厄尔尼诺和拉尼娜现象的成因及其对我国气候的影响

厄尔尼诺和拉尼娜现象的成因及其对我国气候的影响

一、厄尔尼诺（El Nino）现象：

通常指热带太平洋中部和东部的海水温度大范围的持续异常升高，引起全球气候异常并造成鱼类大量死亡的现象。厄尔尼诺在西班牙语中的意思是"圣婴"。该现象首先发生在南美洲的厄瓜多尔和秘鲁太平洋沿岸附近，多发生在圣诞节前后，因此得名。在一般情况下，热带西太平洋的表层水温较高，而东太平洋的海温较低。这种东、西太平洋之间海表温度梯度变化和信风一起，构成了海洋――大气耦合系统的准平衡态。每隔2－8年，这种准平衡

态就要被打破一次，西太平洋的暖气流伴随雷暴东移，使得整个太平洋水域的水温变暖，气候出现异常，其持续时间为一年或更长时间。厄尔尼诺现象出现前的几个月里，太平洋赤道暖水发生大规模的自西向东移动，圣诞节前后，赤道太平洋东部沿岸暖水沿着厄瓜多尔和秘鲁海岸南下，水温异常声高，最大时比常年升高5到6℃。由于暖水区迅速向西扩展，热带多雨带也随之南下。原来干旱的赤道太平洋东部降水量剧增，河水泛滥成灾；本为雨季的赤道太平洋西部地区则干旱无雨。此外，世界各地的气候因此受到严重影响，造成严重的自然灾害

拉尼娜(La Nina)现象：厄尔尼诺过后，热带太平洋有时会出现与上述情况相反的状态，称为拉尼娜现象，拉尼娜在西班牙语中的意思是"小女孩"。拉尼娜现象表现为中、东太平洋海温明显变冷，同时也伴随着全球性气候异常。用以赤道太平洋东部和中部的海表面温度大范围持续异常变冷的现象。以赤道太平洋北纬5度至南纬5度，西经150度至西经90度区域内的海表面温度平均值连续6个月以上高于或低于正常0.5℃分别作为厄尔尼诺和拉尼娜。

二、走近厄尔尼诺――成因研究

厄尔尼诺现象怎样形成的，又为什么会影响到大气的状态和变化呢？这一直是国际海洋和气象科学研究上的一个重要课题。世界气象组织制定过从1985年开始为期十年的热带海洋和全球大气计划（TOGA），其目的之一就是想通过对海气相互作用的研究，寻求提高对厄尔尼诺及异常气候的预测能力。中美两国科学家也执行过"中美热带西太平洋海气相互作用联合研究"计划。

现在已经知道，在正常情况下，太平洋赤道两侧盛行稳定强劲的偏东信风，它将温暖的表层海水，吹离南美沿岸，并向西流动，在赤道太平洋西部堆积，其海面可比东侧高30-40厘米；同时，在南美沿岸也相应出现了为补偿西去海水而形成的上升流（称为涌升区）。上翻的海水来自深层，含有丰富浮游生物，为鱼类提供了大量的食饵。更有意义的是它的温度比较低，因此最终在赤道太平洋地区形成了西暖东冷、对比明显的水温分布型。对大气来说，海水就象一台热机，西部海温高，被加热的大气上升，到达高空后转向东；而东部海温低，空气被冷却下沉，到达海面后转向西（即东南信风），由此在赤道上空形成一个完整的

纬向垂直环流圈，被气象学家称为"瓦克环流"。常年如此，结果赤道太平洋东侧沿岸因盛行下沉气流，成为著名的赤道干旱带，日界线以东，南纬00-100范围内年降水量仅500毫米左右，在临近冷水岸的秘鲁、智利沿岸就更少了。与此相反，在西侧菲律宾、印度尼西亚一带，对流上升气流旺盛，形成湿润多雨气候区，常降水量在2000毫米以上，瓦克环流也正是产生南方涛动的纽带。

