摘 要：厄爾尼諾現(xiàn)象是太平洋赤道帶大范圍內(nèi)海洋和大氣相互作用后失去平衡而產(chǎn)生的一種氣候現(xiàn)象。本文探討了厄爾尼諾現(xiàn)象的大氣物理特征、生命期及形成原因等基本理論知識，并延展了厄爾尼諾的最新發(fā)展狀況——ENSO，最后詳述了厄爾尼諾現(xiàn)象對我國氣候的影響，為我國更好地應對厄爾尼諾所帶來的危害提供了豐富的理論支撐。
關(guān)鍵詞：厄爾尼諾；大氣環(huán)流；ENSO；氣候影響
1 引言
近年來，人類所生存的氣候環(huán)境愈加惡化，氣候條件愈加反常。諸如眾所周知的非洲干旱、印尼森林大火、巴西暴雨、北美洪水以及我國剛剛經(jīng)歷的南方暴雪……科學家將這種現(xiàn)象的產(chǎn)生歸因于海氣相互作用的產(chǎn)物——厄爾尼諾。
人類通過大量的觀測和研究發(fā)現(xiàn)，厄爾尼諾（El Nino）信號不僅存在于全球熱帶的海面溫度、氣壓、風和云量以及洋流強度等要素場，而且在世界許多地區(qū)的大氣環(huán)流和氣候年際變化中也有著較清晰的反映，與大范圍氣候異常的出現(xiàn)也有聯(lián)系。因此，世界各國海洋和氣象界越來越普遍關(guān)注El Nino現(xiàn)象，并為之開展了較為廣泛和深入的研究。中國作為緊靠厄爾尼諾現(xiàn)象發(fā)生區(qū)的國家之一，必然會受到El Nino對我國氣候造成的影響。
2 厄爾尼諾
2.1 厄爾尼諾現(xiàn)象概述
厄爾尼諾現(xiàn)象又稱厄爾尼諾海流，是太平洋赤道帶大范圍內(nèi)海洋和大氣相互作用后失去平衡而產(chǎn)生的一種氣候現(xiàn)象，即是沃克環(huán)流圈東移造成的。正常情況下，熱帶太平洋區(qū)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(fā)生逆轉(zhuǎn)，太平洋表層的熱流就轉(zhuǎn)而向東走向美洲，隨之便帶走了熱帶降雨，出現(xiàn)所謂的“厄爾尼諾現(xiàn)象”。
El Nino一詞為西班牙語，原意為“圣嬰”（“上帝之子”）。19世紀初，在南美洲的厄瓜多爾、秘魯?shù)任靼嘌勒Z系的國家，漁民們發(fā)現(xiàn)，每隔幾年，從10月至次年3月便會出現(xiàn)一股沿海岸向南移動的暖流，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(xiàn)，性喜冷水的魚類就會大量死亡，使?jié)O民們遭受滅頂之災。由于這種現(xiàn)象最嚴重時往往在圣誕節(jié)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(xiàn)象。當這種現(xiàn)象發(fā)生時，大范圍的海水溫度可比常年高出3－6℃。太平洋廣大水域的水溫升高，改變了傳統(tǒng)的赤道洋流和東南信風，導致全球性的氣候反常。
厄爾尼諾現(xiàn)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(jié)果引起海嘯和暴風驟雨，造成一些地區(qū)干旱，另一些地區(qū)卻又降雨過多的異常氣候現(xiàn)象。
厄爾尼諾的全過程分為發(fā)生期、發(fā)展期、維持期和衰減期，一般歷時一年左右，大氣的變化滯后于海水溫度的變化。
2.2 厄爾尼諾現(xiàn)象的大氣物理特征
在氣象科學高度發(fā)達的今天，人類通過各種觀測和研究得知，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(cè)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(cè)積聚，而下層冷海水則在東側(cè)涌升，使得太平洋西段菲律賓以南、新幾內(nèi)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(zhuǎn)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(huán)流（稱為“沃克環(huán)流”），如圖1所示，這個環(huán)流在海平面附近就形成了東南信風。
圖1 沃克環(huán)流
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(xiàn)象被稱為“南方濤動”。60年代，氣象學家發(fā)現(xiàn)厄爾尼諾和南方濤動密切相關(guān)，氣壓差減小時，便出現(xiàn)厄爾尼諾現(xiàn)象。厄爾尼諾發(fā)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(huán)流發(fā)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(qū)干旱，干旱的地區(qū)出現(xiàn)洪澇。而這種氣壓差增大時，海水溫度會異常降低，這種現(xiàn)象被稱為“拉尼娜（La Nina）現(xiàn)象”。
