Härlett från mauism, det arabiska ordet för ”säsong”, hänvisar en monsun ofta till en regnperiod – men detta beskriver bara vädret en monsun ger, inte vad en monsun är. En monsun är faktiskt en säsongsmässig förskjutning i vindriktning och tryckfördelning som orsakar en förändring i nederbörd.
En monsun är en storskalig förändring i det övergripande vädermönster
Monsunsäsongen börjar ungefär i juni och fortsätter till september. Sedan 2008 är de fastställda datumen 15 juni till 30 september.
Dessa datum tyder bara på en högre risk för stormar, så bli inte förvirrad om regnvädret inte passar perfekt med dessa start- och slutdatum.
En förändring i vinden
Alla vindar blåser som ett resultat av tryckobalanser mellan två platser. När det gäller monsuner skapas denna tryckobalans när temperaturen över stora landmassor som Indien och Asien är betydligt varmare eller svalare än de över närliggande hav.
När temperaturförhållandena på land och oceaner ändras, gör de resulterande tryckförändringarna att vindarna förändras.
Dessa temperaturobalanser inträffar eftersom hav och land absorberar värme på olika sätt: vattendrag är långsammare att värmas upp och kylas ned, medan land både värmer och kyler snabbt.
Sommarens monsunvindar är regnbärande
Under sommarmånaderna värmer solljuset upp ytorna på både land och hav, men landtemperaturen stiger snabbare på grund av lägre värmekapacitet. När markytan blir varmare expanderar luften ovanför och ett område med lågtryck utvecklas. Samtidigt förblir havet vid en lägre temperatur än landet och luften ovanför det behåller ett högre tryck.
Eftersom vindar flyter från områden med lågt till högt tryck (på grund av tryckgradientkraften), orsakar detta underskott i tryck över kontinenten vindar att blåsa i en cirkulation från hav till land (en havsbris). När vindar blåser från havet till land, förs fuktig luft in i landet. Det är därför sommarmonsunerna orsakar så mycket regn.
Monsunsäsongen slutar inte lika abrupt som den börjar. Även om det tar tid för landet att värmas upp, tar det också tid för landet att svalna på hösten. Detta gör monsunsäsongen till en tid av nederbörd som avtar snarare än upphör.
En monsuns ”torra” fas inträffar på vintern
Under de kallare månaderna vänder vindarna och blåser i en cirkulation från land till hav. När landmassorna svalnar snabbare än haven, byggs ett överskott i tryck över kontinenterna vilket gör att luften över land har högre tryck än över havet. Som ett resultat strömmar luft över landet till havet.
Även om monsuner har både regniga och torra faser, används ordet sällan när det hänvisar till torrperioden.
Fördelaktigt, men potentiellt dödligt
Miljarder människor runt om i världen är beroende av monsunregn för sin årliga nederbörd. I torra klimat är monsuner en viktig påfyllning eftersom vatten förs tillbaka till torkadrabbade områden i världen. Men monsuncykeln är en känslig balans. Om regnet börjar sent, är för kraftigt eller inte tillräckligt kraftigt, kan det leda till katastrof för människors boskap, grödor och liv.
Om regnet inte börjar när de ska, kan det leda till växande nederbördsunderskott, dålig mark och en ökad risk för torka som minskar skördarna och producerar svält. Å andra sidan kan intensiva regn i dessa regioner orsaka massiva översvämningar och lerskred, förstörelse av skördar och döda hundratals människor i översvämningar.
En historia om monsunstudier
Den tidigaste förklaringen till monsunutvecklingen kom 1686 från den engelske astronomen och matematikern Edmond Halley. Halley är mannen som först kom på idén att differentiell uppvärmning av land och hav orsakade dessa gigantiska havsbriscirkulationer. Som med alla vetenskapliga teorier har dessa idéer utökats.
