---
title: "Variabilitas Iklim"
book: "Ilmu Kebumian dan Antariksa Universitas — Tahun 2"
subject: earth
language: id
chapter: 23
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/23-variabilitas-iklim
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Earth and Space Sciences Book, One Course (one-course.com)"
---

# Bab 23 — Variabilitas Iklim

Pada September 2026 permukaan laut di Pasifik ekuatorial tengah rata-rata bersuhu $29.27\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, padahal nilai September yang biasa adalah $26.71\,{}^{\circ}\mathrm{C}$; lebih ke timur, sebagian samudra lebih hangat lebih dari $4\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ daripada biasanya, dan para prakirawan menilai peluangnya lebih dari empat banding lima bahwa peristiwa itu, sebelum akhir tahun, melampaui setiap El Niño sejak 1950. Peristiwa rekor sebelumnya, pada 1982, 1997, dan 2015, memutihkan dan mematikan karang, membakar hutan tropis, dan mendatangkan gelombang panas; tangkapan ikan teri Peru turun tajam bila air hangat itu bertahan. Samudra dan atmosfer Pasifik tropis telah berayun, seperti yang terjadi setiap beberapa tahun, dan ayunan itu menjangkau jauh melampaui Pasifik. Bab ini menjelaskan ayunan-ayunan iklim semacam itu, yaitu [monsun](#def-b2-climate-variability-monsoon), El Niño dan La Niña, [Osilasi Atlantik Utara](#def-b2-climate-variability-nao), serta apa yang menjadikan samudra sebagai ingatannya.

**Yang sudah kamu ketahui.**

**Dari volume-volume sekolah**: cuaca dan iklim; anomali suhu; lapisan campuran, termoklin, dan upwelling; umpan balik iklim. **Dari volume Tahun 1**: sel Hadley, angin pasat, zona konvergensi intertropis dan migrasi musimannya, sirkulasi Walker, upwelling pantai. **Dari [Bab 22](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/22-sistem-cuaca#ch-b2-weather-systems)**: arus jet, [gelombang Rossby](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/22-sistem-cuaca#def-b2-weather-systems-rossby), [siklon ekstratropis](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/22-sistem-cuaca#def-b2-weather-systems-cyclones), dan pemblokiran. **Dari buku-buku fisika**: kapasitas kalor dan hukum pertama termodinamika.

## 23.1 Variabilitas dan ukuran-ukurannya

Cuaca berubah dari hari ke hari; iklim, yaitu statistik cuaca, juga berubah, dari satu musim atau satu tahun ke tahun berikutnya, bahkan ketika tidak ada yang berubah di luar sistem iklim. Sebagian variabilitas itu berupa derau, tetapi sebagian besar tersusun dalam beberapa pola yang berulang, dengan geografi dan skala waktunya sendiri.

**Definisi 23.1 (Mode variabilitas iklim; indeks iklim; klimatologi).**

Yang disebut *mode variabilitas iklim* adalah pola berulang dari variabilitas alami sistem iklim, dengan pola spasial, musim, dan skala waktunya sendiri, yang timbul dari dinamika atmosfer atau dari kopling antara samudra dan atmosfer. Yang disebut *indeks iklim* adalah deret waktu yang dibangun dari variabel-variabel iklim dan meringkas keadaan pola semacam itu, misalnya selisih tekanan permukaan laut antara Islandia dan Azores. Yang disebut *klimatologi* suatu variabel adalah rata-ratanya selama suatu periode acuan, yang dihitung untuk setiap bulan kalender atau musim; periode acuan baku panjangnya 30 tahun, saat ini 1991–2020.

Banyak mode digerakkan oleh proses-proses di dalam sistem iklim: mode itu merupakan bagian dari variabilitas internalnya. Karena berulang dengan skala waktunya sendiri, mode itu menjadi sumber keterprakiraan di luar jangkauan prakiraan cuaca, dari pekan sampai dekade. Indeks membuatnya dapat diukur. Suatu indeks dihitung dari anomali, seperti dalam volume-volume sekolah, lalu dihaluskan.

**Metode 23.2 (Dari pengamatan ke indeks).**

1. Hitung [klimatologi](#def-b2-climate-variability-modes) : rata-rata variabel untuk setiap bulan kalender selama periode acuan.
2. Kurangkan: anomali setiap bulan adalah nilainya dikurangi [klimatologi](#def-b2-climate-variability-modes) bulan itu. Siklus musiman hilang; yang tersisa adalah variabilitasnya.
3. Haluskan anomali dengan rata-rata bergerak, yaitu rata-rata $n$ nilai berturutan yang berpusat pada setiap bulan, untuk menghilangkan fluktuasi yang lebih singkat daripada pola yang dikaji.
4. Jika indeks itu akan dibandingkan dengan indeks lain, bagilah dengan simpangan bakunya: indeks itu lalu terbakukan, dalam satuan simpangan baku.

**Contoh 23.3 (Sebuah anomali).**

Suhu permukaan laut rata-rata Pasifik ekuatorial tengah antara $5{}^{\circ}$ LU dan $5{}^{\circ}$ LS, $170{}^{\circ}$ BB dan $120{}^{\circ}$ BB adalah $29.27\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ pada September 2026. [Klimatologi](#def-b2-climate-variability-modes) Septembernya adalah $26.71\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, sehingga anomalinya $29.27 - 26.71 = 2.56\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Pada September 1997 samudra yang sama bersuhu $28.79\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ terhadap $26.73\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, suatu anomali sebesar $2.06\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Kedua [klimatologi](#def-b2-climate-variability-modes) itu sedikit berbeda karena periode acuannya digeser setiap lima tahun: samudra itu sendiri telah menghangat.

## 23.2 Monsun

**Definisi 23.4 (Monsun).**

Yang disebut *monsun* adalah angin yang digerakkan secara termal, yang timbul dari pemanasan yang berbeda antara suatu daratan dan samudra di dekatnya, dan yang membalik arahnya mengikuti musim, bersama pembalikan musiman curah hujan yang dibawanya.

Di daratan, kalor Matahari musim panas tetap berada dalam lapisan tipis dekat permukaan, sedangkan laut mencampur kalor yang sama ke bawah melalui lapisan campurannya, sedalam puluhan meter, dan jauh kurang menghangat. Udara di atas daratan lebih menghangat, tekanannya di permukaan turun, dan udara lembap mengalir masuk dari laut, naik, mendingin, dan menjadi hujan; di atas, udara kembali ke arah laut. Pada musim dingin daratan menjadi permukaan yang lebih dingin dan sirkulasinya membalik. Secara keseluruhan, [monsun-monsun](#def-b2-climate-variability-monsoon) di planet ini membentuk satu pola global yang mendominasi siklus tahunan hujan tropis dan subtropis; wilayahnya didefinisikan sebagai daerah-daerah tempat hujan rata-rata musim panas setempat melebihi hujan musim dinginnya lebih dari $2.5\,\mathrm{mm}$ sehari.

