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엘니뇨 남방진동

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목차

1. 개요

엘니뇨 남방진동(ENSO)은 중립, 엘니뇨, 라니냐의 세 단계를 주기적으로 반복하는 기후 현상이다. 워커 순환의 변화와 연관되어 있으며, 동태평양과 서태평양 간의 해수면 온도 및 대기압 변화를 특징으로 한다. 엘니뇨는 동태평양 해수면 온도 상승, 라니냐는 하강을 보이며, 이로 인해 전 세계적인 기상 이변이 발생한다. 남방진동 지수(SOI)를 통해 ENSO의 강도를 측정하며, 다양한 감시 및 예측 시스템을 통해 ENSO의 상태를 파악한다. ENSO는 농업, 수산업, 경제, 사회, 생태계에 광범위한 영향을 미치며, 지구 온난화와도 관련이 있다.

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엘니뇨 남방진동
개요
현상
엘니뇨엘니뇨
라니냐라니냐
남방 진동남방 진동
특징
주기비정기적 (2~7년)
영향전 세계적인 기후 변동
원인
해양 및 대기 상호 작용열대 태평양의 해수면 온도 변화와 대기압 변화의 결합
관측
지표해수면 온도
대기압 (남방 진동 지수)
영향
기온 및 강수량 변화지역별로 상이 (자세한 내용은 이미지 참조)
예측
활용계절별 기후 예측, 농업, 어업, 재해 대비 등
관련 기구
국제기후 예측 센터 (미국 해양대기청)
기상청
추가 정보
관련 용어열대 태평양
워커 순환

2. 워커 순환과 남방진동

평균 해수면 기압과 상관관계가 있는 남방진동 지수


남방진동은 엘니뇨의 대기 부분으로, 동태평양과 서태평양의 표면 대기압 변화를 가리킨다. 남방진동의 세기는 남방진동 지수(Southern Oscillation Index영어, SOI)로 측정하는데, 이는 태평양의 타히티섬과 인도양의 다윈의 표면 대기압 차이를 토대로 계산한다.[313]

구분남방진동 지수 (SOI)타히티 기압다윈 기압현상
엘니뇨 시음수 (-)저기압고기압동태평양에 따듯한 해수, 태평양 무역풍 세기 감소, 오스트레일리아 북부 및 동부 강수량 감소
라니냐 시양수 (+)고기압저기압동태평양에 차가운 해수, 태평양 무역풍 세기 증가, 엘니뇨와 반대 현상



따듯한 물 위에서 대류가 더 활발히 일어나기 때문에, 따듯한 물 위에는 저기압, 차가운 물 위에는 고기압이 형성되는 경향이 있다. 엘니뇨는 동태평양에 따듯한 물이 남아 있는 현상이므로, 태평양의 무역풍 세기가 감소하여 오스트레일리아 북부 및 동부의 강수량이 감소한다. 라니냐는 이와 반대로 동태평양에 차가운 물이 남아 있는 현상이므로, 태평양의 무역풍 세기가 증가하여 엘니뇨와 반대 현상이 발생한다.

남방진동 지수는 기록이 1800년대까지 거슬러 올라간다는 장점이 있지만, 타히티섬과 다윈 모두 적도 남쪽에 위치하여 두 지점의 기압 차이와 엘니뇨 남방진동과의 상호관계가 그리 크지 않다는 단점이 있다.[314] 이를 극복하기 위해 1949년에 적도 남방진동 지수(Equatorial Southern Oscillation Index영어, EQSOI)를 새로 만들었는데,[314][315] 이 지수는 인도네시아와 남아메리카 해안에 측정 지점을 하나씩 더 설치하여 기압을 측정한다.[314]

해양 온도와 무역풍 세기 사이의 밀접한 관계는 1969년 야코브 비에르크네스에 의해 처음 밝혀졌다. 비에르크네스는 양의 되먹임 시스템인 ENSO가 기후 시스템의 한 요소(해양 또는 대기)의 관련 변화가 다른 요소의 변화를 강화하는 경향이 있다고 가정했다.[23] 엘니뇨 동안 태평양의 해양 온도 대비 감소는 무역풍 약화를 초래하여 엘니뇨 상태를 더욱 강화하는데, 이 과정을 ''비에르크네스 되먹임''이라고 한다.[24] 해양과 대기의 이러한 관련 변화는 종종 함께 발생하지만, 대기의 상태는 해양의 상태와 다른 ENSO 위상과 유사할 수 있다.[22] 이들의 상태가 밀접하게 연결되어 있기 때문에, ENSO의 변동은 반드시 한쪽의 초기 변화가 아닌 해양과 대기 모두의 변화에서 비롯될 수 있다.[25][24]

2. 1. 워커 순환

남방진동의 준평형 및 라니냐 단계의 도표. 워커 순환은 표면에서 동풍인 무역풍이 태양에 의해 가열된 해수와 공기를 서쪽으로 옮기는 형태로 나타난다. 서태평양은 동태평양에 비해 따듯하고, 습도가 높으며, 저기압을 띈다. 습도는 태풍이나 뇌우 등으로 방출된다. 해양의 수면은 이 현상으로 인해 서태평양에서 60 cm 가량 더 높다. 해수와 공기는 다시 냉각되고, 공기는 더 건조해진 채로 동태평양으로 돌아간다. 엘니뇨는 이 순환이 붕괴되어 동태평양에 따듯한 해수와 습한 공기가 존재하는 상태이다.


워커 순환은 동태평양에 형성되는 고기압과 서태평양 인도네시아에 형성되는 저기압에 따른 기압 경도력에 의해 발생한다.[289] 인도양에서는 북반구의 여름에 서풍에 의해, 태평양과 대서양에서는 동풍에 의해 형성되며, 이로 인해 세 대양의 기온 구조는 극적인 비대칭을 보인다. 태평양과 대서양에서는 북반구의 여름에 동쪽 전반의 해수면 온도가 낮으나, 인도양에서는 서쪽에서만 온도가 낮다.[289] 해수면 온도의 차이로 인해, 수온약층의 깊이에도 차이가 발생한다.[290]

워커 순환의 변화는 지표면 온도의 변화와 맞추어 일어난다. 계절의 변화처럼 외부 요인도 있지만, 해양과 대기의 자체 피드백 효과도 있는데, 예를 들어 동풍이 불면 동쪽의 해수면 온도가 감소하므로 기온 차이가 증가해 바람의 세기가 강해진다. 이러한 변칙적 현상에 의해 적도에서의 용승이 촉진되어 수온약층이 상승한다. 만약 지구의 기후가 적도를 기준으로 대칭이었다면, 적도를 통과하는 바람은 없었을 것이며, 현재 관측되는 것과 비교해 냉각 현상이 약하고 구조 또한 달랐을 것이다.[291]

엘니뇨가 일어나지 않는 시기에는, 워커 순환이 태양에 의해 가열된 해수와 공기를 무역풍을 통해 서쪽으로 이동시키는 형태로 나타나며, 페루와 에콰도르 해안에서 차갑고 영양 염류가 풍부한 해수를 표면으로 용승시켜, 어업량을 증가시킨다.[292]

서태평양 지역은 동태평양에 비해 따듯하고, 습도가 높으며, 저기압을 띈다. 습도는 태풍이나 뇌우 등으로 방출된다. 워커 순환으로 인해, 서태평양의 수면은 동태평양에 비해 60cm 가량 더 높다.[293][294][295][296]

평균적으로, 해수면 온도는 열대 동태평양에서 열대 서태평양보다 약 8°C에서 10°C 더 차갑다. 해수면 온도(SST)는 호주 북동쪽 서태평양에서 평균 약 28°C에서 30°C이다. 남아메리카 서해안의 동태평양 SST는 20°C에 더 가깝다. 적도 부근의 강한 무역풍은 동태평양에서 물을 밀어내 서태평양으로 이동시킨다.[20] 이 물은 적도를 따라 서쪽으로 이동하면서 태양에 의해 서서히 따뜻해진다.[21] 인도네시아 근처의 해수면은 서태평양의 물 축적 때문에 페루 근처보다 일반적으로 약 약 0.46m 더 높다.[18] 열수층, 즉 해수면 근처의 따뜻한 물과 심해의 차가운 물 사이의 전이 구역은 이 물 축적으로 인해 서태평양에서 아래로 밀려난다.[18]

해양 수주의 총 무게는 서태평양과 동태평양에서 거의 동일하다. 상층 해양의 따뜻한 물은 차가운 심해보다 약간 밀도가 낮기 때문에 서태평양의 더 두꺼운 따뜻한 물층은 열수층이 더 깊어야 함을 의미한다. 무게의 차이는 깊은 물의 반류를 구동할 만큼 충분해야 한다.[17] 결과적으로 열수층은 열대 태평양을 가로질러 기울어져 있으며, 서태평양에서는 평균 약 약 137.16m 깊이에서 동태평양에서는 약 약 27.43m 깊이로 상승한다.[18]

차가운 심해수는 동태평양에서 표면으로 나가는 물을 대신하며, 용승이라는 과정을 통해 해수면으로 상승한다.[20][21] 남아메리카 서해안을 따라, 해수면 근처의 물은 무역풍과 코리올리 효과의 조합으로 인해 서쪽으로 밀려난다. 이 과정은 에크만 수송이라고 한다. 해양의 더 깊은 곳에서 온 더 차가운 물이 대륙 가장자리를 따라 올라와 표면 근처의 물을 대체한다.[19] 이 과정은 열수층이 해수면에 더 가깝기 때문에 동태평양을 냉각시키며, 심해의 차가운 물과 해수면 사이에 비교적 적은 분리가 남는다.[18] 또한 북쪽으로 흐르는 훔볼트 해류는 남극해에서 열대 지방의 동태평양으로 더 차가운 물을 운반한다.[20] 훔볼트 해류와 용승의 조합은 페루 해안에서 떨어진 더 차가운 해양 수역을 유지한다.[20][21] 서태평양은 차가운 해류가 부족하고 일반적으로 동태평양보다 무역풍이 약해 용승이 적기 때문에 서태평양은 더 따뜻한 온도에 도달할 수 있다. 이 더 따뜻한 물은 대기 대류를 위한 에너지를 제공한다. 결과적으로 따뜻한 서태평양은 평균적으로 차가운 동태평양보다 구름과 강우량이 더 많다.[20]