20世紀60年代以后，隨著觀測手段的進步和科學的發(fā)展，人類發(fā)現(xiàn)厄爾尼諾現(xiàn)象不僅出現(xiàn)在南美等國沿海，而且遍及東太平洋沿赤道兩側(cè)的全部海域以及環(huán)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(fā)生一系列自然災害�？偟膩砜�，它使南半球氣候更加干熱，使北半球氣候更加寒冷潮濕。
2.3 厄爾尼諾現(xiàn)象的生命期
觀測研究發(fā)現(xiàn)，厄爾尼諾的發(fā)生發(fā)展總是傾向于固定的季節(jié)，特別是和正常的季節(jié)變化循環(huán)有一定的依賴關(guān)系。根據(jù)厄爾尼諾發(fā)生發(fā)展時，太平洋海溫、風場特征的合成分析等可將厄爾尼諾發(fā)展過程大致歸納為預兆位相、發(fā)展位相、成熟位相和恢復位相四個階段。
預兆位相（2-5月）
此時段的特征是沃克環(huán)流的上升支開始東移，與哈德萊環(huán)流相聯(lián)系的ITCZ在東太平洋開始向南移，這類現(xiàn)象都與赤道東太平洋海溫變暖有關(guān)。赤道信風開始減弱；秘魯、厄瓜多爾沿海海溫異常升高。當出現(xiàn)最大正距平中心1.6℃以上，熱帶幅合帶（ITCZ）移到最低緯度時，厄爾尼諾事件開始。
發(fā)展位相（6-10月）
在預兆位相中出現(xiàn)的東太平洋沿海海溫升高現(xiàn)象，從5-6月開始明顯的向西擴展，到10月份以后，整個熱帶太平洋出現(xiàn)異常的海面溫度升高的現(xiàn)象。這個階段，在中太平洋出現(xiàn)強對流現(xiàn)象，OLR出現(xiàn)負值。
成熟位相（12-2月）
此時，整個熱帶太平洋地區(qū)出現(xiàn)海溫異常增暖，信風異常減弱。地面及850hPa（135-170°W，5°S-5°N）西風正異常，高層200hPa（160°W-110°W,5°S-5°N）東風正異常。即底層東風減弱，高層西風減弱，說明沃克環(huán)流減弱。
恢復位相（5-7月）
赤道東太平洋海溫明顯下降，正距平中心下降到1℃以下，并西移到170°W-160°W之間。南美沿岸的海溫出現(xiàn)負距平。
2.4 厄爾尼諾現(xiàn)象的成因
到目前為止，全球科學界對厄爾尼諾現(xiàn)象形成的原因尚未達成共識，一種比較普遍的看法是：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，分別形成北赤道洋流和南赤道暖流。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(qū)下層冷水上翻，水溫低于四周，形成東西部海溫差。但是，一旦太平洋地區(qū)的冷水上翻減少或停止，海水溫度就升高，形成大范圍的海水溫度異常減弱，甚至變?yōu)槲黠L時，赤道東太平洋地區(qū)的冷水上翻減少或停止，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。
厄爾尼諾形成的前兆包括：印度洋、印尼與澳洲氣壓上升；大溪地和太平洋中央、東面的海面氣壓下降；南太平洋的貿(mào)易風減弱或往東面吹；秘魯附近的暖空氣上升，令當?shù)厣衬掠辏慌諝庥商窖笪靼稊U散至印度洋與太平洋東面。同時它令東面較干燥和有干旱的地方降雨。
2.5 新厄爾尼諾——ENSO
近年來，科學家對厄爾尼諾現(xiàn)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(huán)流變化等有關(guān)。
由于科技的發(fā)展和世界各國的重視，科學家們對厄爾尼諾現(xiàn)象通過采取一系列預報模型、海洋觀測和衛(wèi)星偵察、海洋大氣耦合等科研活動，深化了對這種氣候異�，F(xiàn)象的認識。首先認識到厄爾尼諾現(xiàn)象出現(xiàn)的物理過程是海洋和大氣相互作用的結(jié)果，即海洋溫度的變化與大氣相關(guān)聯(lián)，所以在80年代后，科學家們把厄爾尼諾現(xiàn)象稱之為“安索”(ENSO)現(xiàn)象。其次是熱帶海洋的增溫不僅發(fā)生在南美智利海域，而且也發(fā)生在東太平洋和西太平洋。它無論發(fā)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，會導致全球許多地區(qū)出現(xiàn)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(nèi)，夏季雨帶位置在江、淮流域。形象一點說，熱帶地區(qū)大氣環(huán)流的低頻振蕩可比作是熱帶地區(qū)的心臟跳動，厄爾尼諾事件的發(fā)生就好像是熱帶地區(qū)得了一個心臟病，使得規(guī)律性的低頻振蕩出現(xiàn)了異常現(xiàn)象。
