厄尔尼诺和拉尼娜现象

莫彬

在全球变暖背景下，厄尔尼诺与拉尼娜现象与极端气候灾害将愈加频繁，各级政府职能部门应加大宏观管理和系统调控力度，加强气候变化的监测和预报。

气候变化与人类的生产生活息息相关，分析气候变化的内因，掌握气候变化的规律。应对变化带来的影响，是人类在认识自然、改造自然过程中必须接受的挑战和义不容辞的责任。

两种太平洋水温异常的现象

厄尔尼诺（El nino）现象是指发生在热带太平洋海温异常增暖的一种气候现象。在发生厄尔尼诺现象的年份，由于热带太平洋的大范围增暖，常造成全球气候的显著变化。例如，在3次有记录的厄尔尼诺年份中，我国都发生异常自然灾害。第1次是1972年，我国北方大面积水资源奇缺，发生了新中国建立以来最严重的全国性干旱；第2次是1982—1983年，连续发生异常天气，洪水泛滥导致数万公顷农田被淹，1982年8月黄河出现有记录以来第二大最高水位，1983年7月长江水位许多观测站达历史最高值；第3次是1997—1998年，我国长江流域发生了全流域大洪水。

拉尼娜（La nina）是指赤道附近东太平洋水温反常下降的一种现象，表现为东太平洋明显变冷，同时也伴随着全球性气候混乱。其表现与厄尔尼诺相反，也被称为“反厄尔尼诺”或“冷事件”，它是一种厄尔尼诺年之后的矫正过度现象。

拉尼娜现象的出现，会造成冷冬热夏事件的异常增加。通常情况下是拉尼娜与厄尔尼诺交替出现，厄尔尼诺年后随之就是拉尼娜年，但其发生频率要低于厄尔尼诺。从近几十年的表现看，拉尼娜同厄尔尼诺相比，有逐渐变弱的趋势。如1991—1995年中，曾连续发生了三次厄尔尼诺，但中间没有发生拉尼娜。

太平洋水温异常现象对气候的影响

海洋浩瀚无比，它的热容量比空气大，如果让全球海洋里100米深的表层海水降温1℃，放出的热量可供整个地球的大气增温5～6℃。因此，太平洋东部和中部的热带海洋水温变化，对地球大气的影响就非常明显。

厄尔尼诺对气候的影响是通过赤道太平洋上空的纬向沃克环流来实现的。沃克环流控制着东西半球的热量、动量、水汽的交换和平衡。一旦这种平衡被打乱，地球上的天气就会出现异常。在一定程度上首先使南美秘鲁和厄瓜多尔沿岸一带，以及太平洋西岸的印度尼西亚和澳大利亚东部沿岸一带，气候发生异常，随后出现气象灾害。

据多年气象观测数据，厄尔尼诺年中国的气候可归纳为：暖冬、北旱南涝、东北冷夏、热带风暴和台风数量减少。中国大部分寒潮和冷空气来自西伯利亚，高纬度的西北气流减弱直接导致冬季偏暖。据中国气象局统计，近50年来80%的厄尔尼诺年中国出现了暖冬，厄尔尼诺气候改变了中国的季风，从而打乱了全国范围的降水。厄尔尼诺还使南方雨带迟迟不能北移，导致南方水涝、北方干旱。最明显的结果是长江流域出现洪水，而黄河却出现断流。

拉尼娜现象对气候的影响强度远不如厄尔尼诺。拉尼娜出现时，由于热带地区大气环流受到明显影响，易引发风暴和降雨过程，使部分地区遭受洪涝灾害；我国则易出现冷冬热夏，登陆我国的热带气旋个数比常年多，出现“南旱北涝”现象。春季北方地区易连续出现大风天气，土借风势，沙尘暴随即形成；南方则易出现历史罕见的大范围低温雨雪冰冻天气过程。

厄尔尼诺现象研究

每次发生厄尔尼诺现象时都有很多共同特征，但几乎没有两个过程是完全一样的。如1982—1983年的强厄尔尼诺就出乎科学家的意料，它与过去几十年发生的现象都不一样。发生时没有出现之前已被认识的一些前期征兆；1997—1998年的厄尔尼诺爆发和发展都异常迅猛。可以说，每一次厄尔尼诺的发生都使科学家增加一些新的认识，但它的形成原因，仍然是一个未解之谜。