엘니뇨 남방 진동(ENSO)은 열대 태평양 해양 및 대기 조건의 준주기성 변화를 설명한다.[20] 이러한 변화는 지구 대부분의 날씨 패턴에 영향을 미친다.[21] 열대 태평양은 대기 및 해양 조건에 따라 ENSO의 세 가지 상태("단계"라고도 함) 중 하나에 있다고 한다.[22] 열대 태평양이 대략 평균 조건을 반영할 때 ENSO의 상태는 "중립" 단계에 있다고 한다. 그러나 열대 태평양은 이러한 평균 조건에서 벗어나는 일시적인 변화를 경험한다. 무역풍이 평균보다 약하면 동태평양의 용승 효과와 따뜻한 해수면 물의 서태평양 유입이 감소한다. 이것은 서태평양을 더 차갑게 하고 동태평양을 더 따뜻하게 하여 구름과 강우량이 동태평양으로 이동하게 한다. 이러한 상황을 엘니뇨라고 한다. 무역풍이 평균보다 강하면 반대 현상이 발생하여 서태평양은 더 따뜻해지고 동태평양은 더 차가워진다. 이러한 상황을 라니냐라고 하며 서태평양의 구름과 강우량 증가와 관련이 있다.[20]

엘니뇨 남방 진동(ENSO)의 세 가지 단계는 워커 순환과 관련이 있으며, 워커 순환은 20세기 초 남방 진동을 발견한 길버트 워커의 이름을 따서 명명되었다. 워커 순환은 태평양 적도 부근에서 동서 방향으로 순환하는 대기 순환이다. 상승하는 공기는 높은 해수면 온도, 대류 및 강수량과 관련이 있는 반면, 하강 기류는 동쪽의 더 낮은 해수면 온도에서 발생한다. 엘니뇨 기간 동안 해수면 온도가 변함에 따라 워커 순환도 변화한다. 동태평양 열대 지역의 온난화는 하강 기류를 약화시키거나 역전시키고, 서쪽의 더 시원한 조건은 강수량 감소와 하강 기류를 유발하므로 워커 순환은 먼저 약화되고 역전될 수 있다.[28]

2. 2. 남방진동

남방진동은 엘니뇨의 대기 부분으로, 동태평양과 서태평양의 해면 기압 변화를 가리킨다. 남방진동의 세기는 남방진동 지수(SOI)로 측정하는데, 타히티섬과 다윈의 해면 기압 차이를 토대로 계산한다.[313]

구분남방진동 지수 (SOI)타히티 기압다윈 기압현상
엘니뇨 시음수 (-)저기압고기압동태평양에 따듯한 해수, 태평양 무역풍 세기 감소, 오스트레일리아 북부 및 동부 강수량 감소
라니냐 시양수 (+)고기압저기압동태평양에 차가운 해수, 태평양 무역풍 세기 증가, 엘니뇨와 반대 현상



따듯한 물 위에서 더 대류가 활발히 일어나기 때문에, 따듯한 물 위에서 저기압, 차가운 물 위에서 고기압이 형성되는 경향이 있다.

남방진동 지수는 기록이 1800년대까지 거슬러 올라간다는 장점이 있지만, 타히티섬과 다윈 모두 적도 남쪽에 위치하여 있다는 점에서, 두 지점의 기압 차이와 엘니뇨 남방진동과의 상호관계가 그리 크지 않다는 단점이 있다.[314] 이를 극복하기 위해 1949년에 적도 남방진동 지수(EQSOI)를 새로 만들었는데,[314][315] 이 지수는 인도네시아와 남아메리카 해안에 측정 지점을 하나씩 더 설치하여 기압을 측정한다.[314]

3. 엘니뇨와 라니냐

엘니뇨 남방진동(ENSO)은 엘니뇨, 라니냐, 중립의 세 가지 단계를 주기적으로 반복하는 하나의 기상 현상이다.[286] 엘니뇨와 라니냐는 해양과 대기 모두에 특정 변화가 있어야 발생한다.[286]

현재의 엘니뇨 남방진동 단계를 결정하기 위해 해수면 온도를 감시하고 있는 '니뇨 지역'.


엘니뇨는 스페인어로 '남자아이'를, 라니냐는 '여자아이'를 뜻한다. 엘니뇨라는 용어는 원래 페루와 에콰도르 해안에서 크리스마스 무렵에 발생하는 약한 해류를 지칭했다.[10] 그러나 시간이 지나면서 엘니뇨는 엘니뇨-남방 진동(ENSO)의 온난 위상을, 라니냐는 냉각 위상을 지칭하게 되었다.[11][12]

미국 해양대기청(NOAA)은 하와이 남동쪽 약 3,000km 지점(서경 120~170도, 위도 5도)의 니뇨 3.4 지역을 감시한다. 3개월간 평균 해수면 온도가 평년보다 0.5℃ 이상이면 엘니뇨, 0.5℃ 이하면 라니냐로 판단한다.[297] 영국 기상청도 수개월 평균을 계산하여 엘니뇨 남방진동 단계를 결정한다.[298] 이러한 가열 또는 냉각 상태가 7~9개월 지속되면 '조건', 그 이상 지속되면 '사건'으로 분류한다.[299]

엘니뇨와 라니냐는 해수면 온도 변화뿐만 아니라 기압 변화에도 영향을 미친다. 엘니뇨 시기에는 인도네시아와 서태평양 상공의 기압이 높아지고 동태평양 상공의 기압이 낮아지는 반면, 라니냐 시기에는 그 반대 현상이 나타난다.[15]

평상시에는 훔볼트 해류가 남아메리카 대륙 해안선을 따라 남극해의 차가운 해수를 적도로 운반하며, 페루 앞바다에서 용승하는 해수와 합쳐져 냉각 효과가 강화된다.[287][288] 무역풍은 적도를 따라 불며 동태평양의 해류를 형성하고, 용승을 통해 표면을 냉각시킨다.[288] 차가운 해수는 적도를 따라 이동하며 태양열을 받아 서서히 가열되어, 서태평양 해수면 온도는 동태평양보다 8°C에서 10°C 가량 높다.[287] 따뜻한 바다는 대류를 촉진하여 구름 형성과 강우를 일으킨다.[288] 엘니뇨 시기에는 동태평양에서 차가운 해수가 사라져 서태평양 수준으로 수온이 높아진다.[287]

3. 1. 중립 단계

엘니뇨 남방진동(ENSO)의 중립 단계는 해수면 온도, 강수량, 바람 등이 평균적인 상태를 유지하는 시기이다. 이 단계는 엘니뇨나 라니냐와 같이 따뜻하거나 차가운 단계 사이의 전이 단계로 볼 수 있다.[300]

적도 부근 태평양의 평균 해수면 온도


중립 단계에서는 적도 부근 태평양의 해수면 온도가 평년과 비교하여 ±0.5°C 이내의 변동을 보인다.[300] 관측 기록의 প্রায় 절반 정도가 중립 단계에 해당하며,[301] 이 시기에는 북대서양 진동이나 태평양-북아메리카 원격상관 패턴과 같은 다른 기후 변동 요인이 더 큰 영향을 미치기도 한다.[302]

3. 2. 엘니뇨

엘니뇨(El niñoes)는 '어린 남자아이'라는 뜻으로, 대문자로 표기하면(El Niñoes) 아기 예수를 가리킨다. 이는 남아메리카 근처 태평양의 주기적인 해수면 온도 상승 현상이 보통 크리스마스 무렵에 발견되었기 때문이다.[304] 원래 엘니뇨라는 용어는 페루와 에콰도르 해안을 따라 크리스마스 무렵에 남쪽으로 흐르는 약한 해류를 지칭했다.[10]

엘니뇨가 발생하면 서태평양의 기압은 상승하게 된다.[283][305] 엘니뇨 현상이 발생하는 이유는 아직 연구가 이루어지고 있다. 엘니뇨 시기에는 동태평양에서 차가운 해수가 사라져, 서태평양 수준으로 수온이 높아진다.[287]

미국 해양대기청에서는 하와이에서 남동쪽으로 약 3,000 km 가량 떨어져 있는, 서경 120 ~ 170도, 너비 위도 5도만큼인 니뇨 3.4 지역을 감시하고 있다. 3달 간의 해수면 온도를 평균하여, 만약 해수면 온도가 해당 지역에서 평시의 0.5 °C 이상이면 엘니뇨, 0.5 °C 이하면 라니냐가 진행 중인 것으로 본다.[297]

엘니뇨가 일어나지 않는 시기에는, 워커 순환이 태양에 의해 가열된 해수와 공기를 무역풍을 통해 서쪽으로 이동시키는 형태로 나타나며, 페루와 에콰도르 해안에서 차갑고 영양 염류가 풍부한 해수를 표면으로 용승시켜, 어업량을 증가시킨다.[292] 워커 순환이 약해지거나 방향이 반전되면, 남아메리카 해안에 차가운 물이 거의 용승되지 않아 해수면 온도가 평시보다 따듯해지게 된다.[303]

엘니뇨 현상(El Niño eventes)은 중부・동부 태평양의 적도 부근에서 해수면 온도가 1년 이상 상승하는 현상을 말한다. 1950년대 이후, 수년에 한 번 이 해수면 온도 상승 현상이 3월 이후에도 지속되어 태평양 광범위하게 영향을 미치는 것이 밝혀졌다. 이를 "엘니뇨 현상(El Niño event)"이라고 부른다.

태평양에서는 통상 무역풍 (동풍)이 불어, 이로 인해 적도에서 데워진 해수가 태평양 서부로 밀려나지만, 그 대신 태평양 동부에는 차가운 해수가 솟아오르는데, 이를 용승류라고 한다. 엘니뇨가 발생하면 이 따뜻한 해수를 밀어내는 무역풍이 약해지고, 따뜻한 해수가 동태평양으로 되돌아가 해수 온도가 상승한다.

엘니뇨 현상이 발생하면 동태평양 적도 지역의 해수면 온도가 평년에 비해 1~2°C영어 전후 상승한다. 때로는 대폭적인 상승을 보이기도 하는데, 1997년 - 1998년에 걸쳐 발생한 20세기 최대 규모의 엘니뇨에서는, 엘니뇨 감시 해역에서 최대 3.6°C영어 상승했다.

엘니뇨에 따른 해수면 온도 변화는 먼저 그 해역의 대기 온도에 영향을 미치고, 그것이 기압 변화로 나타나 대기의 흐름을 바꾸어, 날씨를 바꾸는 식으로 전 세계에 파급된다. 대기와 해양이 밀접하게 관련되어 발생하는 현상을 '''대기・해양 상호 작용'''이라고 하며, 어떤 지점의 기압이나 온도가 원격지 간에 조화롭게 변화하는 현상을 '''텔레커넥션'''이라고 한다.[252]

엘니뇨·라니냐 각각의 발생 사례를 보면, 최근에는 각각 약 4년마다 발생하며, 한 번 발생하면 1년에서 1년 반 동안 지속된다. 엘니뇨와 라니냐는 번갈아 발생하는 경우가 많다. 엘니뇨·라니냐 현상의 세계 공통 정의는 없으며, 각 기상 기관 등이 정한 여러 정의가 존재한다. 그중에서도 일본 기상청과 미국 해양대기청의 정의가 각국 연구자들 사이에서 학술적으로 널리 사용되고 있다.