Monsunsäsonger kan faktiskt misslyckas, vilket leder till intensiv torka och hungersnöd till många delar av världen. Från 1876 till 1879 upplevde Indien ett sådant monsunmisslyckande. För att studera dessa torkor skapades Indian Meteorological Service (IMS). Senare började Gilbert Walker, en brittisk matematiker, studera effekterna av monsuner i Indien och letade efter mönster i klimatdata. Han blev övertygad om att det fanns en säsongsbetonad och riktad anledning till monsunförändringar.
Enligt Climate Prediction Center använde Sir Walker termen ”Southern Oscillation” för att beskriva den öst-västliga gungbrynseffekten av tryckförändringar i klimatdata. I genomgången av klimatrekorden märkte Walker att när trycket stiger i öster faller det vanligtvis i väster och vice versa. Walker fann också att asiatiska monsunsäsonger ofta var kopplade till torka i Australien, Indonesien, Indien och delar av Afrika.
Jacob Bjerknes, en norsk meteorolog, skulle senare inse att cirkulationen av vindar, regn och väder var en del av ett Stillahavsomfattande luftcirkulationsmönster som han kallade Walker-cirkulationen.
Vad orsakar en monsun?
Ett par faktorer spelar in för att skapa förutsättningar för regn. De två stora är vindens riktning och fukt och dagtid uppvärmning.
En förskjutning i vindriktningen från syd till sydost sker på sommaren. Fukten från Stilla havet och Mexikanska golfen skapar bäckar i norr. Kombinera detta med värmen från dagen i Kalifornien, som skapar stigande luft eller lågtryck, så är förutsättningarna uppställda för monsunstormar.
Monsuner påverkas av geografi
Geografin påverkar mängden nederbörd som ett område får när Intertropisk konvergenszon rör sig genom årstiderna. Till exempel, under vintern på norra halvklotet, ligger Intertropisk konvergenszon (ITCZ) söder om ekvatorn och monsunregn faller i norra Australien. Lågnivåvindar blåser söderut mot ITCZ och plockar upp fukt när de rör sig över det varma, tropiska havet. Samtidigt i Indien betyder torr luft som sjunker över land att det finns lite nederbörd.
Under sommaren på norra halvklotet ligger ITCZ norr om ekvatorn och monsunregn faller i Indien och andra delar av södra Asien när vindar blåser norrut från det tropiska havet till landet, medan norra Australien upplever mycket torra förhållanden när luften sjunker.
När ITCZ svänger norrut under sommarmånaderna, ger det monsunregn till Kozhikode, Indien. När ITCZ faller söderut under sommaren på södra halvklotet, ger det monsunregn till Darwin, Australien.
Placeringen av monsunregn påverkas av det faktum att land inte kan hålla på värmen lika bra som havet. När intensivt sommarsolljus träffar land absorberas dess energi och överförs snabbt tillbaka till atmosfären. När sommarens solljus träffar havet hålls solens energi av vatten och kan blandas nedåt och lagras tio till hundratals fot under ytan.
Detta innebär att på sommaren värms luft över land upp mer än luft över havet, vilket förskjuter ITCZ mot landområden. I regioner där kontinenter ligger norr eller söder om ekvatorn, som i Asien och Australien, gör detta att ITCZ flyttar längre bort från ekvatorn under sommarsäsongen.
Vad påverkar mängden regn?
Det finns variationer från år till år i mängden monsunnederbörd under sommaren. Forskare har till exempel funnit att under El Niño-förhållanden, när Stilla havet är särskilt varmt nära ekvatorn, är det vanligtvis mindre nederbörd under sommarmonsunen i Indien. Under La Niña-förhållanden, när Stilla havet är svalt, kommer det mer regn under sommarmonsunen i Indien.
Även om detta är ett allmänt mönster, kan det inte användas för att ange exakt hur mycket regn som kommer att falla i till exempel Indien under en viss sommar. Faktum är att den starkaste El Niño-händelsen under 1900-talet (1997 – 1998) hade liten effekt på den indiska monsunen. Så det måste finnas andra influenser på mängden nederbörd också. Detta är ett område för aktiv forskning.
