厄尔尼诺事件

3 海陆间的热量传输
从1月海平面等温线图上可以明显地看出，愈靠近大西 洋海岸气温愈暖，这里的等温线向极地凸出，并几乎与海岸 线平行，愈向内陆，气温乃逐渐变低，到了东西伯利亚维尔 霍扬斯克附近，1月平均气温降到-50℃，成为世界“寒极”， 在鄂霍次克海，海面因位于亚欧大陆东侧，受西来大陆冷空 气的影响，温度甚低，成为世界“冰窖”； 北美大陆也有类似的西岸暖、东岸冷的现象，但海陆温 差不像亚欧大陆那样突出。
（2） 海洋在气候形成中的重要性
① 海洋占地球表面积的70.8%，洋面反射率比陆面低，所 以下垫面吸收的太阳辐射能80%储存在大洋表层。大洋为大 气提供大约85%的水汽，决定着陆地上降水的空间分布。 ② 在全球CO2循环中，海洋是CO2的蓄库或碳汇（carbon sink），能调节大气中的CO2含量影响气温和大气环流。
0.2 -1.6 -1.0 -1.6 -1.0 0.8 -0.1 -0.9 -0.1 -0.4 -0.9 0.6 -1.1 -2.0 0.3 -2.0 0.3 0.3 0.7 -1.7 -0.7
② 厄尔尼诺事件对较远地区陆地气候和农业的影响
厄尔尼诺事件与辽宁省水稻产量关系也很密切。统计表明， 厄尔尼诺年往往是辽宁省水稻减产年。 1964~1979年16年间，辽宁省水稻有3次大幅度减产年， 全部出现在厄尔尼诺事件年。拉尼娜事件年往往是辽宁省水稻 丰收年。其余为正常年景。 厄尔尼诺事件与辽宁省水稻产量变率的关系
弱风 40cm 15cm 0
赤道太平洋西 部斜温层变薄 到180m
20cm
赤道东部斜温层变 0 厚，赤道太平洋东、 50m 西部海面水位差减 小到5cm。
200m
20m
环流发生变异——东南信风减弱年份（厄尔尼诺事件年份） 的赤道太平洋大气环流与斜温层状态
3 厄尔尼诺、拉尼娜事件的环境效应
（1）厄尔尼诺事件对陆地气 候和农业的影响
厄尔尼诺年 水稻产量变率（%）
1965 1969 1972 1976 14 -26 -23 -15
拉尼娜年
1964 1968 1971 1975
水稻产量变率（%）
18 20 10 27
③ 厄尔尼诺事件对全球平均气温的影响 厄尔尼诺事件年全球平均气温偏高 拉尼娜事件年全球平均气温偏低
（2）厄尔尼诺事件对海洋水文环境和渔业生产的影响
赤道东太平洋海域的秘鲁、厄瓜多尔沿岸盛行洋流为上升流。 冷水形成上升流的从海底带上来丰富的磷酸盐，使秘鲁沿海浮游生 物、鱼类大量繁殖，形成秘鲁渔场。
① 厄尔尼诺事件对环赤道太平洋 地区气候的影响 厄尔尼诺事件对环赤道太平 洋地区气候的影响非常显著。 在厄尔尼诺年，从赤道太平洋 中部到南美西岸多雨，并引发洪 水、泥石流，而印度尼西亚、澳 大利亚、印度次大陆、东南非和 巴西东北部均出现干旱，引起严 重的森林火灾。
This schematic shows areas that have a consistent change in precipitation pattern linked to the first year of an El Niñ o event. The months in which the effect is seen are grouped by their first initials (e.g., OND is "OctoberNovember-December").
