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    厄爾尼諾 厄爾尼諾,又稱厄爾尼諾海流,是太平洋赤道帶大范圍內海洋和大氣相互作用后失去平衡而產生的一種氣候現象,就是沃克環流圈東移造成的。

    一、定義

          厄爾尼諾,又稱厄爾尼諾海流,是太平洋赤道帶大范圍內海洋和大氣相互作用后失去平衡而產生的一種氣候現象,就是沃克環流圈東移造成的。正常情況下,熱帶太平洋區域的季風洋流是從美洲走向亞洲,使太平洋表面保持溫暖,給印尼周圍帶來熱帶降雨。但這種模式每2—7年被打亂一次,使風向和洋流發生逆轉,太平洋表層的熱流就轉而向東走向美洲,隨之便帶走了熱帶降雨,出現所謂的“厄爾尼諾現象”。

     

    二、由來

          “厄爾尼諾”一詞來源于西班牙語,原意為“圣嬰”。19世紀初,在南美洲的厄瓜多爾、秘魯等西班牙語系的國家,漁民們發現,每隔幾年,從10月至第二年的3月便會出現一股沿海岸南移的暖流,使表層海水溫度明顯升高。南美洲的太平洋東岸本來盛行的是秘魯寒流,隨著寒流移動的魚群使秘魯漁場成為世界四大漁場之一,但這股暖流一出現,性喜冷水的魚類就會大量死亡,使漁民們遭受滅頂之災。由于這種現象最嚴重時往往在圣誕節前后,于是遭受天災而又無可奈何的漁民將其稱為上帝之子-圣嬰。

          后來,在科學上此詞語用于表示在秘魯和厄瓜多爾附近幾千公里的東太平洋海面溫度的異常增暖現象。當這種現象發生時,大范圍的海水溫度可比常年高出3-6攝氏度。太平洋廣大水域的水溫升高,改變了傳統的赤道洋流和東南信風,導致全球性的氣候反常。

     

    三、模型

          厄爾尼諾的簡化模型表明了能量在海洋中傳播過程中的不同波動的作用。在這個簡化模型中,海洋中的被稱為羅斯貝波的波動,從赤道附近的異常暖的海面向西傳播。當它達到海洋的西邊界時會被反射成一種不同的波,稱為開爾文波,這種波向東傳,它起著抵消或改變原來的暖海溫距平符號的作用,并引發降溫事件出現。整個厄爾尼諾事件中這半個循環所需時間是由這些波傳播的速度決定的,它大約需要2年。

          這一現象本質上由海洋動力學驅動,與之相應的大氣變化是由海水表面溫度確定的(反過來大氣的變化會加強海洋溫度分布型),而海表面溫度分布是由海洋動力學決定的,因而用上面的簡化模型表示的厄爾尼諾現象本質上是可預報的。

     

    四、形成原因

          1、東南信風減弱

          當南半球赤道附近吹的東南信風減弱后,太平洋地區的冷水上泛會減少或停止,從而形成大范圍海水溫度異常增暖,傳統赤道洋流和大氣環流發生異常,導致太平洋沿岸一些地區迎來反常降水,另一些地方則干旱嚴重。 在正常狀況下,北半球赤道附近吹東北信風,南半球赤道附近吹東南信風。信風帶動海水自東向西流動,分別形成北赤道暖流和南赤道暖流。從赤道東太平洋流出的海水,靠下層上升涌流補充,從而使這一地區下層冷水上泛,水溫低于四周,形成東西部海溫差。但是,一旦東南信風減弱,就會造成太平洋地區的冷水上泛減少或停止,海水溫度就升高,形成大范圍的海水溫度異常增暖。而突然增強的這股暖流沿著厄瓜多爾海岸南侵,使海水溫度劇升,冷水魚群因而大量死亡,海鳥因找不到食物而紛紛離去,漁場頓時失去生機,使沿岸國家遭到巨大損失。

