

(© Masque – stock.adobe.com) Perspektif NASA terhadap Krisis Iklim: Dampak Gelombang Panas Ekstrim dan Badai Hebat Menjelajahi Fenomena Iklim: Hubungan Antara El Nino, La Nina, dan Kondisi Cuaca Buruk Bencana Cuaca Terungkap: Memahami Kaitan Antara Kondisi Cuaca Global Pemanasan dan Badai Ekstrim
DURHAM, NC — Jauh sebelum manusia hidup di Bumi, ketika dinosaurus menjelajahi benua Pangaea dan tingkat gas rumah kaca melonjak jauh melampaui pengukuran saat ini, pola iklim yang kuat telah mempengaruhi sistem cuaca global. Penelitian baru mengungkapkan bahwa El Niño, pemanasan periodik di Samudera Pasifik tropis yang dapat memicu gangguan cuaca di seluruh dunia, telah secara aktif membentuk iklim bumi setidaknya selama 250 juta tahun – dan seringkali lebih intens dibandingkan apa yang kita alami saat ini.
Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan di Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasionaltim peneliti internasional menggunakan pemodelan iklim canggih untuk mengintip masa lalu Bumi. Mereka menemukan bahwa El Niño-Southern Oscillation (ENSO) tetap menjadi mode dominan variabilitas iklim bumi dari tahun ke tahun sepanjang periode yang luas ini. Temuan ini menantang ketidakpastian yang ada sebelumnya mengenai umur panjang dan stabilitas pola iklim yang penting ini dan memberikan wawasan baru tentang bagaimana pola tersebut berperilaku dalam dunia yang memanas.
Studi ini mengungkapkan bahwa kekuatan El Niño-Osilasi Selatan bervariasi secara signifikan dari waktu ke waktu, dengan beberapa periode menunjukkan osilasi dua kali lebih kuat dari yang kita amati saat ini. Anehnya, variasi ini tidak secara langsung terkait dengan suhu rata-rata global atau bahkan perbedaan suhu antara Pasifik bagian timur dan barat – faktor-faktor yang sebelumnya diperkirakan para ilmuwan mungkin mengendalikan intensitas ENSO.
Untuk memahami pentingnya ENSO, bayangkan Samudera Pasifik tropis sebagai bak mandi raksasa berisi air hangat. Biasanya, angin pasat bertiup dari timur ke barat, mendorong air hangat menuju Asia dan memungkinkan air dalam yang lebih dingin mengalir ke dekat Amerika Selatan. Selama peristiwa El Niño, angin melemah, sehingga air hangat menyebar ke arah timur melintasi Pasifik. Hal ini menciptakan sejumlah besar air hangat yang tidak biasa yang dapat mengubah pola cuaca secara global – mengeringkan wilayah barat laut AS dan membasahi wilayah barat daya dengan hujan yang tidak biasa.
Rekanannya, La Niña, terjadi ketika air menjadi sangat dingin, mendorong aliran jet ke utara dan berpotensi memicu kekeringan di Amerika Serikat bagian barat daya dan Afrika Timur serta mengintensifkan musim hujan di Asia Selatan.
Dengan menggunakan alat pemodelan iklim yang sama yang digunakan oleh Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim (IPCC), para peneliti melakukan eksperimen mesin waktu virtual. Namun, alih-alih memproyeksikan masa depan, mereka melihat ke belakang, memeriksa iklim bumi pada 26 titik waktu berbeda, yang masing-masing berjarak 10 juta tahun, dan mencakup 250 juta tahun yang lalu.
“Sepengetahuan kami, tidak ada penelitian lain yang secara sistematis menyelidiki sejarah geologi ENSO, karena kurangnya bukti geologi di masa lalu,” penulis utama studi Dr. Xiang Li, dari Nicholas School of the Environment di Duke University, mengatakan kepada StudyFinds . “Hal yang paling menarik adalah bahwa ENSO masih aktif sejak 250 juta tahun yang lalu dalam simulasi kami. Selain itu, sangat mengejutkan melihat amplitudo ENSO sangat bervariasi di masa lalu secara geologis.”
Li dan rekan penulisnya, Shineng Hu, menemukan bahwa hampir semua model Osilasi Selatan El Niño lebih intens daripada yang kita lihat saat ini. Beberapa “jauh lebih kuat, beberapa sedikit lebih kuat.”