目前科学家正在积极探索厄尔尼诺的成因，并认为厄尔尼诺的出现是由于地球上东南信风变弱的缘故。信风是指低层大气中从副热带地区吹向赤道地区的盛行风，在北半球称为“东北信风”，南半球称为“东南信风”。赤道太平洋中部信风减弱，是形成厄尔尼诺现象的一个直接原因，这种看法为较多的海洋学家和气象学家所接受。

气象学家沃基斯（K.Watkis）发现，太平洋赤道附近的东南信风强度同南太平洋复活节岛附近的高压系统和印度尼西亚附近的低压系统的气压互成比例，即这两个系统的气压差增大，信风加强；反之，信风减弱，这就是所谓的“南方涛动”（ENSO）。厄尔尼诺正是在这种形势下出现的。由此，沃基斯建立了厄尔尼诺形成的“信风理论”。该理论在一定程度上解释了海洋对风场崩溃的响应，也为近年一些实际观测所证实。然而，迄今对风场崩溃的原因，即信风为什么会突然减弱，尚不清楚。

表层海水的运动主要受海表面风的驱动。如信风加强时，赤道太平洋深层海水上翻现象更加剧烈，导致海水表层温度异常偏低，进一步加剧赤道东太平洋冷水发展而引发拉尼娜现象。厄尔尼诺和拉尼娜现象是赤道中、东太平洋海温冷暖交替变化的异常表现，这种海温的冷暖变化过程构成一种循环。因此，在厄尔尼诺之后接着发生拉尼娜并非罕见之事。同样拉尼娜后也会接着发生厄尔尼诺。

厄尔尼诺现象的测报

世界气象组织（WMO）在1985—1995年期间组织完成了热带海洋一大气（TOGA）计划，其目的就是为了解决厄尔尼诺的监测和预测问题。该计划建立了一个比较系统的厄尔尼诺监测网，其观测结果通过卫星或网络系统及时地发送到各国的气象部门，使科技人员及时了解热带大气一海洋的状况，进一步分析两者之间的相互作用过程，也使科研人员有了对厄尔尼诺初步预测的能力。

厄尔尼诺与拉尼娜一般呈循环交替发生，两次厄尔尼诺间隔通常为2～7年，但没有严格的周期性。近50年来。共发生14次。一般持续时间约为1年，短的仅半年，长的1年半，超长的2～4年。1990年代以来，厄尔尼诺事件发生尤为频繁，至今已发生了4次。一般拉尼娜现象会随着厄尔尼诺现象而来，在厄尔尼诺现象的第二年，都会出现拉尼娜现象。有时拉尼娜现象会持续两三年。1988—1989年、1998—2001年都发生了强烈的拉尼娜现象，太平洋东部至中部的海水温度比正常低了1～2%，1995—1996年发生的拉尼娜现象则较弱。

厄尔尼诺和拉尼娜现象预测现在仍是国际科学界正在努力攻克的一项难题。国外在1980年代研制了一些模式，主要采取海洋-大气动力学模式、统计模式、统计与动力相结合的模式等，提供半年或一年的预测结果，但预测效果并不理想，甚至出现较大失误。就目前的技术水平而言，要做出准确的强度预报和半年乃至一年以上的预报仍然十分困难。

中国气象局、中国科学院、国家海洋局以及一些高校先后开展“中美热带西太平洋海气相互作用研究”、“我国短期气候预测系统研究”，以及与厄尔尼诺相关的课题研究，并于1990年建立了厄尔尼诺监测和预测业务系统。国家海洋环境预报中心建立了厄尔尼诺监测和预报系统，还自主开发研制了预测厄尔尼诺的统计模式。这个模式的基本原理是根据北半球环流形势的发展过程来预测厄尔尼诺的发生。研究发现，厄尔尼诺形成之前的夏季，往往在北半球纬向环流占主导地位，这种纬向环流发展到一定程度时，在秋季容易发生大规模扰动，使纬向环流遭到破坏，到初冬便转为强低指数型，经向环流明显加强，促使西太平洋副热带高压强度减弱、赤道偏东信风减弱、西风暴发、赤道西太平洋暖水向东输送等一系列过程的发生，最终导致厄尔尼诺事件形成。根据这个物理过程建立的统计模式，最先准确预测出1997年4月开始形成新的一次厄尔尼诺事件。

另外，德国波茨坦气候影响研究所的研究人员基于200个高质量的空气温度测量点数据，采用一种基于物理学和数学学科交叉的网络分析新方法，可提前六个月到一年及时精准地预报厄尔尼诺的发生。