3. 3. 라니냐

라니냐(La Niñaes)는 엘니뇨 남방진동 기후 변동의 일부로, 엘니뇨에 반대되는 해양-대기 현상이다. 라니냐는 '어린 여자아이'라는 뜻으로, 엘니뇨('어린 남자아이'라는 뜻)에서 유래하였다.[306] 과거에는 안티-엘니뇨[13] 또는 엘비에호(늙은이라는 뜻)[14]라고도 불렸다.

워커 순환이 강해지면, 용승량이 증가하여 동태평양 해수면 온도가 감소한다. 라니냐 발생 시 동태평양 수온은 평상시보다 3~5°C가량 낮아진다.[306]

동태평양 열대 해역의 극심한 해수면 온도(SST) 이상 현상을 보여주는 1997–98년 엘니뇨 현상 루프


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최근 강한 엘니뇨가 관측된 1997년 12월 해수면 온도 (동태평양 적도 부근 해수 온도: 평년보다 5 이상 상승)


1876년~2024년 남방 진동 지수 시계열 (남방 진동: 엘니뇨의 대기 구성 요소, 열대 동부-서부 태평양 해역 간 해면 기압 진동)


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국가별 엘니뇨/라니냐 시작 기준은 필요에 따라 다르다.[307] 대한민국 기상청은 니뇨 3.4 지역 평균 수온이 5개월 이상 평균치보다 0.5°C 이상/이하일 때,[308] 일본 기상청은 니뇨 3 지역 평균 수온이 6개월 이상 평균치보다 0.5°C 이상/이하일 때 엘니뇨/라니냐로 정의한다.[309]

'''라니냐 현상'''(La Niñaes)은 동태평양 적도 부근 해수면 온도가 낮아지는 현상으로, 엘니뇨 현상과 반대된다.

라니냐는 스페인어로 "여자아이"를 의미하며,[253] "엘니뇨(El Niño)"의 반대 의미로 "안티 엘니뇨(Anti-El Niño)"라고도 불렸으나, "적그리스도"를 연상시켜 남자아이 반대인 "여자아이(La Niña)"로 불리게 되었다.

동태평양 적도역은 평년에도 서태평양, 대서양 등에 비해 해수면 온도가 낮다. 라니냐 시기에는 동태평양 적도역에서 차가운 해수 용승이 강해져 수온이 낮아지고, 수온 약층의 얕은 냉수 해역이 적도를 따라 서쪽으로 확대되어 동서 온도 차가 커진다.

엘니뇨처럼 전 세계에 영향을 미쳐 이상 기후의 원인이 된다. 엘니뇨 시기와 정반대 이상 기후가 나타나는 경우가 많다. (예: 엘니뇨로 폭우가 내리는 아마존은 라니냐 시기 강수량 감소, 가뭄 발생) 발생 지역인 태평양 적도역에서는 뚜렷하지만, 그 외 지역은 해당되지 않는 경우도 많다. 엘니뇨 종료 반동으로 발생하는 경우도 있다.

엘니뇨와 라니냐는 표리 관계이지만, 몇 가지 차이점이 있다.

  • 역학적 메커니즘에 의해 라니냐의 해수면 온도 저하는 엘니뇨의 해수면 온도 상승만큼 강하지 않다.
  • 엘니뇨 다음 해 라니냐가 나타나는 경우가 많지만, 라니냐는 장기간(2~3년) 지속되는 경우가 많다.


엘니뇨 현상과 라니냐 현상은 동전 앞뒷면처럼 밀접한 관계이며, 분리해서 생각할 수 없다. 엘니뇨와 라니냐는 해양-대기 상호작용에 의해 발생하며, 태평양 적도 부근 대기-해양의 엘니뇨-남방 진동(ENSO)이라는 연동 시스템 안에서 변동을 반복하는 현상으로 여겨진다.

최근 엘니뇨·라니냐는 각각 약 4년마다 발생, 1년~1년 반 동안 지속된다. 엘니뇨와 라니냐는 번갈아 발생하는 경우가 많지만, 간격을 두고 발생하거나 2번 이상 연속 발생하기도 한다. 1980년대 후반 이후 지연 진동자 이론 등 번갈아 발생하는 메커니즘 가설이 제안, 관측 데이터 분석 등으로 검증되고 있다.

엘니뇨·라니냐 현상의 세계 공통 정의는 없으며, 각 기상 기관 등이 정한 여러 정의가 존재한다. 일본 기상청과 미국 해양대기청 정의가 각국 연구자 사이에서 학술적으로 널리 사용된다.

엘니뇨나 라니냐가 발생하지 않는 평상시 상태는 "아무것도 없는"이라는 뜻의 스페인어 라나다(La Nada)라고 표현하기도 하지만, 스페인어권에서도 거의 사용되지 않으며 일본에서도 들을 기회가 많지 않다.

엘니뇨·라니냐는 장기 예보에서 큰 교란 원인이 된다. 혹서 예상에도 갑자기 냉해가 되는 등 예상 빗나감의 원인이 되므로, 예측은 예보 정확도 향상에 필수적이다. (호주 국립 대학교 글로브 박사, Nature, 1998년)

  • 1396년
  • 1685-1688년
  • 1789-1793년
  • 1877-1879년

엘니뇨와 라니냐 발생 시 세계 각지에서 평상시와 다른 경향의 기상이 나타난다. 단, 태평양 열대역에서는 ENSO와 날씨 상관관계가 높지만, 다른 지역은 다른 요인 영향도 크기 때문에 반드시 아래와 같다고 단정할 수 없다. 일본은 인도양 전역 승온·다이폴 모드 현상(IOD) 등 인도양 해수 온도 이상, 북극 진동(AO) 영향이 크고, 유럽은 AO, 북대서양 진동(NAO) 영향이 크므로, 날씨 경향은 종합적 판단이 필요하다. 복합 요인에 의한 날씨 변화 예측을 위해 날씨 패턴 해명, 기후 모델 개량이 이루어지고 있다.

3. 4. 전이 단계

엘니뇨나 라니냐가 시작되거나 끝나는 단계를 전이 단계라고 하며, 이는 원격상관에 의해 전 세계적으로 기상에 영향을 줄 수 있다. 흔히 이 현상을 전이 니뇨(Trans-Niño|전이 니뇨영어)라고 부르며, http://www.cgd.ucar.edu/cas/catalog/climind/TNI_N34/ 전이 니뇨 지수 (TNI)로 측정하고 있다.[310] 이 시기에는 대표적으로 미국 북서부에서 강수량이 증가하고,[311] 북아메리카 인근에서 토네이도의 발생이 증가한다.[312]

4. 엘니뇨 남방진동의 다양성

통상적인 엘니뇨 남방진동은 동태평양의 해수면 온도 변화와 관련이 있다.[357] 1990년대와 2000년대에는 일반적인 온도 변화 지역(니뇨 1 및 니뇨 2)의 온도는 그대로이나, 중태평양(니뇨 3.4)의 온도만 상승하는 현상이 관측되었는데,[358] 이를 중태평양 엘니뇨 남방진동(CP ENSO영어),[357] 날짜 변경선 엘니뇨 남방진동, 모도키 엘니뇨 남방진동이라고 부른다.[359][360]

이러한 중태평양 엘니뇨/라니냐 (모도키) 현상은 일반적인 엘니뇨/라니냐와 다른 영향을 미친다. 중태평양 엘니뇨는 대서양의 허리케인 발생 빈도를 늘리고,[362] 중태평양 라니냐는 오스트레일리아 북서부와 머레이 달링 분지의 강수량을 증가시킨다.[363] 벵골만의 열대 저기압 빈도는 늘어나지만 인도양 전체의 폭풍 빈도는 감소한다.[364]

모도키 엘니뇨 남방진동은 최근에 발견되었기 때문에, 일부 과학자들은 지구 온난화와의 연관성을 제기하지만,[365] 가장 오래된 인공위성 자료가 1979년 자료뿐이어서 확실한 상관관계는 아직 밝혀지지 않았다. 기후 변화가 엘니뇨 남방진동에 미치는 영향에 대한 정설은 현재 존재하지 않는다.[348]

엘니뇨와 라니냐는 서로 밀접하게 연관되어 있으며, 해양과 대기의 상호작용에 의해 발생하는 것으로 알려져 있다. 약 4년 주기로 발생하며, 한 번 발생하면 1년에서 1년 반 동안 지속되는 경향이 있다.

NOAA가 정리한 엘니뇨 시 겨울(상단)·여름(하단)의 기상 특징도


엘니뇨 발생 시, 필리핀, 인도네시아 등 서태평양 적도역의 해수면 온도가 낮아져 대류 활동이 약해진다. 이로 인해 태평양 고기압이 약화되고, 일본에서는 저온, 흐림, 다우 등의 현상이 나타나는 경향이 있다.[268][269] 겨울에는 알류샨 저기압이 강화되어 일본에 한파가 오기 어려워지고, 따뜻한 겨울이 되는 경향이 있다.[268][269]

엘니뇨 현상 국가 연구 담당 다부처 위원회(ENFEN)는 남아메리카 해안, 특히 페루와 에콰도르에 집중되는 해수면 온도 이상 현상을 ENSO Costero(코스테로) 또는 ENSO Oriental(오리엔탈)로 명명했다.[92][93] 이 현상은 국지적인 영향을 미치며, 에콰도르 해안과 페루 북부 등에 강수량 증가, 칠레 북부 해안의 기온 상승 등을 유발한다.[92][97]

4. 1. 중태평양 엘니뇨/라니냐 (모도키)

1990년대와 2000년대에 걸쳐 엘니뇨 남방진동(ENSO) 조건의 변동이 관찰되었는데, 일반적인 엘니뇨/라니냐 현상과 달리 중태평양(니뇨 3.4)에서 해수면 온도 이상 현상이 두드러지게 나타났다.[64] 이러한 현상은 중태평양(CP) ENSO,[63] "날짜 변경선 ENSO" (이상 현상이 날짜 변경선 근처에서 발생하기 때문), 또는 ENSO "모도키" (일본어로 "유사하지만 다른"을 의미)라고 불린다.[65][66]

엘니뇨 모도키는 대서양에서 더 많은 허리케인을 발생시키는 경향이 있다.[68] 반면, 라니냐 모도키는 호주 북서부와 머레이-달링 분지 북부 지역에 강수량을 증가시키며,[69] 벵골만의 사이클론 폭풍 빈도를 증가시키지만, 인도양 전체에서 심각한 폭풍 발생은 감소시킨다.[70]

최초로 중태평양에서 시작하여 동쪽으로 이동한 엘니뇨는 1986년에 기록되었다.[71] 이후 1986–87, 1991–92, 1994–95, 2002–03, 2004–05, 2009–10년에 중태평양 엘니뇨가 발생했다.[72] 또한 1957–59,[73] 1963–64, 1965–66, 1968–70, 1977–78, 1979–80년에도 모도키 현상이 나타났다.[74][75] 일부 자료에서는 2006-07년과 2014-16년 엘니뇨도 중태평양 엘니뇨로 분류한다.[76][77] 라니냐 모도키는 1973–1974, 1975–1976, 1983–1984, 1988–1989, 1998–1999, 2000–2001, 2008–2009, 2010–2011, 2016–2017년에 발생했다.[78][79]

