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【防汛科普】什么是厄尔尼诺?

2019-07-04  标签: 来源:吉林防汛抗旱
  什么是厄尔尼诺现象?

  定义


  厄尔尼诺(西班牙语:ElNiño),又称圣婴现象,与另一现象南方涛动合称为ENSO。是秘鲁、厄瓜多尔一带的渔民用以称呼一种异常气候现象的名词。主要指太平洋东部和中部的热带海洋的海水温度异常地持续变暖,使整个世界气候模式发生变化,造成一些地区干旱而另一些地区又降雨量过多。

  由来


  “厄尔尼诺”一词来源于西班牙语,原意为“圣婴”。

  19世纪初,在南美洲的厄瓜多尔和秘鲁等西班牙语系的国家,渔民们发现,每隔几年,从10月至第二年的3月便会出现一股沿海岸南移的暖流,使表层海水温度明显升高。南美洲的太平洋东岸本来盛行的是秘鲁寒流,随着寒流移动的鱼群使秘鲁渔场成为世界四大渔场之一,但这股暖流一出现,性喜冷水的鱼类就会大量死亡,使渔民们遭受灭顶之灾。由于这种现象最严重时往往在圣诞节前后,于是遭受天灾而又无可奈何的渔民将其称为上帝之子——圣婴。

  其出现频率并不规则,但平均约每4年发生一次。基本上,如果现象持续期少于五个月,会称为厄尔尼诺情况(ElNiñoCondition);如果持续期是五个月或以上,便会称为厄尔尼诺事件(ElNiñoEpisodes)。

  正常情况下,热带太平洋区域的季风洋流是从美洲走向亚洲,使太平洋表面保持温暖,给印尼周围带来热带降雨。但这种模式每2~7年被打乱一次,使风向和洋流发生逆转,太平洋表层的热流就转而向东走向美洲,随之便带走了热带降雨,使地球出现大面积干旱,这就是“厄尔尼诺现象”。


 
  后来,在科学上此词语用于表示在秘鲁和厄瓜多尔附近几千公里的东太平洋海面温度的异常增暖现象。当这种现象发生时,大范围的海水温度可比常年高出3~6摄氏度。太平洋广大水域的水温升高,改变了传统的赤道洋流和东南信风,导致全球性的气候反常。

  定义标准

  厄尔尼诺事件是指赤道中、东太平洋海表大范围持续异常偏暖的现象,其评判标准在国际上还存在一定差别。一般将NINO3区海温距平指数连续6个月达到0.5°C以上定义为一次厄尔尼诺事件,美国则将NINO3.4区海温距平的3个月滑动平均值达到0.5°C以上定义为一次厄尔尼诺事件。


  为更加充分地反映赤道中、东太平洋的整体状况,目前,中国气象局国家气候中心在业务上主要以NINO综合区(NINO1+2+3+4区)的海温距平指数作为判定厄尔尼诺事件的依据,指标如下:NINO综合区海温距平指数持续6个月以上≥0.5°C(过程中间可有单个月份未达指标)为一次厄尔尼诺事件;若该区指数持续5个月≥0.5°C,且5个月的指数之和≥4.0°C,也定义为一次厄尔尼诺事件。

  成因

  东南信风减弱

  当南半球赤道附近吹的东南信风减弱后,太平洋地区的冷水上泛会减少或停止,从而形成大范围海水温度异常增暖,传统赤道洋流和大气环流发生异常,导致太平洋沿岸一些地区迎来反常降水,另一些地方则干旱严重。

  在正常状况下,北半球赤道附近吹东北信风,南半球赤道附近吹东南信风。信风带动海水自东向西流动,分别形成北赤道暖流和南赤道暖流。从赤道东太平洋流出的海水,靠下层上升涌流补充,从而使这一地区下层冷水上泛,水温低于四周,形成东西部海温差。


  但是,一旦东南信风减弱,就会造成太平洋地区的冷水上泛减少或停止,海水温度就升高,形成大范围的海水温度异常增暖。而突然增强的这股暖流沿着厄瓜多尔海岸南侵,使海水温度剧升,冷水鱼群因而大量死亡,海鸟因找不到食物而纷纷离去,渔场顿时失去生机,使沿岸国家遭到巨大损失。

  地球自转

  研究发现,厄尔尼诺事件的发生与地球自转速度变化有关,自二十世纪50年代以来,地球自转速度破坏了过去10年尺度的平均加速度分布,一反常态呈4~5年的波动变化,一些较强的厄尔尼诺年平均发生在地球自转速度发生重大转折年里,特别是自转变慢的年份。地球自转速率短期变化与赤道东太平洋海温变化呈反相关,即地球自转速率短期加速时,赤道东太平洋海温降低;反之,地球自转速率短期减慢时,赤道东太平洋海温升高。这表明,地球自转减慢可能是形成厄尔尼诺现象的主要原因。