![Monsun sebagai sirkulasi darat–laut (penampang skematis, tidak menurut skala): pada musim panas daratan adalah permukaan yang lebih hangat, dengan tekanan rendah di permukaan tanah, aliran masuk udara lembap dari laut, udara yang naik, dan hujan; pada musim dingin sirkulasinya membalik dan angin darat bersifat kering.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-climate-variability/fig-c9d8ea8efc72.svg)

*[Monsun](#def-b2-climate-variability-monsoon) sebagai sirkulasi darat–laut (penampang skematis, tidak menurut skala): pada musim panas daratan adalah permukaan yang lebih hangat, dengan tekanan rendah di permukaan tanah, aliran masuk udara lembap dari laut, udara yang naik, dan hujan; pada musim dingin sirkulasinya membalik dan angin darat bersifat kering.*

[Monsun](#def-b2-climate-variability-monsoon) Asia Selatan dan Asia Tenggara dimulai pada akhir Mei atau awal Juni, bergerak ke arah timur laut, dan berakhir pada akhir September atau awal Oktober. Sebelumnya, daratan di sekitar Laut Arab memanas: pada bulan Juni permukaan mengirimkan sekitar $160\,\mathrm{W}/\mathrm{m}^{2}$ kalor ke udara di atas barat laut India yang gersang, Pakistan, dan Timur Tengah, dan di sana terbentuk depresi termal yang dangkal, yang hanya mencapai sekitar $1.5\,\mathrm{km}$, dengan sedikit hujan; depresi termal yang lemah, seperti pada tahun kekeringan 1987, berarti tarikan yang lemah pada udara lembap dari samudra. Dari depresi itu, sebuah palung tekanan rendah yang memanjang, yaitu palung [monsun](#def-b2-climate-variability-monsoon), membentang sampai ujung Teluk Benggala; osilasi utara–selatannya mendatangkan periode aktif dan jeda selama musim itu. Untuk India secara keseluruhan, hujan Juni sampai September rata-rata $88\,\mathrm{cm}$, dengan simpangan baku $9\,\mathrm{cm}$, sekitar $10\,\%$: musim yang berada dalam $10\,\%$ dari rata-rata jangka panjang disebut normal. Di pesisir Kerala, tempat badan cuaca nasional menyatakan awal [monsun](#def-b2-climate-variability-monsoon) berdasarkan curah hujan di empat belas stasiun, angin, dan radiasi inframerah keluar yang diukur satelit, curah hujan rata-rata adalah $556\,\mathrm{mm}$ pada Juni dan $659\,\mathrm{mm}$ pada Juli.

[Monsun](#def-b2-climate-variability-monsoon) Afrika Barat membawa angin barat daya yang lembap dari Teluk Guinea, yang bergerak ke utara dari Mei sampai September; hujannya mencapai puncak dekat $12{}^{\circ}$ LU pada akhir Agustus dan September lalu mundur sejak Oktober.

Suatu [monsun](#def-b2-climate-variability-monsoon) teratur dalam waktunya, tetapi tidak teratur dalam jumlahnya, dan ayunan dari tahun ke tahun di Pasifik tropis termasuk penyebabnya. Pada tahun-tahun El Niño, India cenderung kekurangan hujan: kekeringan tahun 1904, 1972, dan 1987 datang bersama El Niño. Hubungan itu tidak pasti: pada 1997 sebuah El Niño yang kuat bertepatan dengan fase positif Dipol Samudra Hindia, sebuah mode yang dibahas di bawah, dan India mengalami [monsun](#def-b2-climate-variability-monsoon) yang hampir normal.

## 23.3 El Niño dan Osilasi Selatan

Volume Tahun 1 telah menjelaskan sirkulasi Walker: udara naik di atas Pasifik barat yang hangat, mengalir ke timur di lapisan atas, turun di atas Pasifik timur yang sejuk, dan kembali ke barat bersama angin pasat. Di samudra di bawahnya, angin pasat menumpuk air hangat di barat, tempat termoklin dalam, dan menarik air dingin ke atas di sepanjang khatulistiwa di timur, tempat termoklin dangkal. Keadaan ini tidak tetap.

**Definisi 23.5 (El Niño–Osilasi Selatan; El Niño; La Niña; Osilasi Selatan).**

Yang disebut *El Niño–Osilasi Selatan* (ENSO) adalah mode terkopel samudra–atmosfer di Pasifik tropis: variasi koheren dari tahun ke tahun pada suhu permukaan laut, curah hujan konvektif, tekanan permukaan, dan sirkulasi di sepanjang Pasifik ekuatorial, dengan skala waktu yang disukai dua sampai sekitar tujuh tahun. *El Niño* adalah fase hangatnya, yaitu penghangatan permukaan laut di Pasifik ekuatorial tengah dan timur-tengah; *La Niña* adalah fase dinginnya, yaitu pendinginan di wilayah yang sama. Yang disebut *Osilasi Selatan* adalah bagian atmosferiknya, yaitu jungkat-jungkit tekanan permukaan antara Pasifik tropis barat dan timur: selama El Niño tekanan lebih tinggi daripada rata-rata di atas Indonesia dan Pasifik barat dan lebih rendah di atas Pasifik timur, dan sebaliknya selama La Niña.

Selama El Niño, angin pasat timuran melemah di sepanjang khatulistiwa, dan di barat angin lapisan bawah bahkan dapat bertiup dari barat; air hangat dari barat menyebar ke timur, dan konveksi dalam beserta hujannya mengikutinya, sehingga Indonesia dan Australia utara menjadi lebih kering. Permukaan laut Pasifik timur-tengah biasanya $1.5\text{ sampai }2.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ lebih hangat daripada rata-rata, dan termoklin di sana terletak pada $150\text{ sampai }175\,\mathrm{m}$, lebih dalam daripada biasanya. Selama La Niña angin pasat menguat di seluruh cekungan, permukaan laut $1\text{ sampai }2\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ lebih dingin daripada rata-rata, dan termoklin di timur naik ke $50\text{ sampai }100\,\mathrm{m}$. Sirkulasi Walker melemah selama El Niño dan menguat selama La Niña. Episode-episodenya biasanya berulang setiap tiga sampai lima tahun, dengan selang yang berkisar antara dua dan tujuh tahun; El Niño biasanya berlangsung sembilan sampai dua belas bulan, La Niña satu sampai tiga tahun. Keduanya cenderung berkembang antara Maret dan Juni, mencapai puncak antara Desember dan April, dan melemah antara Mei dan Juli; dampaknya paling kuat dari Desember sampai April, ketika permukaan laut ekuatorial paling hangat.

![Pasifik ekuatorial di sepanjang khatulistiwa dalam tiga fase ENSO (skematis, tidak menurut skala): sirkulasi Walker di atas, lapisan atas yang hangat dan termoklin di bawah. Selama El Niño angin pasat melemah, air hangat dan hujan menyebar ke timur, dan termoklin di timur mendalam sampai 150 to 175\, m; selama La Niña angin pasat menguat dan termoklin di timur naik ke 50 to 100\, m.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-climate-variability/fig-94f4249e9f32.svg)

*Pasifik ekuatorial di sepanjang khatulistiwa dalam tiga fase ENSO (skematis, tidak menurut skala): sirkulasi Walker di atas, lapisan atas yang hangat dan termoklin di bawah. Selama El Niño angin pasat melemah, air hangat dan hujan menyebar ke timur, dan termoklin di timur mendalam sampai $150\text{ sampai }175\,\mathrm{m}$; selama La Niña angin pasat menguat dan termoklin di timur naik ke $50\text{ sampai }100\,\mathrm{m}$.*

Nama-nama itu berasal dari abad yang berbeda dan ilmu yang berbeda. Para nelayan di pesisir Amerika Selatan memperhatikan penghangatan perairan pantai mereka sekitar Natal yang mengganggu perikanan, dan menyebutnya El Niño, sang anak laki-laki. Sir Gilbert Walker menemukan [Osilasi Selatan](#def-b2-climate-variability-enso) di atmosfer, tanpa mengaitkannya dengan samudra. Baru pada akhir 1960-an Jacob Bjerknes dan kawan-kawan menyadari bahwa keduanya adalah satu fenomena. Istilah La Niña dan netral mulai menonjol pada 1980-an.

