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2024年或成“史上最热年份”

2023-04-05唐冰开熊萌

生态经济 2023年3期
关键词:暖流厄尔尼诺拉尼

唐冰开,熊萌

(长春工业大学 公共管理学院,吉林 长春 130000)

2023年1月,英国气象局发布的气候预测报告指出,持续三年的拉尼娜现象将会在2023年3月份结束,地球很可能于2023年下半年晚些时候开启厄尔尼诺模式,2024年可能成为“史上最热年份”,同时全球平均气温可能会比工业化前水平上升1.5°C,突破《巴黎协定》设定的理想温控目标。以往的气象数据表明,厄尔尼诺不仅会加剧全球变暖,还会在全球引发一系列极端气候灾害,严重威胁地球生态环境和人类社会可持续发展。为应对即将到来的气候危机,各国必须及早准备,积极采取各种防灾减灾和气候适应性措施,尽最大可能减少气象灾害损失。

厄尔尼诺即将回归

2023年1月16日,英国《卫报》报道了一项来自英国气象局的最新气象预测:持续三年的拉尼娜现象即将在2023年3月份结束,厄尔尼诺即将在2023年下半年回归并重新主导全球气候趋势。

2023年1月19日,美国海洋与大气管理局发布的气象报告显示,2023年4月份,全球依然处于拉尼娜的概率为27%,而进入中性(非厄尔尼诺非拉尼娜)气候的概率为73%。到5月份后,拉尼娜存在的概率降为13%,中性气候存在的概率提升为82%,进入厄尔尼诺气候的可能性为5%。进入10月份后,全球处于厄尔尼诺状态的可能性则提升到52%,进入中性气候的概率为28%,仍然处于拉尼娜的可能性为10%。总的来看,美国海洋与大气管理局的预测认为,厄尔尼诺发生的概率会在2023年5月份后逐月提升,这与英国气象局的预测结果大致相同。综合两项最新气象科学报告来看,厄尔尼诺很可能会在2023年下半年晚些时候回归,重新主导全球气候走向。

持续三年的拉尼娜并没有给全球带来“降温效应”,厄尔尼诺回归,意味着全球即将进入新的高温模式。从2020年年中到2022年,全球十分罕见地连续三年经历了拉尼娜现象。拉尼娜是与厄尔尼诺对立的一种气候现象,一般会拉低全球平均气温。因此,很多人认为这一超长的拉尼娜现象或许会暂缓甚至改变全球变暖进程,然而回顾近年来的气象观测记录,“高温热浪”依旧是气象事件中的一个高频词汇,拉尼娜这一逆向因素并没有改变全球变暖的大趋势,目前地球平均气温已经连续三年超过工业化前水平1°C,最高达到1.2°C,2020年、2021年、2022年分别是人类有气温观测记录以来第三热、第六热和第五热的年份。拉尼娜并没有给全球降温,地球还在持续“高烧”。

在全球变暖趋势下,即将到来的厄尔尼诺会进一步推高全球温度。英国气象局的报告指出:受厄尔尼诺影响,2023年全球平均气温可能会显著高于2022年,同时2024年有可能成为人类有气温观测记录以来最热的一年。为应对全球气候变暖,世界各国于2015年签署了《巴黎协定》,各方同意到21世纪末将全球平均气温上升幅度控制在工业化前水平2°C以内,并尽最大努力实现1.5°C目标,但新一轮厄尔尼诺现象带来的高温可能会打破1.5°C这一目标。英国气象局的科研人员表示:这次大规模的厄尔尼诺现象将会给全球气温带来更大的影响,我们可能不得不经受前所未有的热浪考验,而这极有可能会助推全球平均温度于2024年超过《巴黎气候协定》设定的1.5°C临界值。

厄尔尼诺现象的成因

厄尔尼诺是指赤道太平洋中东部海域水温异常升高的一种现象,如果这里的海水平均温度连续三个月比正常年份高0.5°C,可以认定为厄尔尼诺状态,持续6个月可以就认定为厄尔尼诺事件。厄尔尼诺事件会导致大气环流异常,引发全球范围内的高强度气象灾害,对地球生态系统以及人类社会产生重大影响。提到厄尔尼诺,就不得不提拉尼娜。拉尼娜同样与赤道太平洋中东部海水温度有密切关系,与厄尔尼诺不同的是,它是指这里的海水温度异常降低的现象。拉尼娜同样是全球稳定气候系统的破坏因子,也会加剧极端气候。从近50年的观测数据来看,厄尔尼诺现象无论是在发生频率还是强度上,都大于拉尼娜,两者转换时间大约需要四年。