  当地球自转减速时,“刹车效应”使赤道带大气和海水获得一个向东惯性,赤道洋流和信风减弱,西太平洋暖水向东流动,东太平洋冷水上翻受阻,因暖水堆积而发生海水增温、海面抬高的厄尔尼诺现象。

  前兆


  厄尔尼诺形成的前兆包括:印度洋、印尼与澳大利亚气压上升;大溪地和太平洋中央、东面的海面气压下降;南太平洋的贸易风减弱或往东面吹;秘鲁附近的暖空气上升,令当地沙漠下雨;暖空气由太平洋西岸扩散至印度洋与太平洋东面。同时它令东面较干燥和有干旱的地方降雨。

  判断条件

  判断厄尔尼诺现象的主要条件有气压变化、风向变化、海温变化、海平面高度变化、环太平洋地震火山活动、南极半岛海冰异常减少、多次日食发生在两极和旱涝反常等。一般认为赤道东太平洋海水表层温度连续六个月高出平均值0.5摄氏度以上,即可认为发生了一次厄尔尼诺现象。

  形成条件

  厄尔尼诺形成的前兆包括以下表现。

  风向变化和海温变化:预示厄尔尼诺的现象之一是赤道太平洋信风逆转,一般来讲赤道太平洋信风应该是从东吹向西,使太平洋表面暖水向西部集聚,而东部深层的冷水上升到表面。但厄尔尼诺发生时频现强烈的西风取代了东风,太平洋表面暖水发生反向的变化,使太平洋东部表面海水变暖。拉尼娜现象发生时情况正好相反。

  气压变化:气压变化与气温变化和海温变化相关,在厄尔尼诺发生时,印度洋、印尼与澳洲气压由于海温下降而上升;大溪地和太平洋中央、东面的海面由于海温的上升而气压下降,形成东西太平洋气压的“跷跷板效应”。

  海平面高度变化和环太平洋地震火山活动:由于风力的推动作用,厄尔尼诺和厄尔尼诺的转换使东西太平洋海面反向升降20~40厘米,破坏了地壳的重力均衡,导致海洋地壳反向均衡升降7~13厘米,激发环太平洋地震火山带的地震火山活动。

  旱涝反常:由于气压变化、风向变化和海温变化,太平洋东部附近的暖空气上升,令当地干旱地区发生洪涝;太平洋西部冷空气下降,令当地湿润多雨的地方干旱。1997年至1998年的ENSO现象,太平洋东部至中部水面温度比正常高出约3至4℃,美洲地区有持续暴雨,东南亚地区则持续干旱并发生大规模的森林大火。

  南极半岛海冰异常减少:南极半岛的海冰控制了德雷克海峡的海洋通道,当海冰增多时,通道堵塞导致一部分冷水北上,加强了秘鲁寒流,使东太平洋海水变冷,不有利于厄尔尼诺形成;当海冰减少时,拓宽的通道增大流量,减弱了秘鲁寒流,使东太平洋海水变暖,有利于厄尔尼诺的形成。

  多次日食发生在两极:根据1948年以来的统计资料,多次日食发生在两极可激发厄尔尼诺的发生。2014-2015年有4次日食发生在两极,增大了厄尔尼诺发生的可能性。具体时间在:2014-04-29,2014-10-23,2015-03-20,2015-09-13。
 
  影响


 
  最为确定的影响是,厄尔尼诺事件导致全球降水量比正常年份明显增多。这导致太平洋中东部及南美太平洋沿岸国家洪涝灾害频繁,同时印度、印度尼西亚、澳大利亚一带则严重干旱,世界多种农作物将受影响。

  1982年4月至1983年7月的厄尔尼诺现象,是几个世纪来最严重的一次,太平洋东部至中部水面温度比正常高出约4至5℃,造成全世界1300~1500人丧生,经济损失近百亿美元。

  1986年至1987年的厄尔尼诺现象,使赤道中、东太平洋海水表面水温比常年平均温度偏高2℃左右;同时,热带地区的大气环流也相应地出现异常,热带及其他地区的天气出现异常变化;南美洲的秘鲁北部、中部地区暴雨成灾;哥伦比亚境内的亚马孙河河水猛涨,造成河堤多次决口;巴西东北部少雨干旱,西部地区炎热;澳大利亚东部及沿海地区雨水明显减少;中国华南地区、南亚至非洲北部大范围地区均少雨干旱。