當上述厄爾尼諾現(xiàn)象發(fā)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?shù)臐O業(yè)生產(chǎn)受到打擊，同時造成厄瓜多爾等赤道太平洋地區(qū)發(fā)生洪澇或干旱災害，這樣的厄爾尼諾現(xiàn)象稱為厄爾尼諾事件。一般認為海溫連續(xù)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(xù)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(jù)氣象學家的研究普遍認為：厄爾尼諾事件的發(fā)生對全球不少地區(qū)的氣候災害有預兆意義，所以對它的監(jiān)測已成為氣候監(jiān)測中一項重要的內(nèi)容。
3 ENSO對我國氣候的影響
3.1 ENSO對我國夏季氣候異常的影響
ENSO事件造成的大氣環(huán)流異常，尤其是熱帶大氣環(huán)流的異常，對我國夏季氣候有著重要的影響。例如，西太平洋副熱帶高壓的異常既對西太平洋臺風活動有重要影響，又直接同我國東部的汛期降水的變化有關(guān)。
3.2 ENSO對西太平洋臺風活動的影響
臺風是影響我國的主要災害性天氣系統(tǒng)之一，尤其是在夏半年對我國天氣氣候的影響很大。據(jù)有關(guān)資料分析表明，西太平洋（包括我國南海海域）臺風活動同ENSO都有著極其明顯的關(guān)系。平均而言，在El Nino年西太平洋臺風數(shù)偏少，而在La Nina年，西太平洋臺風數(shù)明顯偏多，并且在El Nino（La Nina）年，登陸我國大陸的臺風數(shù)也偏少（多）。
由于大氣和海洋熱狀況的年變化，使得臺風活動也具有季節(jié)性，一般而言，7-11月份為臺風的多發(fā)季節(jié)。資料分析表明，在臺風活動的季節(jié)性變化特征還明顯地顯示出ENSO的影響。
基于臺風形成的一些條件，資料分析表明，在El Nino和La Nina情況下，西太平洋熱帶大氣環(huán)流狀況以及該地區(qū)海溫狀況都有明顯的差異。首先，Nino情況下，沃克環(huán)流將發(fā)生異常，使得西太平洋臺風源區(qū)有異常的下沉運動，對流活動受到抑制，不利于臺風的形成。其次，西太平洋臺風中的相當多數(shù)是從幅合帶中低壓活云團發(fā)展起來的。由于El Nino事件使得西太平洋副高位置偏南，熱帶幅合帶的位置也偏南。這些都不利于臺風的發(fā)展。第三，西太平洋臺風的形成同西太平洋海水溫度有一定的關(guān)系，若海溫低于28度，則臺風難于在海域形成。而在El Nino年，西太平洋都出現(xiàn)海溫負距平，這當然不利于臺風的形成。第四，根據(jù)臺風發(fā)展的CISK機制，大氣穩(wěn)定度參數(shù)對擾動的不穩(wěn)定發(fā)展有重要影響，而臺風源區(qū)大氣穩(wěn)定度的計算表明，El Nino年該地區(qū)穩(wěn)定度偏大，因而對臺風形成不利。
3.3 ENSO對我國東北低溫的影響
東北是我國主要的糧食產(chǎn)地之一，該地區(qū)緯度較高，作物生產(chǎn)期較短，因此夏季低溫是一種重要的氣候災害。而資料分析表明，我國東北地區(qū)的夏季低溫同ENSO有著密切的關(guān)系。在El Nino年夏季，黑吉遼三省1911-1984年期間的氣溫均有持續(xù)負距平；而在La Nina年夏季，均為持續(xù)正距平。由此可認為，在El Nino 年夏季，我國東北氣溫往往偏低；而在La Nina年夏季，我國東北氣溫多偏高。
現(xiàn)代研究表明，東北夏季低溫的發(fā)生同El Nino所造成的大氣環(huán)流異常有著密切關(guān)系。當然影響我國東北夏季低溫的原因不止于此，并非El Nino（La Nina）年夏季東北都出現(xiàn)低（高）溫，只是說ENSO是一個重要因素，比較容易導致東北夏季的溫度異常。
3.4 ENSO對我國東部汛期降水的影響
資料研究表明，在El Nino年，我國大部分地區(qū)的降水量偏少，而在La Nina年，則出現(xiàn)多雨的可能性偏大。但是，我國東部地區(qū)地域廣闊，長江和黃河中下游地區(qū)的汛期降水又常有相反的變化情況，從近40年的資料可以看到，長江中下游地區(qū)的汛期降水量同ENSO之間沒有明顯的關(guān)系，并非大多數(shù)El Nino年該地區(qū)降水量就偏少，也不是大多數(shù)La Nina年該地區(qū)降水量就偏多。然而，華北地區(qū)的汛期降水量與ENSO卻有著較好的關(guān)系，El Nino年華北汛期降水量偏少，La Nina年華北汛期降水量偏多。
4 總結(jié)
我國位于世界最大的大陸——亞歐大陸的東部，世界最大的大洋——太平洋的西岸，是世界最典型的季風氣候區(qū)。很大程度上，我國的氣候變化受到全球氣候變化的影響，其特殊位置也決定了我國受厄爾尼諾和拉尼娜的影響比較大，但它們的影響也只是間接的，且很多時候我國的氣候異常與二者無關(guān)。我們既可以試圖用全球變化去解釋我國的氣候異常，也可以用厄爾尼諾和拉尼娜去解釋，因為我國的氣候是各種因素綜合作用下的產(chǎn)物。
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