厄尔尼诺现象与秘鲁寒流有着密切联系。秘鲁寒流是地球大洋中一支最为强大的补偿流,它能带动下层海水中的硝酸盐、磷酸盐等营养物质上泛,为表层浮游生物和鱼类提供了丰富的食物来源,因此,秘鲁渔场成了世界四大渔场之一。但居住在秘鲁和厄瓜多尔沿岸的渔民发现,每隔几年的圣诞节前后,秘鲁渔场的渔获量就会大幅减少。经过人们长期观察发现,这种奇怪的现象是由南美洲西海岸附近海域海水升温导致的。原来生活在这一带海域的浮游生物和鱼类已经适应了冷水环境,当海水升温后,就会导致大量鱼类死亡。但当时科技落后,人们思想蒙昧,一直不明白为什么海水会无缘无故升温,于是就将这一无法解释的现象与天主教中的“圣诞节”联系起来,认为是“圣婴”降临的象征。秘鲁当时属于西班牙殖民地,使用西班牙语,而西班牙语中“圣婴”的发音是“厄尔尼诺”,因此当地人将这一现象称为“厄尔尼诺”现象。

随着时代发展和气象观测手段的进步,人们进一步深刻认识到厄尔尼诺与赤道太平洋中东部海域海水增温以及信风强弱都有直接关系。在正常年份,赤道太平洋东部和中部的海水会在北半球东北信风、南半球东南信风推动下,形成自东向西流动的北赤道暖流(风水流)和南赤道暖流(风水流),使赤道海洋表层暖水在太平洋西部逐渐堆积起来,导致这里的海水温度、水位都升高。而赤道太平洋中部和东部的表层暖水流走后,其下层冷水开始上涌补充,使得该海域水温、水位较四周都低,由此形成赤道太平洋地区西高东西的水位结构。这种水位结构又使得赤道地区形成了一条自西向东的赤道逆流(补偿流、暖流)。

另一方面,每年的10月至次年3月是南半球的夏季,南半球海域水温普遍升高,赤道逆流也因此得到增强。与此同时,全球气压带和风向会向南移动,北半球的东北信风也会跨越赤道,在地转偏向力的作用下会转变为西北季风。受西北季风影响,秘鲁西海岸离岸东南季风会被削弱,秘鲁寒流冷水上泛因此削弱甚至消失。与此同时,温暖的赤道逆流会沿着秘鲁西海岸向南而下,暖流替代了这里的寒流,这股暖流被称为厄尔尼诺暖流,这就是圣诞节前后(南半球夏季)秘鲁渔场渔获量降低的原因。

但每隔数年,这种正常的季风和洋流运动就会被破坏。当南半球东南信风较弱时,南赤道暖流(风水流)就会较弱,南半球赤道太平洋中部和东部的暖水西流较少,难以形成冷水上泛的上升补偿流,水平补偿流(秘鲁寒流)也因此遭削弱。在这种情况下,当自西向东的赤道逆流(暖流)一如既往地沿秘鲁西海岸南下时,微弱的秘鲁寒流根本无法对冲温暖的赤道逆流,秘鲁、厄瓜多尔沿岸附近的冷洋流也就变成了强势的暖洋流,使厄尔尼诺暖流异常强大,最终形成厄尔尼诺事件。

厄尔尼诺现象的成因十分复杂,除上述形成机理外,近年来科学在综合回顾多次厄尔尼诺事件后,进一步发现其形成与地球自转速度也有紧密联系。众所周知,地球在太阳系中的转动主要包括围绕太阳的公转以及地球本身的自转。以往人们普遍认为一天、一年的时间稳定不变,但随着人们对地球运动观测越来越精确,人们逐渐发现地球转动并非恒定不变,而是存在时快时慢的不规则变化。科学家们将地球自转速度与厄尔尼诺事件联系起来分析后,发现地球自转减慢时更容易出现厄尔尼诺现象。从地球自转速度年际变化来看,1956年以来发生的8次厄尔尼诺事件均出现在了地球自转减慢阶段,尤其是在地球自转连续减慢两年之时;从月际变化来看,1957、1963、1965、1969、1972和1976年发生的6次厄尔尼诺事件,无论是海温开始增暖和最暖时间,都发生在地球自转开始减慢和最慢之后或处在同时。这都表明地球自转减慢会引发或加强厄尔尼诺现象。

两者间的这种关系可以通过物理学的离心力和惯性进行解释。我们可以把洋流和大气看作是地球这辆“车”上的“乘客”。我们近似地把地球看成是圆形,在其自转过程中,赤道地区转速一定是最大的,可达到465米/秒。当地球这辆“车”的行驶速度发生变化时,“乘客”在惯性和离心力作用下,就会前仰后合,我们可以想象,当地球自西向东自转加速时,洋流、大气等“乘客”必然会“后倒”,也就是向西漂移,而当地球自转突然减速时,洋流、大气必然会“前倾”,向东漂移。地球自转减慢,赤道附近的海水和大气会由于惯性获得更多向东的相对速度,导致南赤道暖流减弱,南美太平洋沿岸冷水上泛现象减弱乃至消失(上升补偿流减弱),同时这个向东的相对速度还会加强赤道逆流(暖流),这一强一弱的变化,就会助推赤道太平洋东部、中部海水升温,形成厄尔尼诺事件。

