak bølgene — Rossby og coriolis som endrer seg med breddegraden — står under jetstrømmer.

IOD, ENSO og monsunen

Figur 10. Telekobling: tre kyster, samme vippe

Havet snakker til tre kontinenter samtidig. Positiv IOD (oransje): mer regn mot Øst-Afrika og ofte India, tørke mot Indonesia og Australia. Negativ IOD snur pilene.

Figur 11. To basseng, to vipper

1997 og 2019: positiv IOD falt sammen med El Niño og forsterket tørken i Australia. Negativ IOD kan forsterke nedbøren under La Niña. De er naboer, ikke synonymer.

IOD er en egen modus i Indiahavet, men den snakker med Stillehavet: gjennom atmosfæriske bølger og gjennom Indonesian Throughflow. Når positiv IOD faller sammen med El Niño, som i 1997 og 2019, forsterker de tørken i Australia (Webster et al., 1999; Australian Bureau of Meteorology, u.å.). Negativ IOD kan forsterke nedbøren under La Niña (Australian Bureau of Meteorology, u.å.).

Positiv IOD kan også pumpe fukt inn over India og styrke sommermonsunen. Negativ IOD kan svekke den.

Nedbørsanomali november 2006: mer regn over Øst-Afrika, mindre over Indonesia og Australia — Nedbørsanomali i november 2006, et positivt IOD-år som også hadde El Niño. Blått: mer regn enn normalt over Øst-Afrika. Brunt: tørke over Indonesia og Australia. Samme øst–vest-mønster som i 1997 og 2019 (National Aeronautics and Space Administration, 2006).

Satellittbilde av røyk fra skogbranner langs kysten av New South Wales, 9. desember 2019 — Røyk fra brannene i New South Wales under den ekstreme positive IOD-en. NASA Aqua/MODIS (National Aeronautics and Space Administration, 2019b).

Det tropiske Indiahavet har varmet mer enn andre tropiske hav siden midten av 1900-tallet — i størrelsesorden én grad, omtrent 50–60 % mer enn i andre tropiske basseng (Hu og Fedorov, 2019). Den oppvarmingen kan, via Walker-sirkulasjonen og saltholdighet i tropisk Atlanter, motvirke en svekket AMOC. Det er en kobling, ikke at IOD «styrer Golfstrømmen».

Figur 13. Faseskift: samme maskin, motsatt fortegn

Positiv IOD: varmt i vest, kaldt i øst

Skisse, ikke satellittfilm. Termoklinen, vinden og konveksjonen bytter side. Pause hvis du vil lese én fase i ro. Dette er en modell av de to tilstandene, ikke et opptak av en ekte hendelse.

Ord å eie

IOD: Øst–vest-svingning i tropisk Indiahav. Temperaturforskjellen mellom polene styrer regn og tørke.
DMI: Dipole Mode Index: havtemperatur i vest minus havtemperatur i øst.
positiv IOD: Varmt i vest, kaldt i øst. Flom i Øst-Afrika. Tørke i Indonesia og Nord-Australia.
negativ IOD: Kaldt i vest, varmt i øst. Tørke i Øst-Afrika. Mer regn i Indonesia og Australia.
oppvelling: Kaldt dypvann som stiger når overflatevannet skyves bort. Øst i positiv IOD, vest i negativ.
Ekman-transport: Netto vanntransport 90° på vinden. Til venstre på sørlig halvkule. Forklarer oppvelling i øst under positiv IOD.
anomali: Avvik fra normalen. Et anomalikart viser om havet er varmere eller kaldere enn det pleier — ikke hvor mange grader det er.

Sjekk deg selv

Velg ett svar per spørsmål. Dette er VG3-nivå med et par steg mot universitet.

1. Hva kjennetegner en positiv IOD?
2. Hva viser et SST-anomalikart som et vanlig temperaturkart ikke viser?
3. Hvorfor veller kaldt vann opp i øst under positiv IOD?
4. Hvilke to år er de sterkeste positive DMI-toppene i NOAA-serien siden 1961?

Kildeliste

APA 7th. Henvisninger i teksten, for eksempel (Gerlach, 2011), peker hit. Offentlige etater og fagfellevurderte artikler er brukt foran populariserte sammendrag.

Australian Bureau of Meteorology. (u.å.). Indian Ocean Dipole (IOD). https://www.bom.gov.au/climate/iod/
Barthel, K. (2021). Ekmantransport. https://snl.no/ekmantransport
Hu, S., & Fedorov, A. V. (2019). Indian Ocean warming can strengthen the Atlantic meridional overturning circulation. Nature Climate Change, 9(10), 747–751. https://doi.org/10.1038/s41558-019-0566-4
National Aeronautics and Space Administration. (2006). El Niño and rainfall. https://earthobservatory.nasa.gov/images/7247/el-nino-and-rainfall
National Aeronautics and Space Administration. (2019a, 7. november). Spate of cyclones in the North Indian Ocean. https://earthobservatory.nasa.gov/images/145841/spate-of-cyclones-in-the-north-indian-ocean
National Aeronautics and Space Administration. (2019b, 13. desember). Fires take a toll on Australian forests. https://earthobservatory.nasa.gov/images/145998/fires-take-a-toll-on-australian-forests
National Oceanic and Atmospheric Administration. (u.å.). Dipole Mode Index (DMI) monthly time-series. https://psl.noaa.gov/data/timeseries/month/DMI/
Saji, N. H., Goswami, B. N., Vinayachandran, P. N., & Yamagata, T. (1999). A dipole mode in the tropical Indian Ocean. Nature, 401(6751), 360–363. https://doi.org/10.1038/43854
Webster, P. J., Moore, A. M., Loschnigg, J. P., & Leben, R. R. (1999). Coupled ocean–atmosphere dynamics in the Indian Ocean during 1997–98. Nature, 401(6751), 356–360. https://doi.org/10.1038/43848