  1990年初又发生厄尔尼诺前兆现象。这年1月,太平洋中部海域水面温度高于往年,除赤道海域水面温度比往年高出0.5℃外,国际日期变更线以西的海域水面温度也比往年高出将近1℃;接近海面的28℃的暖水层比往年浅10米左右;南美洲太平洋沿岸水域的水位比平时上涨15~30厘米。

  1997年至1998年的厄尔尼诺现象,太平洋东部至中部水面温度比正常高出约3至4℃,令长江出现大水,华南地区有持续暴雨,东南亚地区发生大规模的森林大火。这次厄尔尼诺现象紧接1990~1994年发生,频密程度罕见,但规模较小。中国西南五省的旱情也是由厄尔尼诺现象所引起的。

  2005年大西洋飓风季就出现罕见四个最高强度的五级飓风,依序分别是:飓风艾蜜莉、飓风卡特里娜、飓风瑞塔、飓风威尔玛,并且造成北美洲和中美洲人员惨重伤亡和房屋财产损失。其中,飓风威尔玛更是有记录以来其中一个最强的北大西洋飓风。

  2007年大西洋飓风季又出现两个一样最高强度的五级飓风分别是:飓风狄恩和飓风费理克斯。

  另外,厄尔尼诺现象有时也会反促成西北太平洋台风数目偏少,但威力超强特殊情形发生。例如:1998年太平洋台风季的台风谢柏(1998年)以及2010年太平洋台风季的超强台风鮎鱼(2010年)。

  中国


 
  对于中国来说,厄尔尼诺易导致暖冬,南方易出现暴雨洪涝,北方易出现高温干旱,东北易出现冷夏。比起单纯的气温变化,极端天气更容易引发危险。

  (1)台风减少。西太平洋热带风暴(台风)的产生次数及在我国沿海登陆次数均较正常年份少。

  (2)夏季风较弱,季风雨带偏南,位于中国中部或长江以南地区。北方地区夏季容易出现干旱、高温,南方易发生低温、洪涝。近百年来我国的严重洪水,如1931年、1954年和1998年长江中下游地区的洪水,都发生在厄尔尼诺现象出现的次年。

  (3)厄尔尼诺现象发生后的冬季,我国北方地区容易出现暖冬。

  国家海洋环境预报中心2019年3月19日发布预测结果称,监测数据显示,2019年2月以后赤道西太平洋有较强西风爆发并东传,赤道中东太平洋表层海温异常有所增强,次表层大部为暖水控制,且强度有所增强,上层海洋热含量近期快速增长,近期大气环流与海温呈现出典型厄尔尼诺的海气耦合形态。综合分析热带太平洋大气、海洋特征及数值模式结果,预计本次厄尔尼诺事件将在今年春夏季继续发展,持续到冬季的可能性大,将发展成为一次中等强度的厄尔尼诺事件。

  监测

  一般认为海水表层温度连续三个月高出平均值0.5摄氏度以上,即可认为是一次厄尔尼诺现象。当前气象学家普遍认为,厄尔尼诺现象的发生对全球不少地区的气候灾害有预兆意义,所以对它的监测已成为气候监测中一项重要的内容。

  测量太平洋塔希提岛和澳大利亚达尔文之间每月气压差别的涨落情况,叫作“南方涛动指数”或“南方振荡指数”(SOI),红色线代表月涨落情况,蓝色代表年度平均涨落情况。如果是负值高峰表示太平洋信风强度减弱,太平洋中部和东部变暖,澳大利亚北部降雨减少,发生厄尔尼诺现象。正值高峰则表示信风增强,澳大利亚北部海域温度增高,比往常更潮湿,发生反厄尔尼诺现象。

  记录

  自1949年有记录以来,1949年~1951年、1954年~1956年、1964年~1966年、1970年~1971年、1973年~1976年、1984年底~1985年、1988年~1989年、1995年~1996年、1998年底~2000年初、2007年底-2008年、2010年底至2012年、2014年底至2016初都发生了厄尔尼诺现象,令太平洋东部至中部的海水温度比正常低了1至2℃。有的科学家认为,由于全球暖化的趋势,厄尔尼诺现象有减弱的趋势。

  大型厄尔尼诺现象曾经在以下年份出现:1790~93、1828、1876~78、1891、1925-26、1982~83、1997~98、2014-2016

  厄尔尼诺现象在以下年份出现:1986~1987、1991~1994、1997~1998、2002~2003、2004~2005、2006~2007、2009~2010、2014~2016、2018~2019
 

【责编 王春荣】
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