关于厄尔尼诺的发生机理,另一个值得注意的因素是全球变暖。2018年12月,《自然》杂志上发表的一篇气象科学论文认为全球变暖使赤道东部太平洋厄尔尼诺现象变得更加剧烈,或将导致未来极端气象事件更加频繁。目前全球变暖导致地球系统积累的热量越来越多,这些热量中的90%都被存储在了大洋中,导致海水热含量持续增加,自20世纪70年代以来,全球700米以上海表温度正在不断上升,这在客观上也为厄尔尼诺发生创造了有利条件。

厄尔尼诺的巨大影响

厄尔尼诺事件会导致全球大范围的异常气候,形成暴雨、暴风雪、飓风、洪水、高温、干旱等气象灾害,给人类经济社会活动造成重大负面影响。那么这些影响又是如何产生的呢?要弄清楚这个问题,我们首先必须知道冷暖洋流对气候的影响。

按海水温度的冷暖,洋流可以分为寒流和暖流,它们分别会给沿岸陆地带来不同的影响。寒流在与周围环境进行热量交换时,会得热增湿,相应的上层海水及其上空大气会失热减湿,进而导致沿岸陆地降温减湿,形成干旱少雨气候。暖流则与寒流正好相反。暖流在与周边环境交融时,会散失热量和水汽,沿岸陆地会得到热量和水汽,形成增温、多雨气候。增温增湿作用最为明显的是墨西哥暖流,这股源于赤道的暖流,其流量相当于地球陆地径流量总和的20多倍,在其流动时会带动海表以下100米深的海水一起流动。它所携带的惊人热量和水汽深刻影响着欧洲大陆气候,使欧洲冬季温度较同纬度地区更高,降水更多,直接塑造了欧洲冬雨型的降水特点。

前文我们已经知道,厄尔尼诺会使秘鲁寒流变为厄尔尼诺暖流。这种冷暖洋流的变化,会直接导致环赤道太平洋地区气候发生重大变化。在厄尔尼诺年,受厄尔尼诺暖流影响,赤道中部太平洋至南美洲西海岸地区降雨会显著增加,易遭受洪涝灾害。而赤道太平洋西海岸,由于冷空气下降,印度尼西亚、澳大利亚等地往往会出现干旱气候。

除环赤道太平地区以外,厄尔尼诺还会对其他遥远地区的气候产生影响。厄尔尼诺气候会导致南美洲巴西东北部的干旱,2014—2016年的厄尔尼诺事件直接导致巴西东北部连续多年遭遇数十年一遇的干旱。印度季风虽然和赤道太平洋中东部海温分属两个不同的气候系统,但是科学家们却发现当热带中东太平洋海水一“发烧”,印度季风给南亚次大陆带去的降水就会减少,随后就会引发印度大面积的干旱灾害。这一气象关联性背后是厄尔尼诺、拉尼娜以及南方涛动间的复杂关系。此外,厄尔尼诺还会导致南部非洲地区的干旱,在2015—2016年超强厄尔尼诺年份期间,南部非洲遭遇了连续多年的干旱气候,该地区1 400万人面临粮食危机。

厄尔尼诺对我国的影响主要包括以下方面:一是暖冬。近50年来,80%的厄尔尼诺事件都导致了我国的暖冬出现,特别是20世纪90年代以后的厄尔尼诺事件,几乎都使我国出现了暖冬。二是干旱和洪涝。厄尔尼诺年,我国长江中下游地区一般降雨会显著增多,易发生洪涝灾害,而我国黄河以及华北一带则易发生高温干旱气候。三是东北地区冷夏。在厄尔尼诺年份,我国东北地区夏季冷空气势力强大,易发生低温冷害。四是热带风暴数量减少。近50年的气象统计发现,在厄尔尼诺年份,西北太平洋生成的以及登陆我国的热带风暴会比多年平均数明显偏少。

