厄尔尼诺与南方涛动指数的研究综述

王远泽



厄尔尼诺与南方涛动指数的研究综述

王远泽

（哈尔滨市第九中学校，黑龙江 哈尔滨 150040）

厄尔尼诺和南方涛动（El Niño-Southern Oscillation，ENSO）是气候变化中一个非常重要的物理现象，它具有周期性的变化特征，而且对全球的气候变化都有显著的影响。前人开发出了不同的ENSO指数来研究和预测ENSO变化原因和未来的发展趋势。但是由于不同类型的ENSO事件的物理机制存在不同，因此目前对ENSO事件的诊断、预测方面并没有一个统一的指数标准。所以ENSO指数的研究还有很多需要努力的方向，比如大数据的搜集和归纳以及一个合理的科学方法的提出。

厄尔尼诺与南方涛动；ENSO 指数；灾害影响；气候变化

1　引言

厄尔尼诺和南方涛动（El Niño-Southern Oscillation，ENSO）作为一种具有显著年际变化周期（一般周期为4年）的物理学现象，对全球的气候变化和人类活动都有非常重要的影响。其中厄尔尼诺（El Niño）一词源于西班牙语，原意为圣婴，因此又可将其称为圣婴现象，与另一现象南方涛动（Southern Oscillation）合称为厄尔尼诺与南方涛动，简称为ENSO。早期在秘鲁、厄尔多尔一带的渔民就发现了这个ENSO现象，世界四大渔场的秘鲁渔场发生了大量鱼类的死亡现象，究其原因为原本带来大量营养物质的寒流突然变暖导致了鱼类栖息环境的变化。这个奇怪的现象也引起了海洋科学家的重视，通过大量现场调查研究，他们发现太平洋东部和中部的热带海洋的海水温度异常的持续增温，会使整个世界气候模式发生变化。通过影响全球的大气环流，ENSO对全球许多地区的气温和降水有显著的影响，同时改变洋流的流动模式，最终改变了生物的栖息环境。

为了更方便地对ENSO事件进行研究与预测，前人拟定了一些ENSO指数，它能更好地体现其规律性，方便我们的研究。虽然关于ENSO的研究持续了近几十年并取得了很多成果，但是大多数的研究都是对某一类型的ENSO事件影响的研究，而对于ENSO指数的长时间序列研究却很少[1-2]。研究指数长期的变化能让我们更好地抓住ENSO变化的规律，从而可以更好地预测未来ENSO的变化。因此本文将从ENSO指数入手，结合前人的研究，论述其研究现状、应用、存在问题及发展等。

2　ENSO指数的研究现状

早在1960年就有了对于ENSO指数的定义：它主要表征东太平洋赤道附近海表面温度的变化。因此ENSO指数反映的是太平洋热带地区海表面温度的变化异常，其中，正向变化为厄尔尼诺现象，负向变化为拉尼娜现象。厄尔尼诺现象是指赤道附近东太平洋水温反常上升的一种现象，表现为东太平洋明显变暖，然后拉尼娜现象的发生常常会紧接着厄尔尼诺现象结束后发生，而拉尼娜现象与厄尔尼诺现象完全相反。

通常从海洋学的角度来讲，科学家们将太平洋热带地区的海区分成了四个海区，见图1，分别称为NINO 1区，NINO 2区，NINO 3区和NINO 4区。然后将这四个海区里面的海表面温度距平的变化作为依据来判断一个ENSO事件。

注：分别为NINO 1区、NINO 2区、NINO 3区、NINO 3.4区、NINO 4区。

一般来说，我们通常把NINO 3区海表面温度距平在6个月的时间范围内达到0.5 ℃以上定义为一次ENSO事件。也有将NINO 3.4区（3区和4区的中间地带）海表面温度距平先进行3个月的滑动平均，然后判断距平值达到0.5 ℃以上的时间段定义为一次ENSO事件。之后的研究为了更加全面地反映赤道附近中、东太平洋地区海表面温度变化整体状况，还有将所有NINO海区（NINO 1 + 2 + 3 + 4区）的海表面温度距平指数作为判定ENSO事件的依据，具体的判定指标如下：第一类为在所有NINO海区中，海表面温度距平指数持续6个月以上大于等于0.5 ℃（期间可以在个别月份不达到这个要求）为一次ENSO事件；第二类为该区指数持续5个月大于等于0.5 ℃，同时该5个月的指数之和大于等于4.0 ℃，也定义为一次ENSO事件[3]。