“Dalam iklim modern, ENSO merupakan mode variabilitas iklim yang dominan pada skala waktu dari tahun ke tahun dan mempengaruhi iklim global dan peristiwa cuaca ekstrem melalui interaksi udara-laut dan telekoneksi. Oleh karena itu, mengetahui bahwa peristiwa El Nino di zaman dahulu lebih intens dapat memberikan petunjuk berharga bagi kita dalam memahami transisi iklim yang signifikan,” kata Li kepada StudyFinds. “Misalnya, beberapa peristiwa kepunahan massal terbukti berkaitan erat dengan perubahan iklim, sehingga ENSO mungkin memainkan peran yang sangat diperlukan dan upaya lebih lanjut harus dilakukan.”
Simulasi tersebut mengungkapkan dua faktor kunci yang mengendalikan kekuatan ENSO sepanjang sejarah: kedalaman termoklin (batas antara air permukaan hangat dan perairan dalam yang dingin) di Samudera Pasifik bagian barat dan variasi pola angin di Pasifik tropis. Bersama-sama, faktor-faktor ini menjelaskan sekitar 76% variasi amplitudo ENSO dari waktu ke waktu.
Penulis mengibaratkan osilasi seperti pendulum, dimana angin atmosfer bertindak sebagai tendangan acak yang dapat mempengaruhi ayunannya.
“Pendulum menggambarkan pergantian antara peristiwa El Niño fase hangat dan La Niña fase dingin,” jelas Li. “Pada saat El Niño, anomali suhu permukaan laut muncul di wilayah Pasifik khatulistiwa tengah dan timur, sedangkan anomali suhu permukaan laut dingin terjadi di sana saat terjadi La Niña. Perubahan dinamis tersebut mempunyai dampak iklim yang penting.
“Misalnya, saat terjadi El Niño, pergeseran konveksi ke arah timur memicu kekeringan dan kebakaran hutan di Asia Tenggara yang berbatasan dengan Pasifik barat, namun curah hujan tinggi dan banjir terjadi di wilayah Pasifik khatulistiwa timur,” lanjutnya. “Dampak yang kurang lebih berlawanan terjadi selama La Niña. Oleh karena itu, pergantian peristiwa ENSO mempunyai dampak yang berpengaruh terhadap iklim, ekonomi, dan sosial yang sangat mempengaruhi masa depan planet kita.”
Tim peneliti harus mengatasi tantangan komputasi yang signifikan. Simulasinya sangat rumit sehingga tidak dapat membuat model setiap tahun secara terus menerus sejak 250 juta tahun yang lalu. Sebaliknya, mereka membuat gambaran iklim secara rinci dengan interval 10 juta tahun. Setiap simulasi memerlukan waktu berbulan-bulan untuk diselesaikan dan dijalankan selama ribuan tahun model untuk memastikan hasil yang dapat diandalkan.
Simulasi ini harus memperhitungkan kondisi yang sangat berbeda dengan kondisi yang kita lihat saat ini. Selama periode Mesozoikum, 250 juta tahun yang lalu, benua-benua tersebut bergabung menjadi superbenua Pangaea, dengan Amerika Selatan terletak di tengahnya. Pola ENSO terjadi di Samudera Panthalassic yang luas di sebelah barat. Radiasi matahari yang mencapai Bumi sekitar 2% lebih rendah dibandingkan saat ini, namun tingkat CO2 di atmosfer jauh lebih tinggi, sehingga mengakibatkan lautan dan atmosfer menjadi lebih hangat secara signifikan dibandingkan yang kita alami saat ini.
“Jika kita ingin mempunyai proyeksi masa depan yang lebih andal, kita perlu memahami iklim masa lalu terlebih dahulu,” kata Hu.
Temuan penelitian ini mempunyai implikasi penting untuk memahami bagaimana ENSO mungkin berperilaku ketika bumi terus memanas akibat emisi gas rumah kaca. Meskipun penelitian sebelumnya berfokus terutama pada suhu laut, penelitian ini menunjukkan bahwa para ilmuwan harus memberikan perhatian yang sama terhadap pola angin ketika mencoba memprediksi perilaku ENSO di masa depan.