② 厄尔尼诺事件对较远地区的陆地气候和农业的影响
我国东北地区，特别是黑龙江省无霜期短，低温对农 业有显著的限制作用。如果夏季气温偏低会造成农业的大 幅度减产。据统计，1955~1981年间，黑龙江省发生过5次 低温冷害，发生这些低温冷害的年份，恰好都是厄尔尼诺 事件年。
厄尔尼诺年与黑龙江省气温（低温冷害年）的关系 厄尔尼诺年 1957 1958 1965 1969 1972 1973 1978 前一年 当 年 翌 年
பைடு நூலகம்
① 厄尔尼诺事件对环赤道太平洋地区气候的影响
1998年的厄尔尼诺事件中 孟加拉国遭受洪水的地区 1998年的厄尔尼诺事件中 澳大利亚的灌木林火灾
厄尔尼诺事件对北半球夏季气候的影响
厄尔尼诺事件对北半球冬季气候的影响
② 厄尔尼诺事件对较远地区陆地气候和农业的影响——
海—气作用的遥相关
许多观测事实证明，厄尔尼诺事件通过海——气作用的遥 相关，还对相当远的地区，甚至对北半球中高纬度的环流变化 亦有一定的影响。
（3）环流在赤道与极地间热量输送的结果
环流在赤道与极地间的热量输送使低纬度地区温 度降低了2~13℃，中高纬度地区温度升高了6~23℃。
（3）环流在赤道与极地间热量输送的结果 环流在赤道与极地间热量输送的结果在海洋上 比在大陆上更加显著。
大陆和大洋上赤道至北极圈气温（℃）的差别 经度 （地区） 1月 7月 0° （大西洋） 22℃ 16℃ 130°E （亚欧大陆） 74℃ 8℃ 170°E （太平洋） 47℃ 25℃ 90 °W （北美大陆） 58℃ 25℃
厄尔尼诺/拉尼娜现象及其成因与影响
青岛大学师范学院地理系张绪良 Geo_zhang@163.com
讲座提纲
0 背景知识
1 什么是厄尔尼诺/南方涛动事件？什么是拉尼娜事件？
2 3 4 5 厄尔尼诺、拉尼娜事件的形成机制 厄尔尼诺、拉尼娜事件的环境效应 厄尔尼诺、拉尼娜事件的监测 关注厄尔尼诺事件，做好防灾减灾工作
（4）环流与水循环 ① 海陆间循环
（4）环流与水循环
② 海陆间循环的水量平衡 全球水分循环各个分量的估计值如下： 全球平均年降水量为1040mm，以此值为100个单位，由 海洋蒸发的水汽相当于86个单位，降回到海洋的降水量约为 80个单位，海洋蒸发的水汽有6个单位由大气径流输送到大 陆上空。 陆地表面从河流湖泊、潮湿土壤和植物等蒸发、蒸腾出 来的水汽有14个单位，降落到陆地的降水约有20个单位，多 出的6个单位由地表和地下径流流到海洋，以保持各自的水 分平衡。
与之相对应，自1985年起，赤道太平洋中、东部海表异常变冷的 现象被称为“拉尼娜（小女孩）”事件。
2 厄尔尼诺、拉尼娜事件的形成机制
（1）正常情况下赤道太平洋海区的大气环流与洋面斜温层 在环流正常的年份，赤道以南的热带太平洋地区，在盛行东南信 风平均风速作用下，表层暖水向西流动，并在赤道太平洋西部堆积， 赤道太平洋海平面高度呈西高东低的形势（赤道太平洋西岸海面高出 东岸约40cm）。赤道太平洋西部斜温层（表面暖水层）厚约200m， 赤道太平洋东部斜温层厚仅50m左右。
（4）环流与水循环
① 海陆间循环 水循环是通过蒸发、大气中的水汽输送、降水和径流 输送（含地表径流和地下径流）四者来实现的。
由于太阳能的输入，从海洋表面蒸发到空中的水汽， 被气流输送到大陆上空，通过一定的过程凝结成云而降雨。 地面的雨水又通过地表江河和渗透到地下的水流，再回到 海洋，这称为水分海陆间循环（又称大循环）。
1 厄尔尼诺/南方涛动事件（El Nino Southern Oscillation ENSO）
厄尔尼诺/南方涛动事件反映了环流变异对气候的影响。
环流是重要的气候因子。当某些年份环流形势发生变化时，就会出 现海洋——大气相互作用过程和天气、气候的异常，即发生厄尔尼诺或 者拉尼娜事件。 厄尔尼诺/南方涛动事件（ENSO）是指影响全球的连续但不规则的 大气循环（大气环流）和海洋循环（大洋环流）变化。 “厄尔尼诺”事 件大致每4~5年出现一次，可以持续12~ 18个月。拉尼娜事件紧随“厄尔 尼诺”事件之后，两者大致交替出现。 厄尔尼诺/南方涛动是低纬度海气相互作用增强的信号。
③ 洋流的变化：热带、副热带大陆西岸受信风强度变化的 影响，引起海水上翻（Upwelling）和海水下翻（Downwelling），进而引起气候变异。 洋流中暖流对沿岸气候有增温、增湿的作用，寒流对 沿岸气候有降温、减湿的作用。
