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厄尔尼诺是否会卷土重来?
2017-04-26 15:27:59 来源: 中国气象报社
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  热点聚焦:近期,关于“厄尔尼诺卷土重来”的消息在网上传播。世界气象组织(WMO)综合各国预测认为,今年上半年出现厄尔尼诺的可能性不大;澳大利亚气象局3月15日在其网站上说,8个气候模型中的6个显示,7月可能会达到厄尔尼诺的临界值;美国气候预测中心最近表示,10月至12 月,有53%的可能出现厄尔尼诺;日本气象厅4月10日称,8月出现厄尔尼诺的概率为50%。对此,记者采访了中国工程院院士丁一汇,他认为,从目前的气候信号和预测结果看,上半年出现厄尔尼诺的可能性不大;而当前正处在气候预测的“春季障碍”时期,各国对下半年厄尔尼诺预测的准确性存疑,所以会出现概率为50%左右的预报结果,尚不能断言厄尔尼诺一定会卷土重来。

  厄尔尼诺需要东西太平洋暖水“会师”

  厄尔尼诺是指赤道中东太平洋海温异常偏高,从而影响大气环流的一种自然现象,根据其暖水位置不同,分为东部型和中部型。

  东部型厄尔尼诺的一个显著特点是秘鲁、智利沿岸的海水受到南半球副热带高压影响,海温异常偏高。

  3月17日,在秘鲁利马,人们帮助一名女子穿过一条河水泛滥的街道。受“沿岸厄尔尼诺现象”影响,秘鲁山洪暴发、河水泛滥。

  “但这个暖水区是很狭窄的区域,不足以影响整个环太平洋国家,因此被称为沿岸厄尔尼诺,是东部型厄尔尼诺的早期阶段。”丁一汇说。

  至于它能否发展为东部型厄尔尼诺,不仅需要看其自身强度,即南半球副热带高压与其东侧东南气流的强弱,能在多大程度上影响秘鲁、智利沿岸的海温,能否让暖水扩展,还取决于远在中西太平洋赤道地区的暖水能否向东顺利“会师”。

  其中一个重要的因子就是,赤道中西太平洋西风爆发。丁一汇解释,太平洋在盛行偏东风的情况下,南北半球洋流会在赤道附近形成“南北分流”(北半球海水向北涌动、南半球海水向南涌动)。而西风则能使他们彼此靠拢而非分离。靠拢意味着表层暖海水汇合与挤压,受到挤压的海水会产生下沉运动,使海洋混合层(即暖水层)变厚,由此增加了海洋的能量扰动,以后,暖水便通过一个名为海洋开尔文波的系统向东传导。

  中西太平洋暖水和秘鲁、智利沿岸扩展的暖水汇合,便能形成中东太平洋海温高、西太平洋海温低的东部型厄尔尼诺。

  尚无信号证明西太平洋暖水能够东移

  去年底今年初已经出现了沿岸厄尔尼诺,引起媒体误读。要知道,它尚不能定义为影响环太平洋国家甚至全球的厄尔尼诺现象。

  2015/2016年超强厄尔尼诺发生时,共有13次大的西风爆发,最终改变了海水冷暖形态。“但目前,各国预测都没有看到明显的西风爆发迹象,也没有足够的信号证明沿岸厄尔尼诺正在扩展。”丁一汇说。

  2015年5月26日,印度一名农民坐在龟裂的土地上。

  从厄尔尼诺平均周期来看,通常2年至7年发生一次。回顾历史,1982/1983年出现一次超强厄尔尼诺事件,之后1986/1987年才再一次出现。在1997/1998年超强厄尔尼诺发生后的15年内,没有强厄尔尼诺事件发生。这是因为,厄尔尼诺发生后,海洋实际上损失了巨大能量,需要“充电”以重新获取热量,尤其是西太平洋地区。

  再者,如果从影响上分析,一旦发生厄尔尼诺,中东太平洋多雨,西太平洋尤其是印尼到新几内亚的“海洋大陆”区域则相对少雨。但直到今天,从日本气象厅发布的太平洋降水分布和对流图上可知,中东太平洋依然少雨。这是由于海洋还没有从刚刚结束的拉尼娜状态中转变过来,整个降雨场都没有明显的厄尔尼诺响应。