Perspektif sejarah ini memberikan konteks penting untuk memahami bagaimana pola iklim penting ini dapat merespons skenario pemanasan di masa depan. Ke depan, Hu dan timnya berencana untuk terus mempelajari peristiwa ENSO dan dampaknya terhadap planet ini di tahun-tahun mendatang.
“Kami akan menyelidiki lebih jauh perbedaan karakteristik kejadian El Niño dan La Niña di masa lalu. Misalnya, kami memperhatikan adanya peristiwa El Niño dan La Niña multi-tahun dalam simulasi kami untuk iklim masa lalu,” jelas Li. “Di sisi lain, para ilmuwan iklim telah menunjukkan bahwa kejadian La Niña yang berkepanjangan dapat meningkat frekuensinya seiring dengan pemanasan planet kita. Oleh karena itu, upaya lebih lanjut akan dilakukan untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik mengenai durasi kejadian ENSO dan bagaimana hal itu akan berubah jika iklim memanas, untuk memberikan implikasi terhadap ENSO dan proyeksi iklim di masa depan.”
Ringkasan Makalah
Metodologi
Para peneliti menggunakan Community Earth System Model, sebuah alat simulasi iklim yang canggih, untuk menciptakan kembali iklim bumi di 26 titik waktu yang berbeda. Untuk setiap irisan waktu, mereka memasukkan data yang diketahui atau diperkirakan tentang posisi benua, kedalaman laut, tingkat CO2 di atmosfer, dan radiasi matahari. Setiap simulasi dijalankan selama lebih dari 4.000 model tahun untuk memastikan hasil yang stabil. Model ini harus memperhitungkan kondisi yang sangat berbeda, termasuk susunan benua alternatif, tingkat CO2 yang bervariasi, dan jumlah radiasi matahari yang mencapai Bumi berbeda-beda.
Hasil Utama
Studi tersebut menemukan bahwa ENSO tetap aktif sepanjang periode 250 juta tahun, dengan kekuatannya bervariasi dua kali lipat antara periode puncak dan minimum. Aktivitas terkuat terjadi sekitar 150 juta tahun lalu, sedangkan aktivitas terlemah terjadi pada masa pra-industri. Penelitian ini mengidentifikasi dua faktor pengendali utama: kedalaman termoklin dan variasi angin atmosfer, yang bersama-sama menjelaskan sekitar 76% variasi amplitudo ENSO sepanjang waktu.
Keterbatasan Studi
Penelitian tersebut mengandalkan model komputer yang harus membuat asumsi tertentu tentang kondisi masa lalu. Akurasinya bergantung pada kualitas data masukan mengenai geografi kuno, tingkat CO2, dan faktor lainnya, yang menjadi kurang pasti di masa lalu. Resolusi model yang relatif kasar (kisi 3,75° × 3,75°) dapat memengaruhi presisi beberapa hasil. Selain itu, para peneliti hanya dapat memeriksa titik waktu terpisah daripada membuat simulasi berkelanjutan karena keterbatasan komputasi.
Diskusi & Kesimpulan
Penelitian ini menunjukkan ketahanan ENSO yang luar biasa sebagai fitur fundamental sistem iklim bumi, yang mampu bertahan melalui perubahan dramatis pada suhu dan geografi global. Identifikasi kedalaman termoklin dan kebisingan atmosfer sebagai faktor pengendali utama memberikan area fokus baru untuk memprediksi perilaku ENSO di masa depan. Meskipun penelitian ini menunjukkan bahwa ENSO kemungkinan akan bertahan di dunia yang memanas, kekuatannya mungkin berubah berdasarkan bagaimana faktor-faktor utama ini berkembang.
Pendanaan & Pengungkapan
Penelitian ini didukung oleh National Natural Science Foundation of China (hibah 42488201) dan Dewan Penelitian Swedia Vetenskapsrådet (2022-03617). Simulasi dilakukan di Platform Komputasi Kinerja Tinggi Universitas Peking. Para penulis menyatakan tidak ada kepentingan yang bersaing. Penelitian ini merupakan upaya kolaboratif yang melibatkan peneliti dari berbagai institusi, termasuk Universitas Peking, Universitas Duke, Universitas Kelautan Tiongkok, Universitas Xiamen, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, dan Universitas Lund.