**Sejarah — Anak laki-laki para nelayan.**

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-climate-variability/img-7709c9e5669b.jpg)

*Perahu-perahu nelayan di pelabuhan di pesisir gurun dengan air upwelling yang dingin (ilustrasi buatan AI).*

Di lepas pesisir Peru yang kering, air dingin yang ditarik angin ke atas di sepanjang pantai kaya akan nutrien dan menghidupi perikanan yang produktif. Para nelayannya mengenal penghangatan yang datang sekitar Natal, ketika ikan menjadi langka, dan menamainya dengan nama sang anak dari musim itu. Tangkapan ikan teri Peru masih mengikuti ENSO: dalam sebuah analisis baru-baru ini, anomali suhu tinggi yang berkepanjangan membuat tangkapan yang sangat rendah lebih dari sembilan kali lebih mungkin, dengan penurunan median tangkapan sekitar $60\,\%$; El Niño kuat tahun 1997–98 menonjol dalam catatan itu.

Mengapa sistem itu berayun sama sekali? Karena samudra dan atmosfer Pasifik ekuatorial saling memperkuat anomali masing-masing.

**Definisi 23.6 (Umpan balik Bjerknes).**

Yang disebut *umpan balik Bjerknes* adalah umpan balik positif antara suhu permukaan laut, angin, dan arus laut di Pasifik ekuatorial: penghangatan di timur melemahkan kontras suhu dan tekanan timur–barat, sehingga melemahkan angin pasat; angin pasat yang lebih lemah membiarkan air hangat dari barat menyebar ke timur dan mengangkat lebih sedikit air dingin di timur, yang menghangatkan timur lebih jauh. Lingkar yang sama memperkuat pendinginan.

![Umpan balik Bjerknes, digambar untuk penghangatan; dengan setiap panah dibalik, lingkar yang sama memperdalam pendinginan. Lingkar positif semacam ini memperkuat gangguan kecil.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-climate-variability/fig-dff28b82acc2.svg)

*[Umpan balik Bjerknes](#def-b2-climate-variability-bjerknes), digambar untuk penghangatan; dengan setiap panah dibalik, lingkar yang sama memperdalam pendinginan. Lingkar positif semacam ini memperkuat gangguan kecil.*

Umpan balik positif menjelaskan bagaimana suatu anomali tumbuh, bukan bagaimana ia dimulai atau berakhir. Menurut salah satu penjelasan masa kini, El Niño dimulai ketika fluktuasi acak angin pasat melemahkan arus-arus ekuatorial yang menahan air hangat di barat; kolam hangat menyebar ke timur, konveksi mengikutinya, [umpan balik Bjerknes](#def-b2-climate-variability-bjerknes) mengambil alih, dan peristiwa itu tumbuh. Peristiwa La Niña, menurut penjelasan yang sama, dipicu oleh El Niño yang mendahuluinya. Model-model paling sederhana yang membuat sistem itu berosilasi, termasuk osilator pengisian ulang, mengopel dua besaran: anomali suhu permukaan laut di Pasifik tengah dan volume air lapisan atas yang hangat yang tersimpan di sepanjang khatulistiwa. Anomali suhu menguras atau mengisi kembali simpanan itu melalui angin yang digerakkannya, dan simpanan itu, melalui kedalaman termoklin, menyiapkan fase berikutnya. [Latihan 23.10](#exo-b2-climate-variability-10) menyelesaikan sepasang persamaan semacam itu.

Untuk mengikuti ENSO, pusat-pusat pemantauan memakai indeks.

**Definisi 23.7 (Indeks Niño-3.4; Indeks Niño Oseanik).**

Yang disebut *indeks Niño-3.4* adalah anomali bulanan suhu permukaan laut yang dirata-ratakan atas wilayah $5{}^{\circ}$ LU–$5{}^{\circ}$ LS, $170{}^{\circ}$ BB–$120{}^{\circ}$ BB, relatif terhadap [klimatologi](#def-b2-climate-variability-modes) suatu periode dasar 30 tahun yang berpusat pada tahun itu, yang diperbarui setiap lima tahun. Yang disebut *Indeks Niño Oseanik* (ONI) adalah rata-rata bergerak tiga bulanannya. Suatu episode El Niño (La Niña) adalah deretan sedikitnya lima musim tiga bulanan bertumpang tindih yang berturutan dengan ONI sama dengan atau di atas $+0.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ (sama dengan atau di bawah $-0.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$).

Musim-musim itu bertumpang tindih: DJF, JFM, FMA, dan seterusnya, masing-masing rata-rata tiga bulan, masing-masing berbagi dua bulan dengan musim berikutnya. Indeks kedua, Indeks [Osilasi Selatan](#def-b2-climate-variability-enso), mengikuti atmosfer: indeks ini dihitung dari simpangan selisih tekanan antara Tahiti dan Darwin, yang negatif selama El Niño dan positif selama La Niña. Sejak Februari 2026 indeks resmi untuk memantau ENSO adalah ONI relatif, yang dihitung dari anomali Niño-3.4 dikurangi anomali rata-rata seluruh samudra tropis antara $20{}^{\circ}$ LU dan $20{}^{\circ}$ LS, lalu diskalakan ulang ke amplitudo ONI. Karena diukur terhadap seluruh daerah tropis, indeks ini kurang bergantung pada pilihan periode dasar selama samudra menghangat, dan lebih erat kaitannya dengan curah hujan Pasifik tropis. Pada September 2026 anomali relatif wilayah Niño-3.4 adalah $2.08\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, dibandingkan dengan $2.56\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ pada [Contoh 23.3](#ex-b2-climate-variability-anomaly): sekitar setengah derajat dari anomali tradisional itu adalah kehangatan samudra tropis secara keseluruhan.

![Indeks Niño Oseanik dari DJF 1950 sampai JAS 2026 (satu nilai per musim tiga bulanan, diplot pada bulan tengahnya), dan ONI relatif, indeks resmi sejak Februari 2026; garis putus-putus: ambang ±0.5\, C. Data: Pusat Prediksi Iklim NOAA, sebagaimana diambil pada 23 Oktober 2026.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-climate-variability/fig-6309b0b99263.svg)

*[Indeks Niño Oseanik](#def-b2-climate-variability-oni) dari DJF 1950 sampai JAS 2026 (satu nilai per musim tiga bulanan, diplot pada bulan tengahnya), dan ONI relatif, indeks resmi sejak Februari 2026; garis putus-putus: ambang $\pm0.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Data: Pusat Prediksi Iklim NOAA, sebagaimana diambil pada 23 Oktober 2026.*

Bila dihitung dengan aturan lima musim pada tabel Pusat Prediksi Iklim (CPC) NOAA, ONI menunjukkan 25 episode El Niño dan 21 episode La Niña antara 1950 dan musim panas 2026. Puncak El Niño terkuat adalah $2.4\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ pada akhir 1997 dan $2.6\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ pada akhir 2015. Kedua indeks itu paling banyak berbeda dalam tahun-tahun terakhir: pada Juli–September 2026 ONI berada pada $2.2\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ dan indeks relatif pada $1.7\,{}^{\circ}\mathrm{C}$.

**Data tahun 2026.**

Dalam diskusinya tanggal 8 Oktober 2026 Pusat Prediksi Iklim mempertahankan peringatan El Niño: anomali Niño-3.4 relatif telah mencapai $+2.1\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ pada September, sebagian Pasifik ekuatorial timur lebih dari $4\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ di atas rata-rata, air di kedalaman di timur lebih dari $10\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ di atasnya, dan indeks-indeks [Osilasi Selatan](#def-b2-climate-variability-enso) negatif secara signifikan. El Niño yang kuat sampai sangat kuat dinilai mungkin berlangsung sampai Januari–Maret 2027, dan peluang bahwa indeks relatif akan melampaui $2.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, melebihi setiap peristiwa sejak 1950, ditetapkan $83\,\%$ untuk Oktober–Desember.