（2）环流与热量输送
大气环流和大洋表层洋流系统对气候系统中热量的重新 分配起重要作用，能促进高低纬度之间、海陆之间的热量输 送和热量平衡，改变天文气候的地带性分布。 ① 环流在赤道与极地间的热量输送形式 a 显热输送：从热赤道5°N分别向南、北输送。显热输送在 纬度上有两个高点：20°附近和50°~60°间；在垂向上有两 个高点：近地面层和200hPa等压面上。 b 潜热输送：集中在2~3km高度内的近地面层，从回归线附近 分别向高低纬输送，输送通量分别在10°和40°左右达到高 值。 c 洋流输送：自2°N 左右向南、北输送，在南、北纬20°左 右达到峰值。 赤道与极地间总的热量输送通量在40 °附近最大。
1 什么是厄尔尼诺/南方涛动事件？什么是拉尼娜事件？
厄尔尼诺事件指赤道太平洋中、东部海洋表面与低层大气相互作 用形成的异常增温现象，它能产生较为显著的天气影响。厄尔尼诺事 件对环赤道太平洋地区气候的影响最为显著。
厄尔尼诺一词源于西班牙文“El Nino”，原意是“圣婴”。最初 用来表示在有的年份圣诞节前后，沿南美秘鲁和厄瓜多尔附近太平洋 海岸出现的一支暖洋流，后来科学上用此词表示在南美西海岸（秘鲁 和厄瓜多尔沿岸）延伸至赤道太平洋东部向西至日界线（180°）附 近的海面异常增温现象。
1982~1983年的厄尔尼诺事件使秘鲁、厄瓜多尔遭受到严 重的洪涝灾害，但美国却经历了一个暖冬，美国因此节省的能 源价值达5亿美元以上。印尼、澳大利亚、印度半岛则经历了 严重的干旱、非洲也经历了干旱。
据研究当厄尔尼诺出现时，将促使日本列岛及我国东北地 区夏季发生持续低温，并在有的年份使我国大部分地区的降水 有偏少的趋势。
0 背景知识
（1）海气相互作用与环流
大气环流和大洋表层环流系统有密切的关联，2者共同 影响气候。
海洋与大气通过一定的物理过程相互作用，形成一个复 杂的耦合系统。
海洋通过输送给大气热量和水汽，为大气运动提供能量 形成大气环流。大气通过动量输送（风应力）形成大洋环流， 风应力包括风作用于波浪迎风面的压应力和风的切应力。
平均
19℃
41℃
36℃
41℃
（3）海陆间的热量传输
大气环流和洋流对海陆间的热量传输有明显作用。冬季 海洋是热源，大陆是冷源，在中高纬度盛行西风，大陆西岸 是迎风海岸，又有暖洋流经过，故环流由海洋向大陆输送的 热量甚多，提高了大陆西岸的气温。
亚欧大陆自西向东沿53.3°N的气温变化
地点 1月月均温 都柏林（海岸） 5.0 巴尔瑙尔（内陆） -18.3
平均风 40cm 0 200m 0 50m
正常状态下的大气环流与斜温层状态
（2）东南信风增强（环流发生变异，出现拉尼娜现象）年 份的赤道太平洋海区的大气环流与洋面斜温层状态
东南信风增强的年份,赤道以南东南信风把表层暖水向赤道太平洋
西部输送，在赤道太平洋西部堆积，那里的海面就不断抬升（10cm）， 积累大量位能，斜温层加厚到220m， 赤道太平洋东部表层暖海水向大 洋中部流动，引起海面下降（5cm），斜温层变薄到30m，赤道太平洋 西岸海面高出东岸海面约55cm。赤道太平洋东部冷水上翻增强，海洋表 层水温明显下降，沿岸气候变干。
强风
10cm
40cm 0m
200m
-5cm 0m 50m 20m
-20m
拉尼娜现象时的赤道太平洋海区大气环流与洋面斜温层状态
（3）东南信风减弱（环流发生变异）年份的赤道太平洋海区 的大气环流与洋面斜温层状态
每隔数年，东南信风发生张驰（即减弱），赤道太平洋东部冷水上 翻减弱，并使赤道太平洋西部原先积累的位能释放，表层暖水向东回流， 导致赤道太平洋东部海面升高，秘鲁、厄瓜多尔沿岸由冷洋流转变为暖 洋流，海水温度升高，海底无机盐类不再涌向海面，导致浮游生物和鱼 类大量死亡，大批鸟类亦因饥饿而死，沿岸原来的干旱气候突然转变为 多雨气候，甚至造成洪水泛滥，称厄尔尼诺事件。
在厄尔尼诺事件发生的第二年，我国东部地区往往发生严 重的洪涝灾害，如1998年长江、松花江流域的大洪水。
Flooded area in Lakeport, California as a result of the 1998 El Nino event (Federal Emergency Management Agency）