          2、地球自轉

          研究發現,厄爾尼諾事件的發生與地球自轉速度變化有關,自二十世紀50年代以來,地球自轉速度破壞了過去10年尺度的平均加速度分布,一反常態呈4~5年的波動變化,一些較強的厄爾尼諾年平均發生在地球自轉速度發生重大轉折年里,特別是自轉變慢的年份。地球自轉速率短期變化與赤道東太平洋海溫變化呈反相關,即地球自轉速率短期加速時,赤道東太平洋海溫降低;反之,地球自轉速率短期減慢時,赤道東太平洋海溫升高。這表明,地球自轉減慢可能是形成厄爾尼諾現象的主要原因。 當地球自轉減速時,“剎車效應”使赤道帶大氣和海水獲得一個向東慣性,赤道洋流和信風減弱,西太平洋暖水向東流動,東太平洋冷水上翻受阻,因暖水堆積而發生海水增溫、海面抬高的厄爾尼諾現象。
     

     

    五、帶來的影響

          對世界的影響

          最為確定的影響是,厄爾尼諾事件導致全球降水量比正常年份明顯增多。這導致太平洋中東部及南美太平洋沿岸國家洪澇災害頻繁,同時印度、印度尼西亞、澳大利亞一帶則嚴重干旱,世界多種農作物將受影響。

          另外,厄爾尼諾現象有時也會反促成西北太平洋臺風數目偏少,但威力超強特殊情形發生。例如:1998年太平洋臺風季的臺風謝柏(1998年)以及2010年太平洋臺風季的超強臺風鮎魚(2010年),2016年太平洋臺風季的莫蘭蒂(2016年)

          對中國的影響

          對于中國來說,厄爾尼諾易導致暖冬,南方易出現暴雨洪澇,北方易出現高溫干旱,東北易出現冷夏。比起單純的氣溫變化,極端天氣更容易引發危險。

        (1)臺風減少。西太平洋熱帶風暴(臺風)的產生次數及在我國沿海登陸次數均較正常年份少。

        (2)夏季風較弱,季風雨帶偏南,位于中國中部或長江以南地區。北方地區夏季容易出現干旱、高溫,南方易發生低溫、洪澇。近百年來我國的嚴重洪水,如1931年、1954年和1998年長江中下游地區的洪水,都發生在厄爾尼諾現象出現的次年。

        (3)厄爾尼諾現象發生后的冬季,我國北方地區容易出現暖冬。

     

    六、特征

          厄爾尼諾現象的基本特征是太平洋沿岸的海面水溫異常升高,海水水位上漲,并形成一股暖流向南流動。它使原屬冷水域的太平洋東部水域變成暖水域,結果引起海嘯和暴風驟雨,造成一些地區干旱,另一些地區又降雨過多的異常氣候現象。

          20世紀60年代以后,隨著觀測手段的進步和科學的發展,人們發現厄爾尼諾現象不僅出現在南美等國沿海,而且遍及東太平洋沿赤道兩側的全部海域以及環太平洋國家;有些年份,甚至印度洋沿岸也會受到厄爾尼諾帶來的氣候異常的影響,發生一系列自然災害。總的來看,它使南半球氣候更加干熱,使北半球氣候更加寒冷潮濕。科學家對厄爾尼諾現象又提出了一些新的解釋,即厄爾尼諾可能與海底地震,海水含鹽量的變化,以及大氣環流變化等有關。厄爾尼諾現象是周期性出現的,大約每隔2-7年出現一次。

          至1997年的20年來厄爾尼諾現象分別在76-77年、82-83年、86-87年、91-93年和94-95年出現過5次。1982—1983年間出現的厄爾尼諾現象是本世紀以來最嚴重的一次,在全世界造成了大約1500人死亡和80億美元的財產損失。進入90年代以后,隨著全球變暖,厄爾尼諾現象出現得越來越頻繁。

          厄爾尼諾的全過程分為發生期、發展期、維持期和衰減期四個時期,歷時一般一年左右,大氣的變化滯后于海水溫度的變化。在氣象科學高度發達的今天,人們已經了解:太平洋的中央部分是北半球夏季氣候變化的主要動力源。通常情況下,太平洋沿南美大陸西側有一股北上的秘魯寒流,其中一部分變成赤道海流向西移動,此時,沿赤道附近海域向西吹的季風使暖流向太平洋西側積聚,而下層冷海水則在東側涌升,使得太平洋西段菲律賓以南、新幾內亞以北的海水溫度漸漸升高,這一段海域被稱為“赤道暖池”,同緯度東段海溫則相對較低。對應這兩個海域上空的大氣也存在溫差,東邊的溫度低、氣壓高,冷空氣下沉后向西流動;西邊的溫度高、氣壓低,熱空氣上升后轉向東流,這樣,在太平洋中部就形成了一個海平面冷空氣向西流,高空熱空氣向東流的大氣環流(沃克環流),這個環流在海平面附近就形成了東南信風。但有些時候,這個氣壓差會低于多年平均值,有時又會增大,這種大氣變動現象被稱為“南方濤動”。60年代,氣象學家發現厄爾尼諾和南方濤動密切相關,氣壓差減小時,便出現厄爾尼諾現象。厄爾尼諾發生后,由于暖流的增溫,太平洋由東向西流的季風大為減弱,使大氣環流發生明顯改變,極大影響了太平洋沿岸各國氣候,本來濕潤的地區干旱,干旱的地區出現洪澇。而這種氣壓差增大時,海水溫度會異常降低,這種現象被稱為“拉尼娜現象”。“拉尼娜現象”同樣很受重視。