## 23.4 Osilasi Atlantik Utara dan telekoneksi

**Definisi 23.8 (Osilasi Atlantik Utara).**

Yang disebut *Osilasi Atlantik Utara* (NAO) adalah mode utama variabilitas atmosfer di atas Atlantik Utara: jungkat-jungkit tekanan permukaan laut antara Depresi Islandia dan Antisiklon Azores. Indeksnya positif bila keduanya lebih kuat daripada rata-rata, sehingga selisih tekanan di antara keduanya besar, dan negatif bila keduanya lebih lemah.

NAO mengendalikan angin baratan dari bab sebelumnya. Dalam fase positifnya, selisih tekanan yang lebih besar menggerakkan arus jet Atlantik yang lebih kuat dan menggeser jalur badai ke utara: Eropa utara mengalami musim dingin yang lebih berbadai, lebih basah, dan lebih lunak, Eropa selatan musim dingin yang lebih kering, Amerika Utara bagian timur lebih sedikit serbuan udara dingin, dan Greenland musim dingin yang lebih dingin. Fase negatif membalik anomali-anomali itu. Pada akhir abad kedelapan belas seorang misionaris sudah mencatat bahwa musim dingin yang lunak di Greenland datang bersama musim dingin yang keras di Denmark, dan sebaliknya.

NAO adalah salah satu pola atmosfer yang paling menonjol pada setiap musim, dan pola ini berkorelasi kuat dengan mode lain, yaitu Osilasi Arktik. NAO juga bervariasi dalam skala dekade: fase negatif mendominasi dari pertengahan 1950-an sampai musim dingin 1978–79, dan fase positif dari 1979–80 sampai 1994–95.

![Rata-rata musim dingin (Desember–Februari) dari indeks NAO bulanan Pusat Prediksi Iklim NOAA, 1951–2026, dalam satuan simpangan baku, dengan rata-rata bergerak lima musim dingin yang berpusat. Musim dingin terendah adalah 2010 (-1.67), yang tertinggi 2015 (+1.66).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-climate-variability/fig-8a66ef114f93.svg)

*Rata-rata musim dingin (Desember–Februari) dari indeks NAO bulanan Pusat Prediksi Iklim NOAA, 1951–2026, dalam satuan simpangan baku, dengan rata-rata bergerak lima musim dingin yang berpusat. Musim dingin terendah adalah 2010 ($-1.67$), yang tertinggi 2015 ($+1.66$).*

NAO, ENSO, dan mode-mode lain bekerja jauh dari tempat mode itu diukur.

**Definisi 23.9 (Telekoneksi).**

Yang disebut *telekoneksi* adalah keterkaitan antara variabel-variabel iklim di tempat-tempat tetap yang berjauhan, yang dihubungkan oleh proses-proses fisis di sepanjang lintasan di atmosfer atau samudra, seperti rangkaian [gelombang Rossby](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/22-sistem-cuaca#def-b2-weather-systems-rossby), pergeseran arus jet dan jalur badai, atau perubahan sirkulasi Walker.

Selama El Niño curah hujan di daerah tropis berubah dari Indonesia sampai Amerika Selatan, sekitar separuh keliling dunia, dan dari daerah tropis anomali-anomali itu merambat ke lintang tengah melalui lintasan-lintasan dalam definisi itu; [monsun](#def-b2-climate-variability-monsoon) India dari subbab sebelumnya adalah salah satu ujungnya. Mode-mode lain telah dinamai di setiap samudra: Dipol Samudra Hindia, yaitu jungkat-jungkit timur–barat suhu permukaan laut di Samudra Hindia tropis yang fase positifnya mendinginkan laut di lepas Sumatra dan Jawa dan menghangatkannya di lepas Somalia, yang berkembang pada musim panas belahan utara, matang pada musim gugur, dan mengubah hujan di Australia, Asia Tenggara, dan Afrika Timur; Mode Annular Selatan, yaitu perubahan kekuatan dan lintang sabuk angin baratan di sekitar Antarktika; dan variabilitas dekadal Pasifik, yang lebih lambat daripada ENSO.

## 23.5 Samudra sebagai ingatan

[Bab 22](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/22-sistem-cuaca#ch-b2-weather-systems) mendapati bahwa atmosfer melupakan cuacanya dalam sekitar dua pekan. Anomali iklim yang bertahan semusim harus tersimpan di suatu tempat, dan simpanan yang jelas adalah lapisan campuran samudra: lapisan campuran yang lebih dalam menyimpan lebih banyak kalor dan memiliki inersia termal yang lebih besar. Model paling sederhana memperlakukan anomali itu sebagai reservoir yang membocorkan kalor ke atmosfer.

**Proposisi 23.10 (Waktu redam anomali lapisan campuran).**

Misalkan lapisan campuran dengan kedalaman $h$, massa jenis $\rho$, dan kalor jenis $c_p$ membawa anomali suhu $T'$, dan misalkan permukaan kehilangan fluks kalor tambahan $\alpha T'$ per satuan luas ke atmosfer, dengan $\alpha > 0$. Maka, tanpa gaya paksa lain,

$$
T'(t) = T'(0)\,\mathrm{e}^{-t/\tau}, \qquad \tau = \frac{\rho\,c_p\,h}{\alpha} .
$$

**Bukti.** Kandungan kalor anomali itu per satuan luas adalah $\rho c_p h T'$; hukum pertama memberikan $\rho c_p h
\,\mathrm{d}T'/\mathrm{d}t = -\alpha T'$, suatu persamaan linear yang penyelesaiannya adalah peluruhan eksponensial dengan konstanta waktu $\tau$. ∎

**Contoh 23.11 (Ingatan samudra lintang tengah).**

Di atas samudra lintang tengah, fluks kalor permukaan menanggapi anomali suhu permukaan laut dengan $\alpha = 16.1\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}\,\mathrm{K}^{-1}$ rata-rata. Untuk lapisan campuran sedalam $50\,\mathrm{m}$, dengan $\rho = 1025\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ dan $c_p = 3992\,\mathrm{J}\,\mathrm{kg}^{-1}\,\mathrm{K}^{-1}$, $\tau = 1025 \times 3992 \times 50/16.1 = 1.27 \times 10^{7}\,\mathrm{s} = 147\,\mathrm{d}$, hampir lima bulan; lapisan sedalam $100\,\mathrm{m}$ mengingat dua kali lebih lama.

Anomali yang nyata juga dipaksa, setiap hari, oleh cuaca: fluks kalor acak yang, sendirian, akan menghasilkan derau putih, tanpa ingatan dari satu bulan ke bulan berikutnya. Bila ditambahkan pada peredaman, fluks itu memberikan persamaan $\mathrm{d}T'/\mathrm{d}t = -T'/\tau + F(t)$ dengan $F$ acak: samudra menjumlahkan gaya paksa acak itu selama waktu berorde $\tau$ dan melupakannya setelah itu. Hasilnya disebut derau merah. Korelasi jedanya, yaitu korelasi antara anomali dan dirinya sendiri beberapa waktu kemudian, turun sebagai $\mathrm{e}^{-\text{jeda}/\tau}$ (diterima), dan variasi lambat di dalamnya jauh lebih kuat daripada dalam gaya paksanya. Model stokastik ingatan samudra ini adalah acuan baku yang menjadi pembanding untuk mengukur persistensi anomali nyata, suatu sumber keterprakiraan di luar skala waktu cuaca; karena kedalaman lapisan campuran menentukan ingatan itu, pendangkalan lapisan campuran yang diproyeksikan untuk abad ini berarti ingatan yang lebih pendek.