典型的厄尔尼诺事件

在20世纪的100年间,有两个厄尔尼诺多发时代,一是20世纪20至30年代。这一时期的厄尔尼诺事件使得美国中南部的俄克拉何马州、得克萨斯州出现周期性的干旱,导致这里数百家农场被毁。二是20世纪80至90年代。这一时期的厄尔尼诺造成的危害比前一时期范围更大,影响更恶劣。1982年4月至1983年7月,是有观测记录以来最严重的一次厄尔尼诺事件,太平洋中部和东部海水温度比正常年份高出4°C~5°C。这次严重的厄尔尼诺事件所引发的高温、干旱、洪涝等灾害直接导致全球1 500多人死亡,经济损失达百亿美元。1986—1987年,赤道太平洋中东部海域海表温度较往年又升高了2°C左右,厄尔尼诺现象明显,这次事件导致南美洲秘鲁中北部沙漠暴雨成灾,哥伦比亚境内亚马孙河水位猛涨,多地决口,而印度尼西亚、澳大利亚东部沿海、南亚、我国北方以及非洲北部大范围地区却遭遇了干旱少雨气候。1997—1998年,赤道太平洋中东部海域海水温度异常偏高3°C~4°C,又一次引发了超强厄尔尼诺事件。它导致南美洲智利、厄瓜多尔、阿根廷等地持续降雨,而东南亚、澳大利亚地区则持续高温干旱,森林火灾频发。受此影响,我国普降暴雨,最终引发了让中国人记忆犹新的“1998年特大洪灾”。

进入21世纪后,地球又经历了一次超强厄尔尼诺事件,这次超强厄尔尼诺事件自2014年9月开始,至2016年5月结束,共持续21个月之久。峰值强度为2.9℃,海温距平累积值为30.2℃。其持续时间之长、峰值强度之高、海温累积距平之大,均为有完整气象观测记录以来之最。美国国家海洋与大气管理局将这次厄尔尼诺事件命名为“李小龙”,以形容它的来势凶猛。这次厄尔尼诺事件使全球多地连续两年反复遭受极端气候灾害侵袭。2015年,创下135年以来最热纪录,但这项高温纪录并未保持多久,在下一年就被打破。到目前为止,2016年依旧是人类有气温观测记录以来最热的一年。美国国家海洋与大气管理局发布的数据显示,2015年5月至2016年8月,全球气温连续16个月打破了单月全球最高气温纪录。美国宇航局收集的全球温度数据显示,2016年地表平均温度比19世纪后期高1.2°C,同时又比2015年高0.12°C。极端高温给全球带来了巨大灾难。2016年4月,印度北部和东部遭受了长达一周的热浪侵袭,气温创纪录地达到了44°C,直接导致当地300多人被活活热死。全球高温还进一步加速了冰川消融,2016年格陵兰岛永久损失了3 410亿吨冰,这也使得近年来海平面上升速度越来越快。与高温相伴的还有干旱,2016年全球12%的陆地发生了干旱,给全球农业生产和粮食安全造成了巨大威胁。

离我们最近的一次厄尔尼诺事件发生时间是2018年8月至2019年6月。这次厄尔尼诺事件强度虽弱,却助推了全球温度再创新高。2018年6月、7月分别创下了当时的月度高温纪录,其中7月气温比1980—2010年全球平均气温高出0.56°C,比工业化前水平高出了1.2°C,8月,全球气温与2015年、2017年持平,共同成为人类有气温观测记录以来第二热的8月份。2019年5月至8月期间,北半球28个国家共打破了396项高温纪录。法国创造了夏季46°C的最高温纪录,比利时夏季最高温达到40°C,创1833年以来最高纪录。美国各地打破30多项高温纪录,日本创下10项高温纪录。北半球高温使得2019年成为有气温观测记录以来第二热的年份,全年平均气温比工业化前水平升高了1.1°C,不断逼近《巴黎协定》设定的1.5°C温控目标。

近年来全球气候变暖导致极端气候多发、强发,给全球生态环境和经济社会可持续发展造成了灾难性影响。然而在即将到来的厄尔尼诺面前,这些极端气候可能会“显得微不足道”。英国伦敦大学教授比尔·麦奎尔教授认为:受厄尔尼诺现象影响,2023年以及2024年全球可能会爆发比2021年、2022年范围更广、危害更大的新一轮极端气候,人类必须为此做好充分准备。

面对即将到来的厄尔尼诺,世界各国可以从以下防灾减灾角度采取科学的应对手段和措施。第一,世界各国要进一步加强气象监测与预报,动态掌握赤道太平洋热带海域水温变化及其对大气环流的影响,及早掌握全球气候下一步动态。第二,对于可能出现的大范围群发性灾害,气象、海洋、农业、林业、应急管理等部门应做好协同,提前制定应对重大气象灾害的预案,共同防御可能发生的多种形式的灾害。第三,受厄尔尼诺事件潜在影响的国家和地区,应提早做好防洪、抗旱、避暑等防灾减灾准备工作,提前疏浚河道、腾挪防洪湖库、加强城市排水防涝设施建设、兴修水利设施、完善农业基础设施,尽最大可能降低气象灾害给城市以及工农业生产带来的负面影响。最后,也是最根本的是,各国需要加强气候合作,减少温室气体排放,控制全球气候变暖,从根本上降低极端气候爆发的频率和强度。

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