          20世紀60年代以后,隨著觀測手段的進步和科學的發展,人們發現厄爾尼諾現象不僅出現在南美等國沿海,而且遍及東太平洋沿赤道兩側的全部海域以及環太平洋國家;有些年份,甚至印度洋沿岸也會受到厄爾尼諾帶來的氣候異常的影響,發生一系列自然災害。總的來看,它使南半球氣候更加干熱,使北半球氣候更加寒冷潮濕。

          近年來,科學家對厄爾尼諾現象又提出了一些新的解釋,即厄爾尼諾可能與海底地震,海水含鹽量的變化,以及大氣環流變化等有關。

          由于科技的發展和世界各國的重視,科學家們對厄爾尼諾現象通過采取一系列預報模型,海洋觀測和衛星偵察,海洋大氣偶合等科研活動,深化了對這種氣候異常現象的認識。首先認識到厄爾尼諾現象出現的物理過程是海洋和大氣相互作用的結果,即海洋溫度的變化與大氣相關聯。所以在80年代后,科學家們把厄爾尼諾現象稱之為“安索”現象。其次是熱帶海洋的增溫不僅發生在南美智利海域,而且也發生在東太平洋和西太平洋。它無論發生在哪時,都會迅速地導致全球氣候的明顯異常,它是氣候變異的最強信號,所以會導致全球許多地區出現嚴重的干旱和水災等自然災害。

          從我國6-8月主要雨帶位置來看,在75%的厄爾尼諾年內,夏季雨帶位置在江、淮流域。形象一點說,熱帶地區大氣環流的低頻振蕩可比作是熱帶地區的心臟跳動,厄爾尼諾事件的發生就好象是熱帶地區得了一個心臟病,使得規律性的低頻振蕩出現了異常現象。

          當上述厄爾尼諾現象發生時,遍及整個中、東以及太平洋海域,表面水溫正距平高達3℃以上,海溫的強烈上升造成水中浮游生物大量減少,秘魯的漁業生產受到打擊,同時造成厄瓜多爾等赤道太平洋地區發生洪澇或干旱災害,這樣的厄爾尼諾現象稱為厄爾尼諾事件。一般認為海溫連續三個月正距平在0.5℃以上,即可認為是一次厄爾尼諾事件。相反,如果南美沿岸海溫連續三個月負距平在0.5℃以上,則認為是反厄爾尼諾事件,又稱拉尼娜事件。當前據氣象學家的研究普遍認為:厄爾尼諾事件的發生對全球不少地區的氣候災害有預兆意義,所以對它的監測已成為氣候監測中一項重要的內容。

     

    七、預測

          厄爾尼諾現象是可以預測的。我國國家海洋局海洋環境預報中心王彰貴研究員等科研人員,根據厄爾尼諾現象和太陽活動密切相關的理論,通過分析250年來太陽黑子數和厄爾尼諾的資料,發現厄爾尼諾的發生周期與太陽黑子位相有關:97%的厄爾尼諾現象出現在太陽黑子11年周期的峰值區、谷值區和太陽黑子衰減位相,尤其是峰值區出現的概率比較大。在太陽黑子谷值區附近發生的厄爾尼諾現象周期較短,一般為2~3年;而在太陽黑子增加期,厄爾尼諾周期較長,一般為4~5年。從而,他們在國際上率先預測:下一次厄爾尼諾現象有可能在2002年前后出現;從2001~2007年,厄爾尼諾現象可能發生2~3次。

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