![Derau merah dan derau putih dengan simpangan baku yang sama, 0.5 K, sebagai rata-rata bulanan selama 30 tahun (kiri): lapisan campuran pada mengubah gaya paksa harian yang acak menjadi ayunan lambat. Kanan: korelasi jeda dari simulasi 2000 tahun dibandingkan dengan e- jeda/.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-climate-variability/fig-404c5569b9fe.svg)

*Derau merah dan derau putih dengan simpangan baku yang sama, 0.5 K, sebagai rata-rata bulanan selama 30 tahun (kiri): lapisan campuran pada [Contoh 23.11](#ex-b2-climate-variability-tau) mengubah gaya paksa harian yang acak menjadi ayunan lambat. Kanan: korelasi jeda dari simulasi 2000 tahun dibandingkan dengan $\mathrm{e}^{-\text{jeda}/\tau}$.*

ENSO memerlukan lebih dari ingatan pasif ini. Anomalinya tidak hanya melibatkan lapisan campuran tetapi seluruh lapisan hangat di atas termoklin, yang bergerak puluhan meter, dan angin yang digerakkan anomali itu berbalik memengaruhi samudra melalui lingkar Bjerknes. Samudra menyediakan kelambatan, atmosfer menyediakan kopling; tidak satu pun dari keduanya sendirian menghasilkan osilasi. Kelambatan itulah yang diandalkan para prakirawan pada Oktober 2026 ketika mereka menilai El Niño yang kuat kemungkinan bertahan sampai Januari–Maret 2027.

## Latihan

Data untuk latihan, kecuali dinyatakan lain: air laut $\rho = 1025\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ dan $c_p =
3992\,\mathrm{J}\,\mathrm{kg}^{-1}\,\mathrm{K}^{-1}$; udara $c_p = 1004.5\,\mathrm{J}\,\mathrm{kg}^{-1}\,\mathrm{K}^{-1}$; $g =
9.81\,\mathrm{m}\,\mathrm{s}^{-2}$; koefisien peredaman fluks kalor permukaan $\alpha =
16.1\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}\,\mathrm{K}^{-1}$; satu bulan adalah $365.25/12 = 30.44$ hari.

**Latihan 23.1 ★.**

Di wilayah Niño-3.4 suhu permukaan laut rata-rata adalah $29.27\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ pada September 2026 dan $28.79\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ pada September 1997; [klimatologi](#def-b2-climate-variability-modes) yang dipakai untuk kedua bulan September itu adalah $26.71\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ dan $26.73\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. (a) Hitung kedua anomali itu. (b) September mana yang lebih hangat, dan anomali mana yang lebih besar? (c) Mengapa [klimatologinya](#def-b2-climate-variability-modes) tidak sama untuk kedua tahun itu?

**Solusi Latihan 23.1.**

(a) $29.27 - 26.71 = 2.56\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ pada 2026; $28.79 - 26.73 = 2.06\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ pada 1997. (b) September 2026 adalah bulan yang lebih hangat, sebesar $0.48\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, sekaligus anomali yang lebih besar, sebesar $0.50\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. (c) Setiap tahun dibandingkan dengan periode dasar 30 tahun yang berpusat padanya, yang digeser setiap lima tahun; [klimatologi](#def-b2-climate-variability-modes) September tahun 1980-an dan 1990-an sedikit berbeda dari [klimatologi](#def-b2-climate-variability-modes) tahun 2010-an dan 2020-an.

**Latihan 23.2 ★.**

Anomali Niño-3.4 bulanan dari Juni sampai Desember 2023 adalah 0.79, 0.95, 1.28, 1.55, 1.68, 2.01, dan $2.02\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. (a) Hitung ONI musim JJA sampai OND. (b) Tabel Pusat Prediksi Iklim memberikan 1.0, 1.3, 1.5, 1.7, dan 1.9. Bandingkan. (c) Pada musim apa ONI pertama kali mencapai ambang peristiwa kuat, $1.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$?

**Solusi Latihan 23.2.**

(a) JJA: $(0.79 + 0.95 + 1.28)/3 = 1.007$; JAS: $(0.95 + 1.28 + 1.55)/3 = 1.260$; ASO: $(1.28 +
1.55 + 1.68)/3 = 1.503$; SON: $(1.55 + 1.68 + 2.01)/3 = 1.747$; OND: $(1.68 + 2.01 + 2.02)/3 =
1.903$, semuanya dalam ${}^{\circ}\mathrm{C}$. (b) Dibulatkan ke satu desimal: 1.0, 1.3, 1.5, 1.7, 1.9, yaitu nilai-nilai dalam tabel. (c) Pada ASO 2023, dengan 1.5.

**Latihan 23.3 ★.**

Pada suatu bulan tekanan permukaan di atas rata-rata di Darwin dan di bawah rata-rata di Tahiti. (a) Apa tanda Indeks [Osilasi Selatan](#def-b2-climate-variability-enso)? (b) Fase ENSO apa yang ditunjukkannya? (c) Apa yang kamu harapkan untuk angin pasat di atas Pasifik ekuatorial timur, dan untuk curah hujan di atas Indonesia?

**Solusi Latihan 23.3.**

(a) Indeks itu mengikuti simpangan tekanan di Tahiti dikurangi tekanan di Darwin: di bawah rata-rata di Tahiti dan di atas rata-rata di Darwin, indeks itu negatif. (b) El Niño. (c) Angin pasat timuran yang lebih lemah, bahkan angin baratan dekat permukaan di barat, dan hujan yang lebih sedikit daripada biasanya di atas Indonesia, karena konveksi dalam telah bergeser ke timur.

**Latihan 23.4 ★.**

(a) Curah hujan Juni sampai September 2018 di India adalah $804.1\,\mathrm{mm}$, terhadap rata-rata jangka panjang $880.6\,\mathrm{mm}$. Nyatakan sebagai persentase rata-rata dan klasifikasikan musim itu. (b) Di pesisir Kerala rata-rata untuk Juni, Juli, Agustus, dan September adalah 556, 659, 427, dan $252\,\mathrm{mm}$. Berapa bagian hujan musim itu yang jatuh pada Juli?

**Solusi Latihan 23.4.**

(a) $804.1/880.6 = 91.3\,\%$ dari rata-rata: di dalam rentang 90 sampai $110\,\%$, sebuah musim normal, meskipun di bagian bawahnya. (b) Total musim itu $556 + 659 + 427 + 252 =
1894\,\mathrm{mm}$; Juli membawa $659/1894 = 34.8\,\%$ darinya, lebih dari sepertiga.

**Latihan 23.5 ★★.**

(a) Hitung waktu redam suatu anomali dalam lapisan campuran sedalam $50\,\mathrm{m}$ dan $100\,\mathrm{m}$. (b) Hitung, untuk masing-masing, korelasi jeda anomali itu setelah satu bulan. (c) Model-model iklim memproyeksikan lapisan campuran yang lebih dangkal dalam iklim yang lebih hangat. Apa akibatnya bagi ingatan samudra?

**Solusi Latihan 23.5.**

(a) $\tau = 1025 \times 3992 \times 50/16.1 = 1.271 \times 10^{7}\,\mathrm{s} = 147.1\,\mathrm{d}$ untuk $50\,\mathrm{m}$, dan dua kalinya, $294.2\,\mathrm{d}$, untuk $100\,\mathrm{m}$. (b) $\mathrm{e}^{-30.44/147.1} =
0.813$ dan $\mathrm{e}^{-30.44/294.2} = 0.902$. (c) Waktu redam sebanding dengan $h$: lapisan campuran yang lebih dangkal menyimpan lebih sedikit kalor untuk fluks yang sama dan melupakan anomali lebih cepat, sehingga ingatan samudra, dan keterprakiraan yang diberikannya, menurun.

