今早，中央氣象臺繼續(xù)發(fā)布高溫黃色預警，北京、天津、河北等多地持續(xù)高溫，局部地區(qū)最高氣溫可達40攝氏度以上。

與此同時，中原部分區(qū)域則在前期經歷了長期持續(xù)陰雨，而長江中下游地區(qū)也將迎來入梅以來又一輪強降雨過程。

(資料圖片)

放到當下，這已經不算是什么“新聞”了。在最近一個月內，高溫熱浪和持續(xù)陰雨來回席卷各地。伴隨著這些天氣，總有一個詞會被提及：厄爾尼諾事件。

這些天氣過程是否和厄爾尼諾事件的發(fā)展有關？今年的厄爾尼諾事件又將以什么機制給我國帶來怎樣的影響？

太長不看版

預計赤道中東太平洋將于2023年夏季進入厄爾尼諾狀態(tài)；

今年夏季前期將主要是“南澇北旱”的趨勢，南方降水偏多的同時，北方高溫熱浪過程也較為頻繁；但在后期，雨帶還是會向北明顯擴展到華北、東北南部一帶；

總體而言，夏季高溫強度將較去年偏弱，以南方更為明顯。但華北和西北地區(qū)晴熱高溫過程相對頻繁。

厄爾尼諾，真的要來了

5月初，世界氣象組織（WMO）發(fā)布了一份關于熱帶太平洋海溫監(jiān)測的通報，表示異常持久的拉尼娜現(xiàn)象在持續(xù)了三年之后現(xiàn)已結束，熱帶太平洋目前正處于中性狀態(tài)（既非厄爾尼諾也非拉尼娜）。

WMO預計，在2023年5月至7月期間，從ENSO（厄爾尼諾-南方濤動）中性轉變?yōu)槎驙柲嶂Z現(xiàn)象的可能性為60%，6月到8月將增加到約70%，7月至9月將增加到80%，但目前尚未預估厄爾尼諾事件的強度或持續(xù)時間。

與此同時，根據中國國家氣候中心監(jiān)測，先前“三重”拉尼娜事件已在2023年春季前結束；結合赤道太平洋海洋與大氣監(jiān)測實況以及國內外氣候動力模式和統(tǒng)計方法預測結果，并預計赤道中東太平洋將于2023年夏季進入厄爾尼諾狀態(tài)。

不只是海表變暖

簡單而言，“厄爾尼諾”（El Ni?o）是指赤道中東太平洋海表溫度持續(xù)、顯著偏暖的氣候現(xiàn)象。相反的偏冷情況則被命名為“拉尼娜”（La Ni?a）。

拉尼娜事件（1988年12月，上圖）與厄爾尼諾現(xiàn)象（1997年12月，下圖）的海表溫度相較于平均值的偏差

后來，人們逐漸發(fā)現(xiàn)從大氣狀況的改變中也能窺探到海洋的不同。

海洋溫度所代表的熱帶太平洋海溫異常，能與南太平洋塔希提島與澳大利亞北部城市達爾文之間氣壓差（因為兩個測站均位于南半球，也稱作南方濤動）密切相關：當厄爾尼諾事件發(fā)生時往往是塔希提島氣壓偏低，達爾文氣壓偏高；到拉尼娜事件時反之。

而后續(xù)的研究進一步證明了這些熱帶太平洋區(qū)域的海溫與大氣的異常密切相關，可以視作一類大范圍、持續(xù)較長的氣候異?，F(xiàn)象分別在海洋和大氣的體現(xiàn)，并將這一現(xiàn)象合稱為ENSO（El Nino-Southern Oscillation，即厄爾尼諾-南方濤動）。

好好的海水，怎么冷暖不定？

海水的冷暖，和它表面的風關系密切。

通常情形下，赤道兩側盛行信風，它將熱帶東太平洋海表較暖的海水向西太平洋輸送；而為了補償表層海水的缺失，在熱帶東太平洋地區(qū)會有深處的冷水向表層補充而偏冷，西太平洋多獲得的表層暖海水也會堆積并向下沉，在海表以下回流到東太平洋，并激發(fā)大氣在西太平洋側上升而東太平洋一側下沉的沃克環(huán)流，構成海洋-大氣相互作用的環(huán)流圈。

常規(guī)情形下的熱帶太平洋海洋與大氣環(huán)流

假若信風在外界強迫源影響下突然持續(xù)減弱，導致上述循環(huán)變弱，東太平洋暖水向西輸送會減少而海溫偏高，反之西太平洋海溫偏低，此時沃克環(huán)流上升運動移動到中太平洋一帶并導致信風進一步減弱形成正反饋效應，從而逐漸形成厄爾尼諾事件。

不過這種正反饋不是無限增強的，不少負反饋機制也會抑制厄爾尼諾事件發(fā)展。

這種情況發(fā)展到什么程度，才會被認為是厄爾尼諾？“持續(xù)、顯著”這兩個條件缺一不可。“持續(xù)”代表時間上至少要維持5個月，通常會維持6-24個月；而“顯著偏暖”，是指赤道中東太平洋較常年平均偏高0.5°C以上。