但是，当有某种原因引起了偏东气流减弱，使中东太平洋深层冷水涌升大大减弱，甚至由于在赤道附近出现西风气流，使原堆积在西部的暖海水向东回流，吹拂着水温较高的赤道逆流海水沿秘鲁寒流来的方向逆洋流南下，把秘鲁寒流变性为暖流。这股悄然而至不固定的暖流被称之为厄尔尼诺暖流。这样原来的海温分布格局受到破坏，太平洋西侧海温下降，赤道中东太平洋海温上升。当增温幅度高于0.5℃并持续几个月至半年时，便形成了一次新的厄尔尼诺现象。通常增温不仅发生在海表，有时可影响到200米深处。97年的厄尔尼诺开始后，就观测到太平洋中东部暖水区扩大了300%，12月中东太平洋海域水温高出正常年份5℃。海温的异常必然影响到瓦克环流。

为什么增温0.5℃就算异常了呢？海水的比热大、吸收太阳辐射能力强，因此广阔的大洋通常被视为大气的重要热库。有人计算过，100米深的海水温度变化0.1℃所用的热量，便足以使上面5000米厚度的大气层温度提高6℃。赤道太平洋水域占全球海域1/4，因此那里的海温异常变暖，立即会影响瓦克环流的强度与方向。在自然界，持续的上升气流意味着水汽不断凝结和大量降雨，而持续的下沉气流则相应久晴和干旱。由于南美沿岸增温处附近原下沉气流盛行区变为上升对流旺盛区，所以异常多雨，发生洪涝，干旱区多年积累的花草种籽，遇雨百花怒放，沙漠顿时成绿洲。而在西部，印度尼西亚、伊利安岛、澳大利亚北部的热带雨林区由于海温降低引起气流上升对流减弱，造成降雨大幅度减少，导致干旱发展。去年印尼数月大火就在这样的背景下发生。同时，在海洋中，上升流的减弱或消失，使水中浮游生物骤减，鱼类因食物锐减随之死亡，以鱼为食的海鸟也成批饿死或迁徙。例如1925年厄尔尼诺期间，秘鲁不仅大批鱼死鸟亡，还在3月份观测到394.4毫米的降水量，而这里前5年的降水量总和才不过17.9毫米。

人们还发现，厄尔尼诺的发生并不遵循严格的规律。通常是在冬春形成，翌年冬春结束，持续一年左右，平均每2-7年一次。100年来大小已经发生过30多次。 50年代至今，全球已发生ENSO事件13次，1997年是第14次，这也是最近10年发生的第四次强ENSO 现象。

厄尔尼诺现象的形成、每次的征兆及异常增温位置都不尽相同。

又是什么原因最初引起偏东气流的突然变化呢？遗憾的是这层面纱仍未被完全揭开。我国的一些专家提出了地球运动和内部的某些变化，例如自转速率大幅度持续减慢、太平洋火山爆发、海底地震以及太阳活动等，都可能引发厄尔尼诺的形成，除了这些"纯自然的因素外，是否多少与人类活动导致自然环境恶化有关？这些推测都有待进一步论证。但太平洋中部信风的减弱是导致厄尔尼诺形成的直接原因。每年10月至次年3月时值南半球夏季。南半球海域水温普遍升温。向东流动的赤道逆流得到加强，恰逢此时，全球的气压带和风带向南移动，东北信风跨过赤道受到南半球的自转偏向力作用而偏转成西北季风。西北季风削弱了秘鲁西海岸的离岸风--东南信风，甚至形成西风气流。由此而造成中东赤道异常增温海区对大气异常加热，影响赤道地区的瓦克环流，破坏了正常平衡，进而引发其它地区气候异常。这种看法，已为较多的专家所接受。

相反，当信风持续加强时，赤道太平洋东侧表面暖水被刮走，深层的冷水上翻作为补充，海表温度进一步变冷，就容易形成拉尼娜。

厄尔尼诺的简化模型表明了能量在海洋中传播过程中的不同波动的作用。在这个简化模型中，海洋中的被称为罗斯贝波的波动，从赤道附近的异常暖的海面向西传播。当它达到海洋的西边界时会被反射成一种不同的波，称为开尔文波，这种波向东传，它起着抵消或改变原来的暖海温距平符号的作用，并引发降温事件出现。整个厄尔尼诺事件中这半个循环所需时间是由这些波传播的速度决定的，它大约需要2年。