**Latihan 23.6 ★★.**

Anomali suhu permukaan laut sebesar $+1.2\,\mathrm{K}$ teramati di atas lapisan campuran sedalam $50\,\mathrm{m}$. (a) Tanpa gaya paksa lebih lanjut, anomali berapa yang tersisa setelah tiga bulan, dan setelah enam? (b) Prakiraan semacam itu, yang hanya membiarkan anomali saat ini meluruh, disebut prakiraan persistensi. Mengapa prakiraan itu lebih baik daripada menganggap tidak ada anomali sama sekali, dan mengapa ia memburuk seiring waktu?

**Solusi Latihan 23.6.**

(a) Tiga bulan adalah 91.3 hari: $1.2 \times \mathrm{e}^{-91.3/147.1} = 0.65\,\mathrm{K}$; enam bulan adalah 182.6 hari: $1.2 \times \mathrm{e}^{-182.6/147.1} = 0.35\,\mathrm{K}$. (b) Anomali itu meluruh dengan lambat, sehingga menjadi tebakan anomali bulan depan yang lebih baik daripada nol. Tetapi gaya paksa acak menambahkan anomali baru setiap hari, yang tidak diketahui pada saat prakiraan dibuat; seiring meluruhnya anomali awal, anomali-anomali baru itu mengambil bagian yang makin besar, dan prakiraan itu bergeser menuju [klimatologi](#def-b2-climate-variability-modes), tempat ia tidak lagi membantu.

**Latihan 23.7 ★★.**

Pada bulan Juni tanah gurun di barat laut India dan Pakistan mengirimkan sekitar $160\,\mathrm{W}/\mathrm{m}^{2}$ kalor ke udara. (a) Berapa energi itu per meter persegi dan per hari? (b) Jika semuanya tetap berada dalam lapisan antara tanah pada $1000\,\mathrm{hPa}$ dan $850\,\mathrm{hPa}$, seberapa cepat lapisan itu akan menghangat? (c) Depresi termal itu sebenarnya tidak menghangat dengan laju itu pekan demi pekan. Sebutkan dua cara kalor dapat meninggalkan lapisan itu.

**Solusi Latihan 23.7.**

(a) $160 \times 86\,400 = 1.38 \times 10^{7}\,\mathrm{J}$, $13.8\,\mathrm{MJ}$ per meter persegi dan per hari. (b) Lapisan itu memuat $(1000 - 850) \times 100/9.81 = 1529\,\mathrm{kg}$ udara per meter persegi, dengan kapasitas kalor $1529 \times 1004.5 = 1.536 \times 10^{6}\,\mathrm{J}\,\mathrm{m}^{-2}\,\mathrm{K}^{-1}$; lapisan itu akan menghangat $1.38 \times
10^7/1.536 \times 10^6 = 9.0\,\mathrm{K}$ sehari. (c) Lapisan itu meradiasikan kalor dalam inframerah, ke antariksa dan ke udara di atasnya; dan udara hangat naik serta bercampur dengan lapisan di atasnya, atau dibawa pergi oleh angin, termasuk aliran masuk udara yang lebih sejuk yang ditarik oleh depresi termal itu sendiri.

**Latihan 23.8 ★★.**

Indeks NAO bulanan adalah $-1.93$ pada Desember 2009, $-1.11$ pada Januari 2010, dan $-1.98$ pada Februari 2010. (a) Hitung rata-rata musim dingin itu. (b) Selama 1951–2026 rata-rata musim dingin berkisar dari $-1.67$ sampai $+1.66$. Tempatkan musim dingin ini. (c) Cuaca musim dingin apa yang kamu harapkan di Eropa utara, di Eropa selatan, dan di Amerika Serikat bagian timur?

**Solusi Latihan 23.8.**

(a) $(-1.93 - 1.11 - 1.98)/3 = -1.673$, sekitar $-1.67$. (b) Itulah musim dingin terendah dalam catatan. (c) NAO yang sangat negatif: Depresi Islandia dan Antisiklon Azores yang lemah, arus jet yang lebih lemah, dan jalur badai yang lebih ke selatan daripada biasanya; musim dingin yang dingin dan kering di Eropa utara, musim dingin yang basah di Eropa selatan, dan lebih banyak serbuan udara dingin di Amerika Serikat bagian timur.

**Latihan 23.9 ★★.**

Suatu wilayah termasuk wilayah [monsun](#def-b2-climate-variability-monsoon) global bila hujan rata-rata musim panas setempatnya melebihi hujan musim dinginnya lebih dari $2.5\,\mathrm{mm}$ sehari. (a) Sebuah stasiun rekaan di Belahan Bumi Utara menerima rata-rata $9.3\,\mathrm{mm}$ sehari pada Juni–Agustus dan $0.4\,\mathrm{mm}$ sehari pada Desember–Februari. Apakah stasiun itu termasuk wilayah tersebut? (b) Sebuah stasiun rekaan di Belahan Bumi Selatan menerima $4.2\,\mathrm{mm}$ sehari pada Juni–Agustus dan $6.1\,\mathrm{mm}$ sehari pada Desember–Februari. Apakah stasiun itu termasuk? (c) Di pesisir Kerala hujan rata-rata Juni sampai September (122 hari) adalah 556, 659, 427, dan $252\,\mathrm{mm}$ bulan demi bulan. Hitung laju hariannya rata-rata, dan laju musim dingin yang di atasnya Kerala, dengan Juni–September sebagai musim panasnya, akan berada di luar wilayah itu. (d) Mengapa kriteria itu memakai selisih antara musim-musim dan bukan hujan total setahun?

**Solusi Latihan 23.9.**

(a) $9.3 - 0.4 = 8.9\,\mathrm{mm}$ sehari, lebih dari 2.5: termasuk wilayah itu. (b) Di Belahan Bumi Selatan musim panas jatuh pada Desember–Februari: $6.1 - 4.2 = 1.9\,\mathrm{mm}$ sehari, kurang dari 2.5: di luar wilayah itu, meskipun hujan di sana lebih banyak daripada di kebanyakan tempat dalam wilayah tersebut. (c) $1894/122 = 15.5\,\mathrm{mm}$ sehari; Kerala baru akan berada di luar wilayah itu jika laju musim dinginnya melebihi $15.5 - 2.5 = 13.0\,\mathrm{mm}$ sehari. (d) [Monsun](#def-b2-climate-variability-monsoon) adalah suatu pembalikan musiman: tempat basah yang basah sepanjang tahun, seperti stasiun kedua, tidak memiliki [monsun](#def-b2-climate-variability-monsoon), sedangkan tempat kering dengan musim hujan yang singkat dan intens memilikinya.

**Latihan 23.10 ★★★.**

Sebuah osilator pengisian ulang sederhana menuliskan anomali suhu Niño-3.4 $T$ dan anomali $H$ dari air hangat yang tersimpan di sepanjang khatulistiwa sebagai $\dot T = aH$, $\dot H = -bT$, dengan $a, b > 0$. (a) Tunjukkan bahwa $T$ berosilasi, dengan periode $2\pi/\sqrt{ab}$. (b) Hasil kali $ab$ berapa yang memberikan periode empat tahun? (c) Dengan peredaman, $\dot T = aH - rT$ dan $\dot H = -bT - rH$, tunjukkan bahwa $(T\,\mathrm{e}^{rt}, H\,\mathrm{e}^{rt})$ memenuhi persamaan tanpa redaman. Dengan $r = 0.25$ per tahun, dengan faktor berapa amplitudo turun dalam satu periode? (d) Apa yang harus membuat osilasi nyata itu terus berlangsung?