ENSO 모도키가 지구 온난화와 관련이 있다는 주장이 제기되기도 한다.[80] 그러나 1979년 이후의 위성 데이터를 통해 상관관계를 찾고 과거 엘니뇨 사례를 연구하기 위한 추가 연구가 필요하다. 기후 변화가 ENSO에 미치는 영향에 대한 과학적 합의는 아직 이루어지지 않았다.[112]

일부 연구에서는 라니냐와 유사한 변동을 식별할 수 없었지만,[90] 다른 자료에서는 중태평양의 더 차가운 해수와 동부 및 서부 태평양의 평균 또는 더 따뜻한 수온을 보이는 라니냐 변동을 식별하고, 기존 라니냐와 반대 방향으로 가는 동태평양 해류를 보여주기도 한다.[65][66][91]

4. 2. 연안 엘니뇨/라니냐 (코스테로)

페루의 엘니뇨 현상 국가 연구 담당 다부처 위원회(ENFEN)가 명명한[92] ENSO Costero(코스테로) 또는 ENSO Oriental(오리엔탈)은 해수면 온도 이상 현상이 주로 남미 해안, 특히 페루와 에콰도르에 집중되는 현상을 가리킨다.[93] 이 현상의 발생에는 여러 요인이 작용할 수 있으며,[94] 때로는 더 큰 EP ENSO 현상을 동반하거나, 그에 의해 동반되기도 하고,[95] Modoki(모도키) 변동과 함께 다른 니뇨 지역에서 관찰되는 것과 반대되는 조건을 보이기도 한다.[96]

ENSO Costero 현상은 일반적으로 더 국지적인 영향을 나타낸다. 온난기에는 에콰도르 해안, 페루 북부 및 아마존 열대 우림 지역의 강수량 증가, 칠레 북부 해안의 기온 상승을 유발하고,[92][97] 한랭기에는 페루 해안의 가뭄, 산악 및 정글 지역의 강수량 증가 및 기온 감소를 유발한다.[98]

이 현상은 다른 유형의 현상만큼 지구 기후에 큰 영향을 미치지 않기 때문에, 다른 중요한 ENSO 특징과의 상관관계가 적고 약하며, 항상 켈빈파에 의해 유발되지도 않고,[92] 항상 비례적인 남방 진동 반응을 동반하지도 않는다.[99] 해안 니뇨 지수(ICEN)에 따르면, 강력한 엘니뇨 Costero 현상에는 1957년, 1982-83년, 1997-98년, 2015-16년이 포함되며, 라니냐 Costera 현상에는 1950년, 1954-56년, 1962년, 1964년, 1966년, 1967-68년, 1970-71년, 1975-76년, 2013년이 포함된다.[100]

5. 매든-줄리언 진동(MJO)과의 관계

5일치를 평균내 표시한, 지구 복사선의 홉뮬러 선도. 매든-줄리언 진동을 보여주고 있으며, 도표의 시간은 위에서 아래로 갈수록 증가하므로, 왼쪽 위에서 오른쪽 아래로 가는 방향이 서쪽에서 동쪽으로 이동하는 방향이다.


매든-줄리언 진동(MJO)은 1971년 미국 국립 대기 연구 센터의 로널드 매든과 폴 줄리언이 발견한 현상으로, 한 계절 내에서 30일에서 90일 사이에 나타나는 변동이다. 이는 대기 순환 사이에 이루어지는 대규모 진동이다.[316][317] 남방진동과 달리, 매든-줄리언 진동은 약 14 ~ 29 km/h의 속도로 태평양과 인도양의 따뜻한 해수면 위를 동쪽으로 이동하며 강우를 발생시킨다. 강우 발생 후에는 뇌우가 억제되는 건기가 뒤따른다. 각 주기는 약 30일에서 60일 간 지속되는데, 이 때문에 30~60일 진동이나 계절 내 진동이라고도 부른다.[318]

매든-줄리언 진동은 강한 활동 기간과 진동이 거의 없는 기간이 번갈아 나타나는 등 연간 변화가 심하다. 이러한 연간 변화는 엘니뇨 남방진동(ENSO) 주기와 일부 관련이 있다. 일반적으로 매든-줄리언 진동이 강하게 관측되면 6개월에서 12개월 후 엘니뇨가 발생하며, 엘니뇨 극대기에는 매든-줄리언 진동이 사라진다. 반대로 라니냐 시기에는 진동이 강하게 발생한다. 매든-줄리언 진동은 엘니뇨와 라니냐의 형성을 촉진할 수는 있지만, 진동 자체만으로 엘니뇨나 라니냐가 발생하지는 않는다.[319]

1982년 7월에 발생한 엘니뇨는 같은 해 5월 말 매든-줄리언 진동에 의해 발생한 켈빈파의 영향으로 급격하게 형성되었다는 관측 결과가 있다.[320] 또한, 매든-줄리언 진동과 엘니뇨 남방진동의 구조 변화는 기상에 상당한 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 매든-줄리언 진동과 관련된 서풍은 엘니뇨 발달 시기에 강해지며, 반대로 진동이 약해져 동풍이 불면 라니냐가 발달한다.[321]

6. 엘니뇨 남방진동의 영향

엘니뇨 남방진동(ENSO)은 기후 변동성 현상 중 하나로, 태평양 십년 진동, 대서양 다십년 진동과 함께 지구 기후에 큰 영향을 미친다.[5] 엘니뇨와 라니냐는 각각 지구 온난화와 냉각에 영향을 주며, 이들의 상대적 빈도에 따라 지구 온도의 변화가 나타난다.[110][111]

엘니뇨는 정상적인 기상 패턴을 교란시켜 일부 지역에는 폭풍을, 다른 지역에는 가뭄을 초래한다.[134][135] 1982-83년, 1997-98년, 2015-16년 엘니뇨 남방진동(ENSO) 현상 동안 아마존 열대 우림과 보르네오 숲에서 대규모 산불이 발생하여 숲 구조와 나무 종 구성에 급격한 변화를 가져왔다.[159] 또한, 곤충 개체수가 감소하고, 조류 및 포유류 종의 다양성이 감소하는 등 생태계 전반에 걸쳐 광범위한 영향을 미쳤다.[159] 엘니뇨는 가뭄에 강한 열대 우림에도 영향을 미쳐 묘목 사망률을 증가시키고, 장기적으로 숲 전체에 영향을 줄 수 있다.[160]

엘니뇨 남방진동은 이 외에도 경제, 사회, 생태계에도 영향을 준다.

6. 1. 전 세계 기후 영향

라니냐의 지역별 영향.


엘니뇨/라니냐는 농업이나 수산업에 의존하는 태평양 연안 개발도상국에 가장 큰 영향을 준다. 엘니뇨 발생 시 남아메리카에서는 4월부터 10월까지 페루와 에콰도르의 날씨가 매우 덥고 습해지며, 강도가 강해지면 대규모 홍수가 발생한다.[322] 라니냐 발생 시에는 말레이시아, 필리핀, 인도네시아 등 동남아시아 지역의 해수면 온도가 낮아져 이 지역에 대규모 폭우가 내린다.[323]

알래스카 등 북극 지방에서는 라니냐 발생 시 평상시보다 건조하지만, 엘니뇨 발생 시에는 특별한 변화가 없다. 엘니뇨 발생 시 폭풍우 경로가 남쪽으로 치우쳐 캘리포니아의 강우량이 증가하며,[324] 라니냐 발생 시에는 폭풍우 경로가 북쪽으로 치우쳐 북서태평양의 강우량이 증가하고, 미국 중부의 여름은 건조하고 겨울은 습하게 변한다.[325][326] 엘니뇨 발생 시 북극 제트류가 강해지고 남쪽으로 치우쳐 멕시코만의 강우량이 증가한다.[327]

엘니뇨 발생 시 하와이에서는 늦겨울부터 봄까지 평상시보다 건조하며,[328] 괌도 엘니뇨 시 습도가 낮아지지만, 열대 저기압 위험은 평상시보다 세 배 이상 높고, 강한 집중호우가 발생하기도 한다.[329] 아메리칸사모아에서는 엘니뇨 시 습도가 평상시보다 10% 높고, 라니냐 시는 10% 낮다.[330] 푸에르토리코의 강수량도 엘니뇨와 관련이 있다.[331] 라니냐 발생 시 북아메리카 태평양 해안가와 오대호 서부의 강설량이 증가한다.[332] 서아시아에서는 우기인 11월부터 4월 사이에 엘니뇨 발생 시 강수량이 증가하고, 라니냐 발생 시 강수량이 감소한다.[333][334]

엘니뇨 남방진동은 19세기 말 인도와 중국에서 발생한 홍수와 관련이 있다고 추정되지만, 기관 차원의 대비와 체계적 구호 조치를 통해 대규모 기근을 막았다고 평가된다.[335]

멕시코와 과테말라 사이의 고산 지대를 통과하는 강한 바람인 테완테페세르는 한랭전선이 전진하며 바람을 테우안테펙 지협으로 보내 바람이 가속되며 발생한다. 겨울철(10월~2월)에 주로 발생하며, 엘니뇨 발생 시 한랭전선의 침입이 활발해져 바람 세기가 더 강해진다.[336] 테완테페세르의 바람은 북풍~북동풍이며, 속도는 보통 40km/h~80km/h이고, 최대 100km/h에 이른다.[337] 이 바람은 무역풍을 가속시키고, 적도 수렴대와 만나면 뇌우 활동을 활발하게 만든다.[338] 이 효과는 몇 시간에서 6일까지 지속된다.[339]

엘니뇨 발생 시 대서양의 허리케인 활동은 감소하지만, 태평양의 사이클론 활동은 증가한다. 라니냐 발생 시에는 이와 반대 현상이 나타난다.[356]

캡션 참조


엘니뇨 남방진동(ENSO)은 기후 변동성 현상 중 하나이며, 다른 주요 현상으로는 태평양 십년 진동과 대서양 다십년 진동이 있다.[5]

라니냐는 지구 기후에 영향을 미쳐 정상적인 기상 패턴을 교란시키고, 강한 폭풍과 가뭄을 초래할 수 있다.[109] 엘니뇨는 지구 평균 표면 온도의 단기적(약 1년) 급증을, 라니냐는 단기적 냉각을 유발한다.[110] 따라서 엘니뇨와 라니냐의 상대적 빈도는 십 년 규모의 지구 온도 추세에 영향을 줄 수 있다.[111]

엘니뇨는 지구 기후에 영향을 미쳐 정상적인 기상 패턴을 교란시켜 일부 지역에서는 강한 폭풍을, 다른 지역에서는 가뭄을 초래할 수 있다.[134][135]