Var monsuner finns
Om du letar efter monsuner måste du bege dig till tropikerna. Det är där regn produceras när varm och fuktig luft stiger i den intertropiska konvergenszonen (ITCZ), som svänger norrut och söderut i en säsongscykel, vilket orsakar mönster av distinkt våta och torra årstider (utforska avsnittet Varför monsuner händer nedan för att lära dig mer om hur detta fungerar).
Men monsunerna är inte desamma i hela tropikerna, eftersom de specifika platserna för kontinenter och hav påverkar de regionala mönstren av vindar och regn. Klassiska förhållanden för starka monsuner finns där Indiska oceanen och Stilla havet möts.
Denna region inkluderar Indien och södra Asien norr om ekvatorn och Australien söder om ekvatorn. Starka svängningar mellan blöta somrar och torra vintrar finns på dessa platser när ITCZ rör sig fram och tillbaka över ekvatorn. Den sydasiatiska monsunen, som inkluderar den indiska monsunen, är särskilt stark eftersom Himalaya och andra berg blockerar torr luft i norr från att komma till den fuktiga monsunregionen.
Den säsongsmässigt våta och torra regionen strax söder om Saharaöknen i Västafrika och Sahel är en annan klassisk monsunregion. Monsuner förekommer också i Amerika, men tenderar att vara svagare än i andra regioner.
Asien, Indien och Australien
Med världens starkaste monsuner sträcker sig denna region från Sydkinesiska havet till Indiska oceanen och inkluderar Asien och norra änden av Australien. Från juni till september förekommer sommarmonsunregn i sydasiatiska länder som Vietnam, Thailand, Kambodja, Bangladesh, Laos, Indien och Pakistan.
Från december till februari rör sig monsunregnet söder om ekvatorn mot Australien medan södra Asien upplever torra monsunförhållanden. Det finns till och med en östasiatisk monsun som ger sommarregn till Kina, Japan och Korea, men det orsakas av en annan typ av vindmönster som är förknippat med jetströmmen.
Amerika
Monsunvindar i de tropiska delarna av Nordamerika, Centralamerika och Sydamerika gör att mängden nederbörd varierar med årstiderna, även i områden där nederbörden är riklig och regnskogar frodas. Från juni till augusti, som är sommarmånaderna på norra halvklotet, faller det mer nederbörd norr om ekvatorn i Costa Rica, Nicaragua, Panama och västra Mexiko. Från december till februari faller det mer nederbörd söder om ekvatorn i Brasilien.
Den nordamerikanska monsunen för fukt från det varma vattnet i Stilla havet sträcker sig till sydvästra USA, men dess främsta nederbörd inträffar i Mexiko, och de amerikanska staterna Arizona och New Mexico ligger i dess periferi. Dessa områden är vanligtvis torra men kan få tillräckligt med regn för att släcka en skogsbrand om det blåser fuktiga monsunvindar på sommaren. Ett område med sommarnederbörd längs USA:s östkust är förknippat med vad vissa kan kalla en mid-latitud version av monsunregn.
Afrika
Under sommaren på norra halvklotet ligger den intertropiska konvergenszonen (ITCZ) över Afrika långt norr om ekvatorn, strax söder om Saharaöknen i ett område som kallas Afrika söder om Sahara. Fuktiga vindar blåser från Atlanten och producerar regn när de når Västafrika i länder som Mali, Niger, Ghana och Elfenbenskusten.
Under sommaren på södra halvklotet ligger ITCZ söder om ekvatorn och ger regn till södra afrikanska länder som Zimbabwe, Tanzania, Zambia, Malawi, Moçambique och Uganda. Samtidigt blir Afrika söder om Sahara särskilt varmt och torrt på vintern när luften sjunker från högt uppe i atmosfären till marken som en del av Hadley-cirkulationen.