**Solusi Latihan 23.10.**

(a) Dengan menurunkan, $\ddot T = a\dot H = -abT$: persamaan osilator harmonik dengan frekuensi sudut $\omega = \sqrt{ab}$, dan periode $2\pi/\sqrt{ab}$. (b) $2\pi/\sqrt{ab} = 4$ memberikan $ab =
(2\pi/4)^2 = 2.47\,\mathrm{yr}^{-2}$. (c) Dengan $T = u\,\mathrm{e}^{-rt}$, $H = v\,\mathrm{e}^{-rt}$, $\dot T = (\dot u - ru)\,\mathrm{e}^{-rt} = (av - ru)\,\mathrm{e}^{-rt}$, sehingga $\dot u = av$, dan demikian pula $\dot v = -bu$: $(u, v)$ berosilasi tanpa redaman, dan $(T, H)$ adalah osilasi itu dikalikan dengan $\mathrm{e}^{-rt}$. Dalam satu periode amplitudo turun dengan faktor $\mathrm{e}^{-0.25 \times
4} = \mathrm{e}^{-1} = 0.37$. (d) Suatu gaya paksa: fluktuasi acak angin pasat, yang mengentak sistem itu berulang kali, dan [umpan balik Bjerknes](#def-b2-climate-variability-bjerknes), yang membuat peredaman lebih lemah atau bahkan negatif.

**Latihan 23.11 ★★★.**

Wilayah Niño-3.4 membentang $10{}^{\circ}$ dalam lintang dan $50{}^{\circ}$ dalam bujur di sepanjang khatulistiwa (ambil jari-jari Bumi $6371\,\mathrm{km}$). (a) Hitung luasnya. (b) Berapa kalor yang diperlukan untuk menghangatkan lapisan sedalam $100\,\mathrm{m}$ di atas luas itu sebesar $2\,\mathrm{K}$? (c) Fluks kalor permukaan tambahan berapa, yang dipertahankan selama enam bulan, akan memasoknya? (d) Selama El Niño angin pasat melemah dan termoklin di timur mendalam. Dari mana lagi kalor itu dapat berasal?

**Solusi Latihan 23.11.**

(a) $A = R^2 \,\Delta\lambda\,(\sin5{}^{\circ} - \sin(-5{}^{\circ})) = (6.371 \times 10^6)^2 \times 0.8727
\times 0.1743 = 6.17 \times 10^{12}\,\mathrm{m}^{2}$. (b) $Q = 1025 \times 3992 \times 100 \times 2 \times 6.17
\times 10^{12} = 5.05 \times 10^{21}\,\mathrm{J}$. (c) Enam bulan adalah $182.6 \times 86\,400 = 1.578 \times 10^{7}\,\mathrm{s}$; per meter persegi, $8.18 \times 10^8/1.578 \times 10^7 = 51.9\,\mathrm{W}/\mathrm{m}^{2}$, yang dipertahankan selama setengah tahun. (d) Dari samudra itu sendiri: angin pasat yang lebih lemah mengangkat lebih sedikit air dingin di timur, dan air hangat dari barat, yang tersimpan di atas termoklin yang lebih dalam, menyebar ke timur; sebagian besar penghangatan itu dapat berasal dari kalor yang sudah ada di samudra, yang dipindahkan dan bukan diperoleh.

**Latihan 23.12 ★★★.**

Perlakukan [umpan balik Bjerknes](#def-b2-climate-variability-bjerknes) sebagai lingkar yang mengembalikan, sebagai penghangatan tambahan, sebagian $g$ dari setiap penghangatan yang melewatinya. (a) Semburan angin barat menghangatkan timur sebesar $0.3\,\mathrm{K}$. Tunjukkan bahwa penghangatan totalnya $0.3/(1 - g)$, dan hitunglah untuk $g = 0.5$, 0.8, dan 0.9. (b) Apa yang terjadi jika $g \geq 1$, dan apa yang lalu harus membatasi peristiwa itu? (c) Mengapa $g$ seharusnya paling besar pada musim ketika Pasifik ekuatorial paling hangat?

**Solusi Latihan 23.12.**

(a) Lingkar itu mengembalikan $0.3g$, lalu $0.3g^2$, dan seterusnya: totalnya $0.3(1 + g + g^2 + \dots) =
0.3/(1 - g)$, deret geometri yang konvergen untuk $g < 1$: $0.6\,\mathrm{K}$, $1.5\,\mathrm{K}$, dan $3.0\,\mathrm{K}$ untuk $g = 0.5$, 0.8, dan 0.9. (b) Deret itu divergen: anomali akan tumbuh tanpa batas; pertumbuhan itu harus dihentikan oleh proses-proses yang tidak dimasukkan dalam lingkar, yaitu peredaman oleh fluks kalor permukaan dan pengurasan simpanan air hangat yang dijelaskan oleh osilator pengisian ulang. (c) Makin hangat permukaan laut, makin mudah penghangatan kecil memicu konveksi dalam dan hujan, yang pemanasannya menggerakkan angin; itulah musim ketika dampak ENSO paling kuat.

**Soal 23.1.**

Soal akhir pekan — Menghitung El Niño

Dari suhu laut bulanan ke catatan El Niño sejak 1950, dan ke samudra yang memungkinkannya. Gunakan data latihan.

**Bagian I — Dari bulan ke musim.** Anomali Niño-3.4 bulanan dari April 1997 sampai Januari 1998 adalah 0.26, 0.75, 1.13, 1.52, 1.80, 2.06, 2.26, 2.42, 2.36, dan $2.33\,{}^{\circ}\mathrm{C}$.

1. Hitung ONI musim AMJ 1997.
2. Hitung ONI MJJ, JJA, dan JAS.
3. Hitung ONI ASO, SON, OND, dan NDJ.
4. Tabel Pusat Prediksi Iklim memberikan 0.7, 1.1, 1.5, 1.8, 2.0, 2.2, 2.3, dan 2.4 untuk kedelapan musim ini. Bandingkan.
5. Mengapa indeks itu merata-ratakan tiga bulan alih-alih memakai bulan tunggal?
6. Pada musim apa peristiwa 1997 menjadi kuat ( $\geq 1.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ), dan pada nilai berapa peristiwa itu mencapai puncak?

**Bagian II — Aturan lima musim.** ONI Pusat Prediksi Iklim untuk 2018 sampai 2020 terbaca, musim demi musim dari DJF sampai NDJ: 2018: $-0.7$, $-0.7$, $-0.5$, $-0.3$, $-0.1$, 0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 0.8, 1.0, 1.1; 2019: 1.0, 0.9, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.4, 0.2, 0.3, 0.5, 0.7, 0.8; 2020: 0.7, 0.7, 0.6, 0.3, 0.0, $-0.2$, $-0.3$, $-0.4$, $-0.8$, $-1.0$, $-1.1$, $-1.1$; lalu DJF 2021 $-1.0$ dan JFM 2021 $-0.9$. ONI relatif terbaca, mulai SON 2018: 0.62, 0.82, 0.78; 2019: 0.68, 0.64, 0.57, 0.53, 0.37, 0.24, 0.04, $-0.12$, $-0.01$, 0.15, 0.29, 0.22; 2020: 0.14, 0.10, 0.02, $-0.25$, $-0.55$, $-0.72$, $-0.76$, $-0.85$, $-1.16$, $-1.37$, $-1.46$, $-1.39$.