대부분의 열대 저기압은 아열대 고기압의 적도 쪽에 형성된 후 고기압 축을 지나 극 방향으로 이동한 후 편서풍대로 굽어 들어간다.[136] 일본과 한국 서쪽 지역은 엘니뇨와 중립 연도에 9월~11월 열대 저기압의 영향을 적게 받는 경향이 있다. 엘니뇨 해에는 아열대 고기압이 130°E 부근에 위치하는 경향이 있어 일본 열도에 유리하게 작용한다.[137]

엘니뇨 해는 대서양에서 덜 활발한 허리케인 시즌을 초래하지만, 열대 저기압 활동이 태평양으로 이동하는 경향을 보인다. 라니냐 해는 대서양에서 평균 이상의 허리케인 발달을 선호하고 태평양에서는 덜하다.[138]

대서양에서는 수직 윈드 시어가 증가하여 서풍이 강해져 열대 저기압 발생과 강화를 억제한다.[139] 또한 엘니뇨 현상 동안 대기가 더 건조하고 안정될 수 있어 열대 저기압 발생과 강화를 억제한다.[139] 동태평양 분지에서는 엘니뇨 현상이 동풍 수직 윈드 시어 감소에 기여하여 평균 이상의 허리케인 활동을 선호한다. 그러나 이 지역의 ENSO 상태의 영향은 다양할 수 있으며 배경 기후 패턴의 영향을 크게 받는다. 서태평양 분지에서는 엘니뇨 현상 동안 열대 저기압 형성 위치가 동쪽으로 이동하면서, 매년 발생하는 열대 저기압 수에는 큰 변화가 없다.[139] 이러한 변화의 결과로, 미크로네시아는 열대 저기압의 영향을 더 많이 받을 가능성이 높고, 중국은 그럴 가능성이 낮다.[137] 남태평양에서도 열대 저기압 형성 위치 변화가 발생하며, 오스트레일리아 지역보다 남태평양 분지 내에서 발생할 가능성이 더 높다.[141][139] 이로 인해 열대 저기압이 퀸즐랜드에 상륙할 가능성은 50% 감소하고, 니우에, 프랑스령 폴리네시아, 통가, 투발루, 쿡 제도와 같은 섬나라의 열대 저기압 위험이 증가한다.[141][142][143]

엘니뇨 현상은 이듬해 봄과 여름에 따뜻한 열대 북대서양과 관련이 있다.[144] 엘니뇨 현상의 약 절반은 봄철까지 지속되어 서반구 온수역이 여름에 비정상적으로 커진다.[145] 가끔 엘니뇨가 남아메리카 상공의 대서양 워커 순환에 영향을 미쳐 서부 적도 대서양 지역의 동풍 무역풍이 강화되기도 한다. 그 결과 겨울에 엘니뇨가 최고조에 달한 후 봄과 여름에 동부 적도 대서양에서 비정상적인 냉각이 발생할 수 있다.[146] 두 해양에서 동시에 발생하는 엘니뇨 유형의 사건은 기근과 관련된 심각한 몬순 강우 실패와 관련이 있다.[147]



라니냐는 12월부터 2월까지 남아프리카 지역에 평년보다 습한 기상 조건을, 적도 동아프리카 지역에는 같은 기간에 평년보다 건조한 기상 조건을 야기한다.[165]

엘니뇨가 남아프리카 강우량에 미치는 영향은 여름과 겨울 강우 지역에 따라 다르다. 겨울 강우 지역은 평년보다 더 많은 강우량을, 여름 강우 지역은 강우량이 감소하는 경향이 있다. 여름 강우 지역에 미치는 영향이 더 강하며, 강력한 엘니뇨 현상에서는 심각한 가뭄으로 이어진다.[166][167]

남아프리카 서해안과 남해안의 해수면 온도는 표면 풍력 변화를 통해 ENSO의 영향을 받는다.[168] 엘니뇨 동안에는 용승을 유발하는 남동풍이 약해져 평년보다 따뜻한 연안 해수를 유발하며, 라니냐 동안에는 동일한 바람이 더 강해져 차가운 연안 해수를 유발한다.

남극 주변 고위도 남반구에는 엘니뇨와 관련된 여러 현상이 존재한다.[169] 엘니뇨 현상은 아문센해와 벨링스하우젠해에 고기압 이상 현상을 일으켜 해빙 감소와 극쪽으로의 열 흐름 증가를 유발한다. 반대로 웨델해는 엘니뇨 동안 더 추워지고 해빙이 더 많아지는 경향이 있다. 라니냐 동안에는 정반대의 현상이 발생한다.[170]

서아시아에서는 11월~4월 우기 동안 엘니뇨 시기에는 강수량이 증가하고 라니냐 시기에는 강수량이 감소하는 경향을 보인다.[171][172]

엘니뇨 해에는 따뜻한 물이 서태평양과 인도양에서 동태평양으로 퍼져나가면서 비를 동반하여, 서태평양 지역에는 극심한 가뭄을, 동태평양 지역에는 강수를 유발한다. 싱가포르는 1869년 기록 시작 이후 2010년 2월에 가장 건조한 달을 겪었으며, 이 달에 6.3mm의 강수량만을 기록했다.[173]

라니냐 해에는 열대성 저기압의 형성과 아열대 기압 능선 위치가 서태평양으로 이동하여 중국의 상륙 위협을 증가시킨다.[174] 2008년 3월, 라니냐는 동남아시아 해수면 온도를 2°C 하락시켰다. 또한 필리핀, 인도네시아, 말레이시아에 폭우를 유발했다.[175]

대륙 대부분 지역에서 엘니뇨와 라니냐는 다른 어떤 요인보다 기후 변동성에 더 큰 영향을 미친다. 라니냐의 강도와 강수량 사이에는 강한 상관관계가 있다.[176]

엘니뇨 현상 동안 서태평양에서 멀어진 강수량의 변화는 호주 전역의 강수량이 감소할 수 있음을 의미한다.[177] 대륙 남부에서는 평균보다 따뜻한 기온이 기록될 수 있다.[177] 열대 호주에서 인도-호주 몬순의 시작이 2~6주 지연되는데, 결과적으로 북부 열대 지역의 강수량이 감소한다.[177] 엘니뇨 현상 이후, 특히 긍정적인 인도양 쌍극자 현상과 결합될 때 호주 남동부에서 심각한 산불 시즌이 발생할 위험이 더 크다.[177]

엘니뇨의 유럽에 미치는 영향은 논란의 여지가 많고 복잡하며 분석하기 어렵다.[178][179]

라니냐는 엘니뇨와 대체로 반대되는 영향을 미친다. 강수량이 미국 북부의 중서부, 북부 로키 산맥, 캘리포니아 북부, 태평양 북서부의 남부 및 동부 지역에서 평균 이상으로 나타난다.[180] 반면, 남서부 및 동남부 주와 캘리포니아 남부의 강수량은 평균 이하이다.[181] 또한, 이것은 대서양에서 평균보다 강한 허리케인이 많이 발생하고 태평양에서는 적게 발생하는 것을 가능하게 한다.

ENSO는 푸에르토리코의 강수량과 관련이 있다.[182] 엘니뇨 기간 동안에는 로키 산맥 남부와 시에라 네바다 산맥에서 평균보다 많은 강설이 있으며, 중서부와 오대호 지역에서는 평년보다 훨씬 적은 강설이 나타난다. 라니냐 기간 동안에는 태평양 북서부와 오대호 서부 지역에서 평년보다 많은 강설이 나타난다.[183]

캐나다에서는 일반적으로 라니냐가 더 춥고 눈이 많이 오는 겨울을 초래하며, 예를 들어 2007-2008년 라니냐 겨울에 캐나다 동부에서 기록적인 폭설이 내렸다.[184][185]

북아메리카에서 엘니뇨의 주요 기온 및 강수량 영향은 일반적으로 10월에서 3월 사이의 6개월 동안 발생한다.[187][188] 특히 캐나다 대부분 지역은 동부 캐나다를 제외하고 일반적으로 겨울과 봄이 평년보다 온화하며, 동부 캐나다에서는 유의미한 영향이 나타나지 않는다.[189] 미국 내에서는 이 6개월 동안 일반적으로 텍사스와 플로리다 사이의 걸프 해안 지역에서 평균보다 습한 기상 조건이 관찰되는 반면, 하와이, 오하이오 계곡, 태평양 북서부, 로키 산맥에서는 건조한 기상 조건이 관찰된다.[187]

최근 캘리포니아와 미국 남서부의 기상 현상에 대한 연구에 따르면 엘니뇨와 평균 이상의 강수량 사이에는 변동성이 있는 관계가 있으며, 이는 엘니뇨 현상의 강도 및 기타 요인에 크게 좌우된다.[187]

알래스카 북쪽에서는 라니냐 현상이 평년보다 건조한 기상 조건을 유발하는 반면, 엘니뇨 현상은 건조하거나 습한 기상 조건과 관련이 없다. 엘니뇨 현상 동안에는 보다 남쪽의 대기 흐름으로 인해 캘리포니아에서 강수량이 증가할 것으로 예상된다.[192] 라니냐 동안에는 보다 북쪽의 대기 흐름으로 인해 강수량이 태평양 북서부로 유입된다.[193] 라니냐 현상 동안에는 대기 흐름이 북쪽으로 충분히 이동하여 중서부 지역에 평년보다 습한 겨울(강설량 증가)과 덥고 건조한 여름을 가져온다.[194] ENSO의 엘니뇨 기간 동안에는 평년보다 강하고 남쪽으로 이동하는 극 제트 기류로 인해 걸프 해안과 남동부에 강수량이 증가한다.[195]

멕시코와 과테말라 산맥 사이의 격렬한 산악풍인 테우안테펙 세르는 멕시코 시에라 마드레에 형성된 고기압과 관련이 있는데, 이는 전선이 통과하면서 테우안테펙 지협을 통해 바람이 가속화되기 때문이다. 테우안테펙 세르는 주로 10월부터 2월까지 추운 계절에 한랭 전선의 영향으로 발생하며, 엘니뇨 겨울철에는 차가운 전선 침입이 더 자주 발생하기 때문에 풍속은 라니냐 해보다 엘니뇨 해에 더 크다.[196] 테우안테펙 바람은 20kn에서 45kn까지 도달하며, 드물게 100kn에 달하기도 한다.[197] 이는 해당 지역의 무역풍을 국지적으로 가속화하며, 열대 수렴대와 상호 작용할 때 뇌우 활동을 강화할 수 있다.[198] 그 영향은 몇 시간에서 6일까지 지속될 수 있다.[199]

엘니뇨 현상 동안 뉴질랜드는 여름철에 더 강하고 빈번한 서풍을 겪는 경향이 있으며, 이는 동부 해안을 따라 평년보다 건조한 조건의 위험을 높인다.[201] 그러나 북섬 산맥과 남알프스의 장벽 효과로 인해 뉴질랜드 서부 해안에는 평소보다 비가 더 많이 내린다.[201]