综上可知，目前前人针对不同的ENSO事件给出了各种定义指数的标准，但是缺乏统一的检测指数，不同的ENSO事件的物理现象存在不同，无法用同一个标准去确定所有的类型。因此，对于ENSO事件的监测和预测还无法得到统一的标准，未来还需要更多的数据和方法去解决这个问题。

3　ENSO指数的应用

ENSO现象的发生，会导致全球许多地区出现异常天气变化和海洋中的洋流变化，对一些依靠农业和渔业的发展中国家造成严重的经济损失，甚至造成人员的伤亡。通过目前对ENSO指数的研究成果，大致可以分为以下三个方面。

3.1　降水量

以ENSO指数与我国降水量的相关性为例：研究结果表明我国不同地区的降水量对不同的ENSO指数的相关性存在明显的差异。比如，选择相关性较显著的NINO 1+2和NINO 3为代表指数，这两个指数与我国大部分地区降水呈明显的正相关，表明这两个指数对我国降水量有显著的贡献。在另一方面，NINO 4指数与我国大部分地区呈负相关性，表明它对降水量有阻碍的作用[4]。

3.2　台风

台风作为一种极端的天气现象，对亚洲和太平洋地区很多国家都有极其显著的影响。很多研究都揭示了西北太平洋台风活动的频次、路径和ENSO的关系[5]。而在另一方面，他们还指出了ENSO与西北太平洋的西北区和东南区热带风暴频次的关系并不一样，说明ENSO和台风存在联系的同时还存在不同。

3.3　农业气象灾害

ENSO能影响全球的气候变化，进而导致农业气象灾害（如低温冷害、旱涝灾害等），对农作物生长发育、产量形成产生影响。从全球范围来看，全球气温偏高，陆地平均降水量减少等现象会在厄尔尼诺年发生；全球气温偏低，陆地平均降水量增加等现象会在拉尼娜年发生；但是，不同季节和不同类型ENSO对全球气温和降水的影响有差异，对农作物的影响也不相同，比如全球水稻、小麦和玉米均以减产为主，不同国家和地区影响各异[6]。

4　目前ENSO指数存在的问题

最后根据以上的综述内容，对目前ENSO指数存在的问题进行小结：①目前对ENSO事件的诊断和预测方面并没有存在一个统一的指数的标准，还存在的问题有ENSO监测指标过多、缺乏一致性等。②目前还不完全清楚ENSO的物理机制，研究发现对于不同类型的ENSO事件导致的物理现象也不尽相同。③由于不同的ENSO指数定义的ENSO事件的强度不同，导致分析灾害的时候相关性不确定，这也给未来的研究带来一定困难和不确定性。

5　结论与展望

对于ENSO指数的研究，目前还有很大的发展空间。前人对ENSO的研究主要集中在寻找一种与ENSO现象有强相关关系的指数上，并将其应用于对厄尔尼诺现象和与其相关的气象灾害的精准预测上，以减少其带来的经济损失。说明目前国际上更需要的是一个公认的对于ENSO事件业务监测标准，从而减少研究难度。对未来的ENSO指数研究来说，首先需要大量的数据支撑，这样才具有统计学意义。然后一个科学并且合理的分类方法是将这些年来不同ENSO事件进行分类的关键因素。可以参考的方法有很多，比如线性回归、聚类分析或者神经网络等等，所以我们还需要做出更大的努力以更好地分析这个重要的物理现象。

［1］龚道溢，王绍武.近百年ENSO对全球陆地及中国降水的影响［J］.科学通报，1999，44（3）：315.

［2］蓝永超，康尔泗，张济世，等.近50年来ENSO与祁连山区气温降水和出山径流的对应关系［J］.水科学进展，2002，13（2）：141-145.

［3］曹璐，孙丞虎，任福民，等.一种综合监测两类不同分布类型ENSO事件指标的研究［J］.热带气象学报，2013，29（1）：66-74.

［4］赵亚锋, 张济世. ENSO指数与我国降水延时相关分析［J］.兰州交通大学学报，2014（3）：31-34.

［5］Saunders M A，Chandler R E，Merchant C J，et al. Atlantic hurri-canes and NW Pacific typhoons ENSO spatial impacts on occur-rence and landfall［J］.Geophys Res Lett，2000，27（8）：1147－1150.

［6］郑冬晓，杨晓光.ENSO对全球及中国农业气象灾害和粮食产量影响研究进展［J］.气象与环境科学，2014，37（4）：90-101.

2095－6835（2018）23－0082－02

P732

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.23.082

王远泽（2001—），男，黑龙江哈尔滨人，研究方向为物理学。

〔编辑：张雅丽〕