7. Temukan episode-episode El Niño 2018–2020 menurut ONI: musim pertama dan terakhir masing-masing.
8. Berapa musim lamanya masing-masing?
9. Pada musim apa La Niña berikutnya dimulai menurut ONI, dan mengapa kamu memerlukan nilai-nilai 2021 untuk memastikannya?
10. Temukan episode-episode El Niño menurut ONI relatif, dan musim pertama La Niña.
11. Apakah peristiwa akhir 2019 merupakan El Niño menurut ONI relatif? Jelaskan perbedaan antara kedua indeks itu pada 2019.

**Bagian III — El Niño yang kuat.** Episode-episode El Niño sejak 1950 yang ONI puncaknya mencapai sedikitnya $1.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ dimulai pada musim MAM 1957, AMJ 1965, AMJ 1972, AMJ 1982, JAS 1986, AMJ 1991, AMJ 1997, JJA 2009, SON 2014, AMJ 2023, dan MAM 2026, dengan puncak 1.7, 1.8, 1.8, 2.1, 1.5, 1.5, 2.4, 1.5, 2.6, 2.0, dan, pada JAS 2026, $2.2\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ dan masih naik. Hitung dalam tahun, dari tahun dimulainya masing-masing.

12. Ada berapa episode kuat?
13. Daftarlah selang antara awal episode-episode kuat yang berturutan.
14. Selang mana yang terpendek, dan mana yang terpanjang?
15. Hitung selang rata-rata dengan dua cara: sebagai rata-rata selang-selang itu, dan sebagai waktu dari awal pertama sampai awal terakhir dibagi jumlah selang. Mengapa keduanya sama?
16. Peristiwa 2026 masih tumbuh ketika data berakhir. Mengapa peristiwa itu tetap terhitung sebagai episode kuat, dan mengapa data yang lebih kemudian tidak dapat mengubah awalnya?
17. FAQ Pusat Prediksi Iklim menyatakan bahwa El Niño dan La Niña terjadi setiap 3 sampai 5 tahun. Apakah selang rata-rata episode yang kuat sesuai dengan itu?

**Bagian IV — Mengapa ENSO memerlukan samudra.** Ambil lapisan campuran sedalam $50\,\mathrm{m}$ dan kolom udara sebesar $1000\,\mathrm{hPa}$.

18. Hitung waktu redam anomali lapisan campuran.
19. Hitung kapasitas kalor per meter persegi dari lapisan campuran dan dari seluruh kolom udara di atasnya.
20. Sedalam berapa air laut yang memiliki kapasitas kalor seluruh atmosfer di atasnya?
21. Hitung waktu redam anomali yang dibawa oleh kolom udara saja, dengan $\alpha$ yang sama.
22. Mengapa samudra dapat membawa anomali ENSO dari satu musim ke musim berikutnya, sedangkan atmosfer tidak?
23. Sebagai ringkasan: berapa tahun, rata-rata, yang memisahkan awal episode-episode El Niño kuat yang berturutan sejak 1950?

**Solusi Soal 23.1.**

**1.** $(0.26 + 0.75 + 1.13)/3 = 0.713\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. **2.** MJJ $(0.75 + 1.13 + 1.52)/3 = 1.133$; JJA $(1.13 + 1.52 + 1.80)/3 = 1.483$; JAS $(1.52 +
1.80 + 2.06)/3 = 1.793$. **3.** ASO $(1.80 + 2.06 + 2.26)/3 = 2.040$; SON $(2.06 + 2.26 + 2.42)/3 = 2.247$; OND $(2.26
+ 2.42 + 2.36)/3 = 2.347$; NDJ $(2.42 + 2.36 + 2.33)/3 = 2.370$. **4.** Dibulatkan ke satu desimal, 0.7, 1.1, 1.5, 1.8, 2.0, 2.2, 2.3, dan 2.4: sama dengan tabel. **5.** Satu bulan tunggal membawa derau cuaca; ENSO berlangsung berbulan-bulan, dan rata-rata tiga bulan menghilangkan sebagian besar derau itu sambil mempertahankan sinyal yang lambat. **6.** Pada JJA 1997, dengan 1.483, dibulatkan menjadi 1.5; puncaknya 2.4 pada NDJ. **7.** Dari ASO 2018 sampai MJJ 2019, dan dari SON 2019 sampai FMA 2020. **8.** Sepuluh musim, dan enam. **9.** Pada ASO 2020; di dalam tahun 2020 hanya empat musim, ASO sampai NDJ, yang sama dengan atau di bawah $-0.5$, kurang satu dari aturan itu, dan DJF 2021 melengkapinya. **10.** Satu El Niño, SON 2018 sampai MAM 2019, tujuh musim (AMJ 2019 turun ke 0.37); La Niña dimulai pada AMJ 2020 ($-0.55$), empat musim sebelum ONI menempatkannya, pada ASO. **11.** Tidak: indeks relatif tidak pernah melebihi 0.29 pada akhir 2019. Seluruh samudra tropis saat itu lebih hangat daripada periode dasarnya sekitar setengah derajat; wilayah Niño-3.4 hangat secara mutlak, tetapi hampir tidak lebih hangat daripada daerah tropis di sekitarnya. **12.** Sebelas. **13.** 8, 7, 10, 4, 5, 6, 12, 5, 9, dan 3 tahun. **14.** Yang terpendek 3 tahun (2023 sampai 2026), yang terpanjang 12 (1997 sampai 2009). **15.** $69/10 = 6.9$ tahun dengan kedua cara: jumlah selang yang berturutan adalah waktu dari awal pertama sampai awal terakhir, $2026 - 1957 = 69$ tahun. **16.** Peristiwa itu sudah berlangsung lima musim, MAM sampai JAS, sama dengan atau di atas $0.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, dan mencapai 2.2, di atas 1.5; awalnya, MAM 2026, adalah musim pertama deretan itu, dan musim-musim berikutnya hanya dapat memperpanjang deretan itu, bukan menggeser awalnya. **17.** Tidak, dan memang tidak perlu: ke-25 episode dari semua kekuatan datang sekitar setiap tiga tahun, seperti kata FAQ itu; episode yang kuat adalah sebagian darinya, sehingga lebih jarang, dan selangnya berkisar dari 3 sampai 12 tahun. **18.** $\tau = 1025 \times 3992 \times 50/16.1 = 1.27 \times 10^{7}\,\mathrm{s} = 147\,\mathrm{d}$. **19.** Lapisan campuran: $1025 \times 3992 \times 50 = 2.05 \times 10^{8}\,\mathrm{J}\,\mathrm{m}^{-2}\,\mathrm{K}^{-1}$; kolom udara: $(10^5/9.81) \times 1004.5 = 10\,194 \times 1004.5 = 1.02 \times 10^{7}\,\mathrm{J}\,\mathrm{m}^{-2}\,\mathrm{K}^{-1}$, 20 kali lebih kecil. **20.** $1.024 \times 10^7/(1025 \times 3992) = 2.5\,\mathrm{m}$ air laut. **21.** $1.024 \times 10^7/16.1 = 6.36 \times 10^{5}\,\mathrm{s} = 7.4$ hari. **22.** Anomali udara saja teredam dalam sekitar sepekan, anomali lapisan campuran dalam sekitar lima bulan, dan lapisan hangat di atas termoklin lebih dalam lagi: hanya samudra yang menyimpan kalor cukup lama untuk membawa anomali dari satu musim ke musim berikutnya, sedangkan atmosfer menyediakan angin yang mengopel keduanya. **23.** Sejak 1950, episode El Niño kuat dimulai rata-rata setiap **6.9 tahun**, sekitar tujuh.