피지는 일반적으로 엘니뇨 기간 동안 평년보다 건조한 기후를 겪으며, 이는 섬 전체에 가뭄이 발생할 수 있다.[202] 그러나 이 섬나라에 대한 주요 영향은 엘니뇨 현상이 나타난 지 약 1년 후에 나타난다.[202] 사모아 제도 내에서는 엘니뇨 현상 동안 평균 이하의 강수량과 평년보다 높은 기온이 기록되어 섬에 가뭄과 산불이 발생할 수 있다.[203]

엘니뇨 현상이 나타나는 늦겨울과 봄에는 하와이에서 평년보다 건조한 기후가 예상될 수 있다.[204] 엘니뇨 해에 괌에서는 건기 강수량이 평년보다 적지만, 열대성 저기압의 확률은 평소보다 3배 이상 높으므로 극심한 단기 강수 현상이 발생할 수 있다.[205] 엘니뇨 현상 동안 아메리카 사모아에서는 강수량이 평균적으로 평년보다 약 10% 높고, 라니냐 현상은 강수량이 평균적으로 약 10% 낮은 것과 관련이 있습니다.[206]

엘니뇨의 영향은 남아메리카에서 직접적이고 강력하게 나타난다. 엘니뇨는 페루 북부와 에콰도르 해안에서 4월에서 10월까지 따뜻하고 매우 습한 날씨와 관련이 있으며, 이 현상이 강하거나 극심할 때마다 대규모 홍수를 유발한다.[207]

엘니뇨의 따뜻한 해수면은 그 위에 있는 뇌우에 영향을 미치기 때문에, 남아메리카 서부 해안을 포함한 동중앙 및 동부 태평양 전역에서 강수량을 증가시킨다. 엘니뇨는 페루와 에콰도르 북부 해안에서 4월에서 10월까지 따뜻하고 매우 습한 날씨와 관련이 있으며, 이 현상이 강하거나 극심할 때마다 대규모 홍수를 유발한다.[208] 2월, 3월, 4월 동안의 영향은 남아메리카 서해안을 따라 심각해질 수 있으며, 엘니뇨는 대규모 어류 개체군을 유지하는 차갑고 영양분이 풍부한 물의 용승을 감소시키고, 이는 다시 풍부한 바다새를 유지하며, 이들의 배설물은 비료 산업을 지원한다. 용승 감소는 페루 해안에서 물고기 폐사를 초래한다.[209]

엘니뇨 발생 시 남아메리카 연안 어업은 큰 피해를 입을 수 있다. 1972년 엘니뇨 이후 과도한 어획으로 1970년대 페루 어업이 붕괴되었다.[210] 1982–83년 엘니뇨 현상 동안, 고등어 및 멸치 개체수가 감소했고, 따뜻한 물에서 가리비가 증가했지만, 메로는 더 차가운 물을 따라 대륙 경사면으로 내려갔으며, 새우와 정어리는 남쪽으로 이동하여 일부 어획량은 감소하고 다른 어획량은 증가했다.[211] 변화하는 환경 조건은 어업 활동에 어려움을 초래하며, 페루산 정어리는 엘니뇨 현상 동안 칠레 지역으로 이동하기도 한다.

남부 브라질과 북부 아르헨티나 또한 엘니뇨 해에 평소보다 더 습한 기후를 경험하지만, 주로 봄과 초여름에 발생한다. 칠레 중부는 많은 강수량을 동반한 온화한 겨울을 맞이하며, 페루-볼리비아 알티플라노는 때때로 특이한 겨울 강설 현상을 겪는다. 아마존강 유역, 콜롬비아, 중앙 아메리카 일부 지역에서는 더 건조하고 더 더운 날씨가 나타난다.[212]

라니냐 기간 동안에는 가뭄이 페루와 칠레의 해안 지역에 영향을 미친다.[213] 12월부터 2월까지 브라질 북부는 평소보다 더 습하다.[213] 라니냐는 중앙 안데스 산맥에 평소보다 더 많은 강우량을 유발하고, 이는 다시 볼리비아 베니 주의 야노스 데 모호스에서 대규모 홍수를 일으킨다.[214]

6. 2. 경제적 영향

엘니뇨 현상이 여러 달 동안 지속되면, 넓은 범위의 해양 온난화와 동풍의 약화로 인해 차갑고 영양소가 풍부한 심층수의 용승이 줄어들어, 국제 시장에 의존하는 현지 어업에 심각한 경제적 타격을 줄 수 있다.[148] 특히, 자국의 농업과 어업에 의존하는 개발도상국 중에서도 태평양 연안 국가들이 엘니뇨의 영향을 가장 크게 받는다. 남아메리카 근처 태평양의 따뜻한 해수 풀은 보통 12월 말에 가장 따뜻하다.[149]

엘니뇨는 여러 국가의 상품 가격과 거시 경제에도 영향을 미친다. 강우량에 의존하는 농산물 공급을 제한하여 농업 생산량, 건설 및 서비스 활동을 감소시키고, 식량 가격을 상승시킨다. 이는 주로 수입 식량에 의존하는 상품 의존적 빈곤 국가에서 사회적 불안을 야기할 수 있다.[150] 케임브리지 대학교의 연구에 따르면, 호주, 칠레, 인도네시아, 인도, 일본, 뉴질랜드, 남아프리카 공화국 등은 엘니뇨로 인해 단기적인 경제 활동 감소를 겪는 반면, 아르헨티나, 캐나다, 멕시코, 미국 등은 엘니뇨의 영향으로 (직접적으로 또는 주요 무역 파트너로부터의 긍정적인 파급 효과를 통해 간접적으로) 이익을 얻을 수도 있다. 또한, 대부분의 국가는 엘니뇨 발생 이후 단기적으로 물가 상승 압력을 경험하며, 전 세계 에너지 및 비연료 상품 가격이 상승한다.[151] IMF는 강력한 엘니뇨가 미국의 GDP를 약 0.5% 증가시키고(주로 난방비 감소), 인도네시아의 GDP를 약 1.0% 감소시킬 수 있다고 추정한다.[152]

6. 3. 사회적 영향

엘니뇨 주기는 모기가 옮기는 말라리아, 뎅기열, 리프트 밸리 열과 같은 일부 질병의 발생률 변화와 관련이 있다.[153] 인도, 베네수엘라, 브라질, 콜롬비아에서 말라리아의 주기적 발생은 엘니뇨와 관련이 있는 것으로 밝혀졌다. 호주 뇌염(머레이 계곡 뇌염)의 발병은 라니냐 현상과 관련된 폭우와 홍수 이후 호주 남동부 온대 지역에서 발생한다. 1997-98년 엘니뇨 기간 동안 케냐 북동부와 소말리아 남부 지역의 극심한 강우량 이후 리프트 밸리 열이 심각하게 발병했다.[154] 또한, 엘니뇨 남방진동(ENSO)은 가와사키병 발생률과 일본 및 미국 서부 해안 사이의 관련이 있다.[155][156]

엘니뇨 남방진동(ENSO)은 내전과도 관련이 있을 수 있다. 컬럼비아 대학교 지구 연구소의 과학자들은 1950년부터 2004년까지의 데이터를 분석하여 엘니뇨 남방진동(ENSO)이 1950년 이후 모든 내전의 21%에서 역할을 했을 수 있으며, 엘니뇨 기간 동안 엘니뇨 남방진동(ENSO)의 영향을 받은 국가에서 연간 내전 위험이 라니냐 기간에 비해 3%에서 6%로 두 배 증가한다고 제시했다.[157][158] 다른 보고에 따르면 1950년부터 2004년까지 엘니뇨 남방 진동에 대해 175개국에서 1년간 25명 이상의 사망자를 낸 234건의 내분(절반 이상이 1,000명 이상의 전사자를 낸 것) 발생과의 상호 관계를 조사한 결과, 엘니뇨 남방진동(ENSO)의 영향을 받은 국가에서 내란 발생률은 라니냐 발생 기간에는 약 3%, 엘니뇨 발생 기간에는 그 두 배인 6%였다. 엘니뇨 남방진동(ENSO)의 영향을 받지 않은 국가에서는 항상 2%로 유지되었고, 엘니뇨는 전 세계 21%의 내분에서 그 원인 중 하나가 되었을 가능성이 있으며, 엘니뇨의 영향을 받은 국가에서는 그 비율이 30%에 달한다고 한다.[281] 더 가난한 국가일수록 악천후로 인해 혼란에 빠지기 쉬우며, 페루의 고지대나 수단 남부에서는 엘니뇨가 발생한 해부터 내분이 격화되어 장기화로 발전했다고 한다.[281][282]

6. 4. 생태학적 영향

1997년~1998년 엘니뇨 사건 이후, 태평양 해양 환경 실험실은 수온 상승으로 인한 대규모 산호 백화가 발생했다고 보고하였다.[355] 태평양 해양 환경 연구소는 1997-1998년 엘니뇨 현상으로 최초의 대규모 산호 백화 현상이 해수 온난화로 인해 발생한 것으로 보고있다.[161] 전 세계적으로 75~99%의 살아있는 산호 손실이 기록된 1997-98년과 2015-16년에 걸쳐 전 지구적인 대량 백화 현상이 기록되었다.[162]

엘니뇨는 지구 기후에 영향을 미치고 정상적인 기상 패턴을 교란시켜 일부 지역에서는 강한 폭풍을, 다른 지역에서는 가뭄을 초래할 수 있다.[134][135] 1982–83년, 1997–98년 및 2015–16년 ENSO 현상 동안 열대 우림의 대규모 확장은 장기간의 건조 기간을 겪었고, 그 결과 아마존 열대 우림과 보르네오 숲에서 광범위한 산불과 숲 구조 및 나무 종 구성의 급격한 변화가 발생했다. 2015–16년 엘니뇨 기간 동안 극심한 가뭄과 끔찍한 산불 이후 곤충 개체수 감소가 관찰되었다.[159] 아마존 화재 숲에서는 서식지 전문 및 교란에 민감한 조류 종과 대형 과식성 포유류의 감소가 관찰되었으며, 보르네오의 한 화재 숲 지역에서는 100종 이상의 저지대 나비 종이 일시적으로 멸종되었다.