2014年3月时出现在西太平洋的西风开始明显增强，气象预报亦提醒要密切关注厄尔尼诺的发生。到5—6月，西太平洋产生的暖水层已经到达了中东太平洋，正接近水面，而温度已经超出正常年均值0.5～0.8℃，预计到达中美洲西海岸就能升高到1.2℃，据此判断就已明确进入了厄尔尼诺状态。根据气象模型分析和专家观点，2014年厄尔尼诺高峰出现在12月底，并延续到2015年夏、秋季。

据我国国家气候中心监测显示，2014年全球平均气温为14.6%，比1961—1990年的平均值高出0.6℃，也比历史上最暖的2005年和2010年高出约0.04℃，成为自1880年有记录以来最暖的一年。世界气象组织发表2014年全球气候声明时也称，受海洋表面平均温度升高等因素影响，2014年超过2010年、2005年和1998年，成为有气象记录以来的最暖年。美国国家海洋和大气局的分析报告中也表明：至今15个最暖年份中有14个发生在21世纪，这说明气候变暖的趋势没有停滞。如果地球再处于自然增温阶段，与人类活动造成的气候系统增温相叠加，将会进一步加速全球气候变暖，也将导致包括世界范围出现高温、暴风雪、暴雨、洪涝、千旱等风险加剧，极端气候灾害将趋多趋强，各国应对防御灾害的形势更加严峻。

应对气候变化及其影响

1988年世界哲学大会在莎士比亚的故乡英国举行，大会主题引用了莎翁名言：“生存还是死亡？”旨在由哲学高度，呼吁政府和知识界正视自然变化对人类政治、经济和生活的影响，加强国际的交流和合作，制定保护人类赖以生存与发展的生态环境的有效政策和切实措施。几十年过去了，人类面对的自然灾害却越来越频繁，强度越来越大，1997—1998年的强厄尔尼诺事件，全球至少造成2万人死亡，总经济损失高达340多亿美元，期间许多国家都发生了严重的旱涝灾害，导致全球粮食减产20%左右。

长期从事海洋与气候关系研究的澳大利亚最大的国家级科研机构——联邦科学与工业研究组织（CSIRO）首席科学家蔡文炬认为，厄尔尼诺事件的总体数量不会增加，但在全球变暖效应下，未来100年内，赤道东太平洋的海水将热得更快，温度更高，“超级厄尔尼诺”的发生频率将会翻倍，将从20年一次发展到10年一次。

2014年4月联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布报告，过去一个世纪里，美国大部分地区平均增温将近1.1℃，假如二氧化碳和甲烷等温室气体的浓度持续激增，到21世纪末，升温的幅度有可能超过5.5℃。

中国科学家更多关注的是气候变化对农业的影响。据中科院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心研究员张正斌的研究，气候变化给中国农业带来的影响是好处居多：由于气候变暖，中国冬小麦的安全种植北界已由长城沿线向北扩展了1至2个纬度（100至200公里）；华北地区冬小麦正由冬性向半冬性过渡，东北地区粮食产量显著提高，水稻面积和总产量增加迅速；喜温作物玉米目前已经成为中国第一大作物。除了利好消息，气候变化也有不利影响：各种极端天气事件增多，各种病虫害危害加重，会导致农业减产。

气候变化不仅具有生态方面的意义，它也将成为影响人类行为的一个因素。美国爱荷华州立大学的研究发现，气温每升高1℃，每10万人中的暴力犯罪案件就会增加4.19起。高温还增加了人们“路怒症”的发作，也提高了交通事故的发生率。气候变化和城市群的发展是令人类更容易遭受灾害影响的两大因素，在全球变暖背景下，极端气候灾害愈加频繁，同时由于我国快速城镇化的发展，使得城镇化建设面临更大的风险。

科学的进步、工业化的发展，不但提高了人类利用环境的能力，也加深了人类影响自然的程度，人与自然的矛盾变得日益尖锐。近几十年频繁出现的各种严重灾害已向人类发出警告。因而，有必要呼吁将保护环境、防止灾害、珍爱生命的意识上升到国家发展战略的高度，加强天气变化的监测和预报，各级政府职能部门应加大宏观管理和系统调控力度，将生产和社会活动纳入科学化、系统化的有序管控轨道。

关键词：厄尔尼诺 拉尼娜 信风 气候变化