在當前實際監(jiān)測中，“常年平均”多采用1981-2010年或1991-2020年的平均，而“赤道中東太平洋”多選用經緯度上，5°S-5°N，170°W-120°W劃定的地區(qū)作為代表（被稱作Nino3.4區(qū)，下圖黑框區(qū)域），并以該區(qū)域平均海表溫度的異常作為監(jiān)測標準。

厄爾尼諾事件的歷程非常有規(guī)律，大多數事件在第一年的北半球夏季發(fā)展，并在北半球冬季達到頂峰，隨后多數事件快速衰減并在第二年北半球春夏季結束，但也有少數事件能維持2-3年。

最新一周海表溫度距平（相對于1991-2020年同期平均），紅色為偏高，藍色反之。通常監(jiān)測厄爾尼諾事件時會以黑框區(qū)域的Nino3.4區(qū)為代表。

厄爾尼諾期間，會有哪些異常？

厄爾尼諾事件不僅是熱帶太平洋海域的海洋與大氣大范圍異常，它更是在數年的時間尺度里最顯著的氣候異常信號，并能通過熱帶海洋的海溫異常激發(fā)出相應的大氣環(huán)流異常，進而影響到全球氣候。

雖然我國并不像菲律賓、秘魯等熱帶太平洋沿岸國家會受到最直接、嚴重的影響，但厄爾尼諾事件的海溫異常仍然會深刻影響東亞季風環(huán)流，從而對我國氣候產生顯著影響。

不過在厄爾尼諾成型的不同階段，帶來的影響是有顯著差異的。

常規(guī)的厄爾尼諾事件在北半球冬季（上）和夏季（下）的影響差異。丨NOAA

例如，在厄爾尼諾事件開始發(fā)展的夏季，受到赤道太平洋信風減弱、熱帶西北太平洋與日本海異常氣旋式環(huán)流發(fā)展的影響，我國的夏季風雨帶偏南且東北低渦較為活躍，這導致南方大部與東北地區(qū)降雨通常會偏多；而華北、西北部分地區(qū)多為日本海氣旋環(huán)流西側偏強的偏北風和下沉氣流控制，因而多晴朗且降雨較少，并伴隨有更多高溫熱浪過程。

厄爾尼諾發(fā)展的夏季，垂直運動（紅色為上升，藍色為下沉）和對流層低層（850hPa，約1500米高）的環(huán)流異常。東北到日本海一帶的C即異常氣旋式環(huán)流丨Wen et al. 2019

厄爾尼諾發(fā)展期夏季，我國和周邊地區(qū)降水距平百分率（左圖）和降水偏多的概率（右圖）

同上圖，但分別為氣溫距平（左圖）和氣溫偏高概率（右圖）

然而更嚴重的影響，多發(fā)生在厄爾尼諾事件衰減以至結束的第二年夏季——雖然此時熱帶太平洋海表溫度異常已明顯減弱，但在先前厄爾尼諾事件的影響下，熱帶印度洋的海溫偏高并延續(xù)到此時——這不僅直接導致蒸發(fā)量與輸送向我國的水汽增多，還會引發(fā)異常穩(wěn)定、偏強、偏南的副熱帶高壓，將水汽源源不斷引導向長江流域，并和北側冷空氣交融，最終形成長期穩(wěn)定在長江流域的夏季風雨帶，導致長江流域容易發(fā)生洪澇災情。新中國成立以來，長江流域的最大三次洪澇災害（分別發(fā)生于1954年、1998年和2020年），均出現(xiàn)在厄爾尼諾事件次年的夏季。

厄爾尼諾事件衰減期，熱帶大西洋和印度洋后續(xù)的偏暖海溫對西北太平洋副熱帶高壓（黑色橢圓）維持的機制。｜張人禾，2017

此外，雖然厄爾尼諾事件造成的氣候影響有共性，但具體的每一次事件里，由于海溫異常的空間型、事件發(fā)展的快慢等因素均有不同，都會導致對當年氣候影響的明顯差異。

今年，厄爾尼諾會給我們帶來怎樣的天氣？

自2023年早春拉尼娜事件正式落幕后，當前赤道中東太平洋總體呈現(xiàn)中性偏暖狀態(tài)，部分機構認為已經進入厄爾尼諾事件早期。

其中在具體空間型分布上，靠近南美西海岸的日界線附近的赤道中太平洋區(qū)以接近氣候態(tài)的中性為主，而東太平洋增暖較顯著，尤其南美西海岸暖海溫異常相當突出，這樣的特征通常被稱作東部型厄爾尼諾事件。

此外值得注意的是，多數厄爾尼諾事件發(fā)展時，太平洋東岸（南北美西海岸）會一致地偏暖；但本次事件卻呈現(xiàn)不對稱的特征——在南美西海岸出現(xiàn)與赤道太平洋一同的顯著增暖同時，北美西海岸至副熱帶東北太平洋卻有較明顯的偏冷。這樣的海溫異常，會在一定程度上抑制赤道中太平洋的信風減弱過程，并在后續(xù)讓厄爾尼諾事件發(fā)展相對遲緩的同時，也會出現(xiàn)和常規(guī)的發(fā)展階段不同的氣候影響。