연구자들은 가뭄에 더 강한 계절적으로 건조한 열대 우림에서 엘니뇨가 유도한 가뭄으로 인해 묘목 사망률이 증가한다는 사실을 발견했다. 2022년 10월에 발표된 연구에서 연구자들은 태국 치앙마이의 한 국립공원에서 7년 동안 계절적으로 건조한 열대 우림을 연구했으며, 엘니뇨가 계절적으로 건조한 열대 우림에서도 묘목 사망률을 증가시키고 장기적으로는 전체 숲에 영향을 미칠 수 있다는 것을 관찰했다.[160]

1972-73년, 1982-83년, 1997-98년, 그리고 최근 2015-16년의 ENSO 현상 이후 심각한 어업 위기를 초래한 페루와 칠레의 멸치 개체수 감소에도 상당한 관심이 쏠렸다. 특히 1982-83년의 표층 해수 온도 상승은 파나마에서 두 종의 수산호 멸종을 초래했으며, 칠레 해안선 600km에 걸쳐 켈프 숲이 대량으로 폐사했다. 켈프와 관련된 생물 다양성은 가장 피해가 심했던 지역에서도 20년이 지난 후에야 서서히 회복되었다. 이 모든 발견들은 ENSO 현상이 전 세계, 특히 열대 우림과 산호초에서 생태학적 변화를 유발하는 강력한 기후 요인이라는 역할을 더욱 확대한다.[162]

갈라파고스 제도는 남아메리카 에콰도르 서쪽으로 약 약 965.60km 떨어진 동태평양에 있는 화산섬 군도이다.[215] 이 섬들은 육상 및 해양 종의 광범위한 다양성을 지원한다.[216] 이 생태계는 섬으로 차갑고 영양분이 풍부한 물의 용승에 영향을 미치는 정상적인 무역풍에 기반을 두고 있다.[217] 엘니뇨 현상 동안에는 무역풍이 약해지고 때로는 서쪽에서 동쪽으로 불어 적도 해류가 약해지고 해수면 온도가 상승하며 갈라파고스 주변 해역의 영양분이 감소한다. 엘니뇨는 1차 생산자에서 시작하여 상어, 펭귄, 물개와 같은 중요한 동물로 끝나는 전체 생태계에 영향을 미치는 영양 단계의 변화를 일으킨다.[218] 엘니뇨의 영향은 이러한 해에 굶주리고 쇠퇴하는 개체군에 해로울 수 있다. 엘니뇨 조건을 완화하기 위해 엘니뇨 시기 동안 동물 그룹에서 빠른 진화 적응이 나타난다.[219]

7. 엘니뇨 남방진동과 지구온난화

전체적 지구 온난화와 비교하여 엘니뇨(빨강, 지역적 가열)와 라니냐(파랑, 지역적 냉각)를 나타낸 도표.


엘니뇨는 약 1년 간 단기적으로 지구의 평균 표면 온도를 높이며, 라니냐는 이와 반대로 평균 표면 온도를 낮춘다.[340] 이 때문에 엘니뇨와 라니냐 간의 발생 빈도에 따라 지구의 표면 온도 증가율에 영향을 끼칠 수 있다.[341] 엘니뇨 남방진동의 변화를 관찰하기 위해서는 더 오랜 관측이 필요하지만,[342] 지난 수십 년 간 엘니뇨의 발생 횟수는 증가하였고, 라니냐의 발생 횟수는 감소하는 경향을 띄고 있다.[343]

역사 기록을 연구한 결과, 최근의 엘니뇨 현상의 변화는 지구 온난화로 인해 발생한 것으로 보고 있다. 예를 들어, 한 연구 결과에 따르면, 엘니뇨 남방진동에서 보이는 장기적인 증가 효과를 제외하고도[344] 지난 50년 간 관측된 엘니뇨 남방진동의 변동성은 60% 가량 증가하였다.[345]

이론에 따라 추정이 다르기 때문에,[346][347] 엘니뇨 남방진동의 추후 방향성은 불분명하다.[348] 일부에서는 엘니뇨가 강해지는 현상은 온난화 초기에만 발생하고, 대양의 하층부까지 따듯해진 이후에는 엘니뇨 현상이 약해질 것이라고도 보며,[349] 또 다른 일부에서는 엘니뇨 현상을 안정시키는 힘과 불안정하게 하는 힘이 결과적으로 상쇄될 것이라고도 본다.[350] 엘니뇨 남방진동은 지구 기후의 티핑 포인트가 될 가능성이 있다고 여겨지며,[351] 원격상관을 통해 지구 온난화 상황에서 국부적으로 극단적인 기후 변화가 일어날 가능성도 있다.[352] 예를 들어, 엘니뇨의 빈도 및 세기 증가로 인해, 워커 순환에 변화가 일어나, 인도양 전체의 평균 온도가 증가하는 현상이 발생하였으며,[353] 인도양이 급격하게 가열되며 동남아시아의 계절풍이 약해졌다.[354]

IPCC 6차 평가 보고서는 2021년 엘니뇨 남방진동(ENSO)의 미래에 대한 연구 현황을 다음과 같이 요약했다.

  • "장기적으로 엘니뇨-남방진동과 관련된 강수량 분산이 증가할 가능성이 매우 높다"[5]
  • "ENSO 텔레커넥션의 강도와 공간적 범위의 변화와 관련된 강수량 변동성은 지역적 규모에서 상당한 변화를 가져올 가능성이 매우 높다".[5]
  • "1950년 이후 ENSO 진폭과 고강도 이벤트의 빈도가 1850년부터, 어쩌면 1400년까지의 기간보다 높다는 중간 정도의 신뢰도가 있다".[5]

8. 엘니뇨 남방진동의 감시 및 예측

미국 해양대기청(NOAA)에서는 하와이에서 남동쪽으로 약 3000km 떨어진, 서경 120~170도, 위도 5도 너비의 니뇨 3.4 지역을 감시한다. 3달 간의 해수면 온도를 평균하여, 해수면 온도가 평년보다 0.5°C 이상이면 엘니뇨, 0.5°C 이하면 라니냐가 진행 중인 것으로 본다.[297]

현재 각 국가는 엘니뇨 현상을 구성하는 요소에 대해 서로 다른 기준을 가지고 있다.[101]

국가기준
미국기후 예측 센터가 열대 태평양의 니뇨 3.4 지역의 해수면 온도를 모니터링하여 향후 여러 계절 동안 해수면 온도가 평균보다 0.5°C 이상으로 상승할 것으로 예측하면 엘니뇨를 선언.[102] 니뇨 3.4 지역은 적도를 중심으로 경도 120도에서 170도 사이, 위도 5도 범위에 걸쳐 있으며, 하와이에서 남동쪽으로 약 3000km 떨어져 있다. 이 지역의 최근 3개월 평균값을 계산하여 해당 기간 동안 0.5°C 이상 높거나 낮으면 엘니뇨(또는 라니냐)가 진행 중인 것으로 간주.[103]
호주 기상청무역풍, 남방 진동 지수, 기상 모델 및 니뇨 3 및 3.4 지역의 해수면 온도를 살펴봄.[104]
일본 기상청니뇨 3 지역의 5개월 평균 해수면 온도 편차가 6개월 이상 연속적으로 0.5°C를 초과할 때 ENSO 현상이 시작되었다고 선언.[105]
페루니뇨 1+2 지역의 해수면 온도 편차가 최소 3개월 동안 0.4°C 이상일 경우 ENSO Costero가 진행 중이라고 선언.[100]
영국 기상청여러 달의 기간을 사용하여 ENSO 상태를 결정. 온난화 또는 냉각이 7~9개월 동안만 발생하면 엘니뇨/라니냐 "상태"로 분류하고, 그 이상 기간 동안 발생하면 엘니뇨/라니냐 "에피소드"로 분류.[106],[107]



엘니뇨·라니냐는, 수 주에서 수 개월 앞의 날씨를 예측하는 장기 예보에서 큰 교란 원인이 된다. 혹서 예상에도 불구하고 갑자기 냉해가 되는 등 큰 예상이 빗나가는 원인이 되기 때문에, 이 예측은 예보 정확도 향상에 필수적이라고 여겨진다.

현재 해상 관측, 위성 관측 등의 데이터를 기반으로 연구 기관 및 공공 기상 기관이 해수 온도 및 기압 등의 지표를 감시하고 있다.

세계의 기상 기관은 엘니뇨 감시를 위해 5개의 해역을 설정하고, 그 해수온 변화 추세를 통계내고 있다.


  • NINO.4 해역: 태평양 서부 해역(5°N-5°S, 160°E-150°W)
  • NINO.3 해역: 태평양 동부 해역(5°N-5°S, 150°W-90°W) - 일본 기상청이 엘니뇨 감시 해역으로 지정.
  • NINO.1+2 해역: 페루 앞바다 (0°-10°S, 90°W-80°W)
  • NINO.WEST 해역: 인도네시아 북부 해역 (15°N-0°, 130°E-150°E)


엘니뇨/라니냐 현상 감시에는 다음과 같은 지표들이 활용된다.

  • 남방 진동 지수(SOI): 남태평양 상의 타히티와 오스트레일리아의 도시 다윈 간의 기압차를 지수화한 것. 엘니뇨 발생 시에는 마이너스를 나타내는 경향이 있다.
  • 적도 동서풍 지수: 태평양 적도역의 무역풍, 워커 순환의 강도를 나타내는 지수.
  • 해양 축열량: 엘니뇨·라니냐에 동기하여 변화를 나타낸다.
  • OLR(외향 장파 복사) 지수: 대류 활동의 활발함을 나타낸다. 엘니뇨 시에는 태평양 적도역 동부에서 활발해지는 한편 서부에서는 정온해진다.
  • IOBW 해역 인도양 열대역(20°N-20°S, 40°-100°E)의 해수면 온도 - NINO.3 해역의 수온에 1개월 정도 늦게 유사한 변화를 보인다.
  • 매든-줄리안 진동(MJO): 엘니뇨나 라니냐의 발생 및 수렴과 크게 관련되어 있다고 생각된다.