  综上所述,上半年出现厄尔尼诺的概率低。而当前正处在气候预测的“春季障碍”时期。丁一汇解释,此时西太平洋风向不定、大气环流变化大,对于西风是否会大规模爆发的预测把握度较低,如此一来,对于下半年厄尔尼诺是否卷土重来,各国只能给出约50%概率的答案。

  我国预测需解决环太平洋数据问题

  厄尔尼诺/拉尼娜预测是国内外气候预测的重点攻克方向。因为海洋是慢变因子,不像一股股冷空气那样具有“突发性”,其对未来气候的影响更容易把握。但由于它是大气和海洋相互作用的产物,存在耦合性和大气运动的不确定性,又让预测变得很困难。

  当前,各国都通过海气耦合数值模式对厄尔尼诺进行预测。6个月以内技巧最高,6个月至1年技巧明显降低,超过1年基本没有技巧。科学家普遍认为,厄尔尼诺预测最大提前量为1年。

  当地时间2016年1月25日,智利太平洋岸比尼亚德尔马,巨浪拍击海岸。

  国家气候中心自主研发了厄尔尼诺预测系统,成功预测了2015/2016年超强厄尔尼诺事件。同时海洋部门以及各科研院所、高校也在积极开展厄尔尼诺预测模式的研发和运用。但丁一汇坦言,总体上,我国厄尔尼诺预测模式在国际上处于中等水平。

  主要难点在于,快变的大气对慢变的海洋的强迫作用很难预测,大气的混沌特征使预报准确率很低。比如一次西风爆发可能推不动海水运动,从统计上看,需要很多次强迫才能确定大气对海洋是否有决定性影响,但预测统计效应很难。另外,大气和海洋的耦合方案也有很大不确定性。

  更为重要的是,模式需要有效的赤道太平洋初始数据,这是我国相对缺乏的。从东南亚到美国西海岸,美国布设了海洋大气观测网,能够更全面系统地捕捉到厄尔尼诺/拉尼娜的信号。这也是为何美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的厄尔尼诺/拉尼娜预报成为各国参考的重点预报。而我国现在的状态是“能收集到什么数据就用什么数据”。有幸,我国目前可以利用全球海洋观测网(Argo)获得海洋大气资料。

  如此可见,准确预测厄尔尼诺,从而预估对未来气候的影响,还有很长的路要走。

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  气候变暖是否改变厄尔尼诺/拉尼娜

  在21世纪全球继续变暖的条件下,厄尔尼诺/拉尼娜仍然是影响全球气候的主要自然模态。

  气候变暖可能增加也可能降低厄尔尼诺/拉尼娜循环的振幅,各国模式并未给出一致的结果。目前也尚无任何信度可以预测未来厄尔尼诺/拉尼娜与气候关系的基本变化,它具有明显的混沌性质。

  不过,由厄尔尼诺/拉尼娜引起的区域降水可能增强。

  在暖气候下,纵使大气环流仍保持不变,大气水汽的增加也会加快降水的时间变率。这可适用于厄尔尼诺/拉尼娜引起的降水变率预测。

  历史上关于厄尔尼诺研究的经典案例

  真正让科学家认识到厄尔尼诺现象的复杂性,是发生于1982年至1983年间的厄尔尼诺事件。该事件是在出乎人们意料的情况下发生的。一方面是因为当年3月墨西哥厄尔奇冲火山爆发的火山灰影响了卫星观测结果,乃至厄尔尼诺已经发生了,科学家们还在讨论当年会不会有厄尔尼诺。另一方面是,这次事件的前期特征与过去有所不同。在此之前所观测到的厄尔尼诺,海温升高一般都是从东太平洋南美沿岸开始,但这次事件却从中太平洋开始。它让科学家明白,厄尔尼诺也可以起源于太平洋中部,并且它的发生是非常复杂的。

  研究进一步指出,厄尔尼诺现象的影响也呈现多元化。另外,那次厄尔尼诺事件在时间长度上也与以往不同。那次直到1983年春天依旧不衰减,甚至8月还在增强,直到第3年才衰减下来。

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【纠错】 责任编辑: 张新华
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