由前文的分析總結，今年將發(fā)展的厄爾尼諾事件，空間上屬于一次異常偏高中心集中在南美西海岸附近的東部型事件，時間演變上當屬于一次發(fā)展偏晚的類型。對于東部型事件而言，副熱帶高壓的響應相對偏東偏弱，水汽輸送和輻合將集中在長江以南區(qū)域，當地相對多雨；而晚發(fā)展型厄爾尼諾事件也容易讓西太平洋副熱帶高壓偏弱，并在南方形成一個寬泛的氣旋式環(huán)流導致降雨偏多，但與此同時中緯度地區(qū)仍會有反氣旋異常活動，導致盛夏時期副熱帶高壓和雨帶轉為偏北。

綜合這兩點看，今年夏季前期將主要是“南澇北旱”的趨勢，南方降水偏多的同時，北方高溫熱浪過程也較為頻繁；但在后期，雨帶還是會向北明顯擴展到華北、東北南部一帶。

東部型、中部型厄爾尼諾事件的影響模型

厄爾尼諾發(fā)展早型（左）和晚型（右）的海溫異常（填色）與700hPa風場異常（矢量）在6-9月逐月和6-9月平均對比。

此外，部分報道引用世界氣象組織的報告指出，在厄爾尼諾事件的推動下，2023年可能成為有記錄以來溫度最高的一年。而最近我國南方和華北等地的高溫熱浪過程增大了這樣的擔憂。我們會迎來一個更炎熱的夏季么？

首先需要指出，在數年范圍內，厄爾尼諾/拉尼娜事件對全球平均氣溫是有較為顯著的影響（振幅約0.1-0.2℃），在最近一百余年的全球氣候變化里，如同疊加在以人類活動為主導的增暖趨勢上的漣漪?？紤]到這次厄爾尼諾事件較顯著，在它的短期推動和長期趨勢的共同作用下，的確可能造成全球均溫刷新1880年現(xiàn)代觀測記錄以來最高。

1950年以來全球均溫逐月變化圖。其中紅色為厄爾尼諾狀態(tài)、藍色為拉尼娜狀態(tài)、灰色為中性狀態(tài)，可以看出厄爾尼諾事件的確會助推短期的全球均溫升高。

但是，這些對于空間上“全球平均”、時間上“全年平均”的較大時空尺度而言的最高，對于不同區(qū)域、不同時段，厄爾尼諾事件并不會一定造成氣溫偏高以至刷新高溫紀錄。

實際上根據歷史事件的合成分析，在厄爾尼諾發(fā)展期，西北太平洋副熱帶高壓相對偏弱，很難造成大范圍、長時間下沉氣流與晴熱高溫天氣。因而總體而言，我國夏季高溫強度將較去年偏弱，以南方更為明顯，長江流域要重現(xiàn)去年三峰拉尼娜期間強盛副熱帶高壓造成的極端高溫概率極低，這與國家氣候中心的分析相同。

但華北和西北地區(qū)則處在日本海氣旋環(huán)流后側，下沉氣流和晴熱高溫過程相對頻繁，這些區(qū)域需要注意防范。

不過，厄爾尼諾事件只是影響我國夏季氣候的一個因素，若想更全面分析我國夏季氣候趨勢，還要考慮極地海冰、中高緯度海溫、青藏高原積雪等因子。

即使我們已在ENSO相關的熱帶海洋-大氣相互作用的領域有了很大進展，但由于對于更遼闊海域的海洋（包括海表與次表層）、大氣資料的缺乏，對它的認識仍如同滄海一粟。

但我們也依然在繼續(xù)追尋流轉在海洋與天空間冷暖間的奧秘。

參考文獻

[1]張人禾, 閔慶燁, 蘇京志. 2017. 厄爾尼諾對東亞大氣環(huán)流和中國降水年際變異的影響: 西北太平洋異常反氣旋的作用.中國科學:地球科學,47:544–553, doi: 10.1360/N072016-00268

[2]袁媛, 楊輝, 李崇銀. 2012. 不同分布型El Ni?o事件及對我國次年夏

季降水的可能影響. 氣象學報, 70: 467–478

[3]李春暉, 李霞, 劉燕, 等. 2016. 春季和夏季爆發(fā)型ENSO 事件對夏季中國降水的影響 [J]. 氣候與環(huán)境研究，21 (3): 258?268. Li Chunhui, Li Xia, Liu Yan, et al. 2016. Impact of spring and summer onset type ENSO on summer precipitation in China [J]. Climatic and Environmental Research (in Chinese), 21

(3): 258?268, doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2015.15133

[4]Wen, N., Liu, Z., &Li, L. (2019) Direct ENSO impact on East Asian summer precipitation in the developing summer. Climate Dynamics, 52, 6799–6815

作者：風云夢遠

編輯：Owl、Odette

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