9. 엘니뇨 남방진동의 역사

고기후학 기록에는 엘니뇨 남방진동과 유사하지만 발동 조건, 피드백 효과, 환경적 반응 등이 다른 사건 여럿이 기록되어 있다.[377]

시대연도 / 위치 / 기록 방식설명
홀로세4150년 전 / 바누아투 / 산호 코어바누아투에서의 산호 백화 기록에 수온약층의 천수 효과가 기록되어 있다. Sr/Ca 및 U/Ca 비율을 기반으로 계산한 온도 변화에 따르면 홀로세 중기에, 보통 차가운 (라니냐) 지역에서 생기는 고기압성 환류가 강한 온난 사건(엘니뇨)으로 인해 끊겼으며, 산호 백화도 이 시기에 발생한 것으로 추정하고 있다.[378]
홀로세12000년 전 / 에콰도르 / 해양 퇴적물 코어에 포함된 꽃가루꽃가루 기록에 따르면 습도 변화가 발생했는데, 이는 적도 수렴대의 위치 변화와 훔볼트 해류의 최대 북상 위도와 관련이 있어 보이며, 두 수치 모두 엘니뇨 남방진동의 주기와 진폭에 상관되어 있다. 퇴적물 코어에는 엘니뇨 남방진동의 세 단계 모두에서 받은 영향이 나타나 있다.[379]
홀로세12000년 전 / 에콰도르 / 퇴적물 코어코어에는 2~8년 주기로 발생한 온난한 사건이 기록되어 있는데, 홀로세 내내 빈도수는 증가하는 추세를 보이다가 1200년 전부터 감소하였다. 일사량의 차이로 인해 발생한 것으로 보이는, 엘니뇨 남방진동의 고저 주기도 관찰할 수 있다.[380][381]
최후 빙기45000년 전 / 오스트레일리아 / 토탄 코어오스트레일리아에서 채취한 코어에는, 단스가드-오슈가 사건과 관련하여, 온난한 시기(엘니뇨)와 관련된 건조한 시기가 보이며, 대서양과의 연관 관계는 밝혀지지 않았지만, 일사량의 변화가 태평양과 대서양 모두에 영향을 주고, 둘 중에서는 태평양이 장기적으로 더 큰 영향을 받는다고 추정하고 있다.[382]
플라이스토세24만 년 전/ 인도양 및 태평양 / 심해 코어 9개에서 나온 석회비늘편모류인도양과 태평양 적도 부근에서 채취한 심해 코어 9개에, 수온약층의 변화와 관련이 있는, 빙하기 및 간빙기와 세차 주기(23000년)에 따른 변화가 기록되어 있으며, 적도 지방이 일사량 변화에 제일 먼저 반응하는 지역일 가능성도 암시되어 있다.[383]
플리오세280만 년 전 / 스페인 / 저위이탄 적층 퇴적물 코어퇴적물 코어에는 밝은 층과 어두운 층이 있는데, 각각 생산량이 많아지거나 적어지는 여름과 가을을 가리킨다. 코어에는 각각 12년, 6~7년, 2~3년 주기를 보이는 두꺼운 층과 얇은 층이 있는데, 각각 엘니뇨 남방진동, 북대서양 진동, 준격년 진동과 관련이 있으며, 흑점의 주기와 관련하여 일사량의 변화도 영향을 끼칠 것으로 보인다.[384]
플리오세530만 년 전 / 적도 태평양 / 심해 코어의 유공충ODP 847 및 806 지점에서 채취한 심해 코어에는 플리오세에 엘니뇨와 비슷한, 따듯한 시기가 지속되었음이 나타나 있는데, 이는 열대가 아닌 지역의 평균 기후 자체가 달랐거나,[385] 저기압성 니뇨로 인해 바다에서의 열 전달 과정이 달랐음을 시사한다.[386]
마이오세592만 ~ 532만 년 전 / 이탈리아 / 증발암 점층의 두께지중해와 가까운 연층에는 엘니뇨 남방진동의 주기와 비슷한 2~7년 주기가 나타나 있는데, 시뮬레이션 결과에서는 이 주기가 북대서양 진동보다 엘니뇨 남방진동과의 관련이 더 크며, 온도 편차가 작아 엘니뇨 남방진동과 지중해 사이에는 강한 원격상관이 있음이 나타났다.[387]



지질학적 시간 규모에서 엘니뇨 현상에 대한 증거는 10,000년 전의 초기 홀로세 시대에 강력하게 나타난다.[232]

과학자들은 또한 약 13,000년 된 산호 표본에서 엘니뇨로 인한 따뜻한 해수면 온도와 강수량 증가의 화학적 지표를 발견했다.[251]

2024년에 발표된 고기후 연구에서 저자들은 페름기-트라이아스기 대멸종 동안 엘니뇨가 지구의 온실 기후에 강력한 영향을 미쳤다고 제안한다. 엘니뇨 현상의 강도와 지속 시간 증가는 활발한 화산 활동과 관련이 있었으며, 그 결과 식생 쇠퇴, 대기 중 이산화탄소량 증가, 상당한 온난화 및 공기 덩어리의 순환 교란이 발생했다.[221]

엘니뇨 남방진동(ENSO) 현상은 적어도 지난 300년 동안 2~7년 간격으로 발생했지만, 대부분 약했다.[232]

엘니뇨는 모체(Moche)와 기타 콜럼버스 이전 페루 문화의 쇠퇴를 초래했을 수 있다.[233] 최근 연구에 따르면 1789년에서 1793년 사이에 강력한 엘니뇨의 영향으로 유럽에서 작물 수확량이 감소했고, 이는 프랑스 혁명의 발발을 도왔다.[234] 1876~77년 엘니뇨로 인한 극심한 기상 현상은 19세기에 가장 치명적인 기근을 야기했다.[235] 단지 1876년 북중국 기근만으로도 최대 1,300만 명이 사망했다.[236]

이 현상은 해양의 생물학적 생산성에 의존하는 구아노 산업 및 기타 사업에 미치는 영향 때문에 오랫동안 관심의 대상이었다. 1822년, 마코 남작 휘하의 프랑스 프리깃 ''라 클로린데''(La Clorinde)의 지도 제작자 조셉 라티그(Joseph Lartigue)가 "역류"와 페루 해안을 따라 남쪽으로 항해하는 데 유용하다는 점을 언급한 것으로 기록되어 있다.[237][238][239]

찰스 토드는 1888년에 인도와 호주의 가뭄이 동시에 발생하는 경향이 있다고 제안했고,[240] 노먼 로키어는 1904년에 같은 점을 언급했다.[241] 빅터 에기구이렌(Victor Eguiguren, 1852–1919)은 1894년에, 페데리코 알폰소 페제트(Federico Alfonso Pezet, 1859–1929)는 1895년에 엘니뇨와 홍수의 연관성을 보고했다.[242][238][243] 1924년, 길버트 워커 (그의 이름을 딴 워커 순환이 있음)는 "남방 진동"이라는 용어를 만들었다.[244] 그는 노르웨이계 미국인 기상학자 야콥 비에르크네스를 포함한 다른 사람들과 함께 엘니뇨 현상을 확인한 것으로 널리 알려져 있다.[245]

1982~83년의 주요 엘니뇨는 과학계의 관심을 고조시켰다. 1990~95년 기간은 엘니뇨가 매우 빠르게 연이어 발생했다는 점에서 이례적이었다.[246][247] 1998년의 특히 강렬한 엘니뇨 현상으로 인해 전 세계 산호초 시스템의 약 16%가 죽었다. 이 사건으로 일시적으로 기온이 1.5 °C 상승했는데, 이는 엘니뇨 현상과 관련된 일반적인 0.25 °C 상승에 비해 높은 수치였다.[249] 그 이후로 대규모 산호 백화 현상이 전 세계적으로 흔해졌고, 모든 지역에서 "심각한 백화 현상"이 발생했다.[250]

1525년경, 프란시스코 피사로가 페루에 상륙했을 때 그는 사막에서 내린 비를 언급했는데, 이는 엘니뇨의 영향에 대한 최초의 기록이다.[251]

엘니뇨 현상과 라니냐 현상은 서로 밀접한 관계에 있으며, 분리해서 생각할 수 없는 현상이다. 이 해역의 해수온과 기압의 변동에 관한 연구가 진행되면서, 엘니뇨와 라니냐는 해양과 대기의 상호작용에 의해 일어나는 것으로 밝혀졌다. 상호작용이란, 태평양 적도 부근의 대기와 해양에는 엘니뇨-남방 진동(ENSO)이라고 불리는 일종의 연동 시스템이 있다는 생각으로, 엘니뇨와 라니냐는 항상 변동을 반복하는 이 시스템 안에서 일어나는 현상으로 여겨진다.

엘니뇨·라니냐 각각의 발생 사례를 보면, 최근에는 각각 약 4년마다 발생하며, 한 번 발생하면 1년에서 1년 반 동안 지속된다. 엘니뇨와 라니냐는 번갈아 발생하는 경우가 많다. 하지만 간격을 두고 발생하거나, 이어서 2번 이상 발생하기도 한다. 번갈아 발생하는 메커니즘으로, 1980년대 후반 이후 지연 진동자 이론(delayed-action oscillator theory) 등의 가설이 여러 가지 제안되었고 관측 데이터 분석 등을 통해 검증이 이루어지고 있다.

엘니뇨·라니냐 현상의 세계 공통 정의는 없으며, 각 기상 기관 등이 정한 여러 정의가 존재한다. 그중에서도 일본 기상청과 미국 해양대기청의 정의가 각국 연구자들 사이에서 학술적으로 널리 사용되고 있다.

엘니뇨·라니냐는, 수 주에서 수 개월 앞의 날씨를 예측하는 장기 예보에서 큰 교란 원인이 된다. 혹서 예상에도 불구하고 갑자기 냉해가 된다는 큰 예상이 빗나가는 원인이 되기 때문에, 이 예측은 예보 정확도 향상에 필수적이라고 여겨진다.

1903년 인도 기상국의 국장으로 임명된 영국의 수리물리학자 길버트 워커는 세계 각국의 장기간의 기상 데이터와 통계학을 이용하여 "기상 요소 상호 간의 시공간적 상관관계를 이용하여 인도 몬순의 조짐을 찾는다"라는 연구에 착수했다.[272] 그는 방대한 데이터 간의 상관 계산을 통해 1928년에 발표한 세 개의 대기 진동 중 하나가 "남방 진동(Southern Oscillation: SO)"이었다.[272] 한편, 1925-1926년에 강력한 엘니뇨가 발생했을 때, 연구를 위해 우연히 페루를 방문했던 미국의 조류학자이자 자연 보호주의자였던 로버트 머피는 이 영향을 광범위하게 조사하기 위해 남아메리카에 기후 관측망을 설립하고 기상 관측을 시작했다.[273]

당초 대기의 남방 진동과 해양의 엘니뇨는 각각 대기와 해양의 독립적인 현상으로 여겨졌다. 그러나 이 둘이 관련되어 있음을 밝혀낸 것은 인도네시아 자카르타에 있는 네덜란드 동인도 왕립 자기 기상 관측소에서 근무했던 기상학자 헨드릭 베를라헤이다.[274] 베를라헤는 1926년에 도쿄에서 개최된 제3회 태평양 학술 회의에서 발표된 머피의 남아메리카 서부에서의 기후 관측 결과를 입수했다. 그는 이 두 결과를 대조하여 대기 현상인 남방 진동과 해양 현상인 엘니뇨 사이에 높은 상관관계가 있음을 발견하고, 1957년에 처음으로 둘이 관련되어 있음을 발표했다.[275] 이것이 ENSO의 발견으로 여겨진다.

이 메커니즘을 해명한 것은 미국 UCLA의 교수였던 야코프 비예르크네스이다. 그는 국제 지구 관측년(IGY) 등에 관측된 해양 데이터를 분석하여, 엘니뇨 시 페루 연안의 해면의 이상 승온은, 무역풍이 약해짐에 따라 페루 연안의 해양 심층으로부터의 차가운 적도 용승이 멈추면서 일어난다는 메커니즘을 발표했다. 야코프 비예르크네스는 해수면 온도의 동서 경사에 따른 대기의 동서 순환이 워커에 의해 제시된 남방 진동의 주요 메커니즘이었으므로, 1969년에 이 열대역의 동서 방향의 대기 순환을 "워커 순환"이라고 명명했다.

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