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1982/83年的厄爾尼諾事件是在出乎人們意料的情況下發(fā)生的。一方面這次事件的前期特征與過去的時間有所不同，另一方面，因為1982年3月墨西哥厄爾·奇沖火山爆發(fā)的火山灰影響了衛(wèi)星觀測的結(jié)果，乃至厄爾尼諾已經(jīng)爆發(fā)了，科學(xué)家們還在討論當(dāng)年會不會有厄爾尼諾發(fā)生。在此之前所觀測到的厄爾尼諾事件發(fā)展過程中海溫增溫一般都是從東太平洋南美沿岸開始，但這次事件卻從中太平洋開始。
自2014年3月以來，美國國家氣象局一直預(yù)測即將出現(xiàn)厄爾尼諾。不過，這種現(xiàn)象直到現(xiàn)在（2015年3月）才出現(xiàn)。氣候預(yù)測中心副主任邁克·哈爾珀特說，他不知道此次厄爾尼諾為何沒有像預(yù)測的那樣形成，“今年有點令人困惑”。
根據(jù)西部及中部赤道太平洋海面溫度的持續(xù)升高和海面氣壓的變化，NOAA
圖1
2015年厄爾尼諾從赤道太平洋中部開始，與1982-1983年厄爾尼諾很相似，能否有相同的發(fā)展過程值得關(guān)注。 袁媛等人利用1951-2009年線性最優(yōu)插值全球海溫資料，NCEP／NCAR再分析大氣資料，以及中國160個站的降水資料等，重點分析了不同分布型厄爾尼諾事件的海溫演變特征及對應(yīng)的熱帶大氣的響應(yīng)情況，并進一步探討了不同分布型厄爾尼諾事件對次年夏季中國降水的可能影響。根據(jù)厄爾尼諾事件發(fā)展達(dá)到盛期時海溫距平的分布特點，將1950年以來的厄爾尼諾事件分為東部型、中部型和混合型。不同分布型厄爾尼諾事件的海溫演變及后期的發(fā)展都表現(xiàn)出較為明顯的差異，對應(yīng)的熱帶太平洋上空向外長波輻射距平分布及熱帶印度洋一太平洋上空的沃克環(huán)流異常也表現(xiàn)出明顯的不同。在厄爾尼諾的次年夏季，通過影響850hPa風(fēng)場、水汽輸送及500hPa西太平洋副熱帶高壓系統(tǒng)，東部型、中部型及混合型厄爾尼諾事件可能分別導(dǎo)致中國雨帶呈現(xiàn)南方型（III類）、中間型（II類）和北方型（I類）的分布特點。 東部型厄爾尼諾，其次年夏季中國東部地區(qū)長江流域及江南地區(qū)降水偏多的可能性較大，而東南沿海降水偏多的可能性較少。 中部型厄爾尼諾，其次年夏季中國長江和黃河之間降水偏多的可能性較大，而黃河以北和長江以南大部分地區(qū)降水偏多的可能性較小。 混合型厄爾尼諾，其次年夏季中國有兩條雨帶。主要的降水雨帶位于黃河流域及其以北地區(qū)。另一條雨帶位于華南，而江南至黃河以南地區(qū)降水偏多的可能性較小。 1982/83年的厄爾尼諾事件雖然從中太平洋開始，但卻是東部型厄爾尼諾。
朱乾根，葛旭陽，矯梅燕根據(jù)NMC客觀分析資料進行診斷分析，揭示了1976－77年及1982－83年這兩次ElNino事件海氣相互作用過程中的若干特征。結(jié)果表明：70年代末赤道西風(fēng)異常背景場、SST背景場及其準(zhǔn)4年周期振蕩均存在年代際變化；SST背景場冷（暖）、80°W-0°E赤道區(qū)域850hPa緯向風(fēng)異常西（東）風(fēng)以及赤道太平洋SSTA準(zhǔn)4年周期振蕩東傳型（西傳型）共同決定了這兩次事件的強度與類型的差異，即1976／77年事件為較弱的東部型EINino事件，而1982／83年事件表現(xiàn)為很強的西部型EINino事件。
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【解析】冷靜看待持續(xù)的厄爾尼諾“熱”
任宏利 張培群 厄爾尼諾“熱”不斷升級 厄爾尼諾（El Nino）是熱帶中東太平洋海表溫度持續(xù)異常增暖的現(xiàn)象，其名字為西班牙語，原意是“圣嬰”，因其最早被南美秘魯沿岸的漁民發(fā)現(xiàn)、并經(jīng)常在圣誕節(jié)前后達(dá)到最強而得名。厄爾尼諾常與在熱帶東印度洋至熱帶東太平洋上空大氣氣壓場中反位相變化的南方濤動（Southern Oscillation）現(xiàn)象同時發(fā)生，因此常并稱為ENSO。實際上，ENSO的概念有更廣泛的含義，包含厄爾尼諾（熱帶中東太平洋持續(xù)異常增暖的暖位相狀態(tài)）和拉尼娜（熱帶中東太平洋持續(xù)異常變冷的冷位相狀態(tài)）這兩類事件。而現(xiàn)在，厄爾尼諾已經(jīng)成為ENSO的代稱，是熱帶太平洋地區(qū)最重要的海洋-大氣相互作用的耦合現(xiàn)象。
大量觀測顯示，厄爾尼諾發(fā)生時，熱帶太平洋海-氣系統(tǒng)不穩(wěn)定能量集中釋放，并通過遙相關(guān)作用可對全球氣候異常產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。厄爾尼諾通常會引起東太平洋沿岸地區(qū)暴雨洪澇，西太平洋和印度洋廣大地區(qū)高溫少雨和干旱，對于環(huán)太平洋國家和地區(qū)的農(nóng)業(yè)和漁業(yè)等都會產(chǎn)生巨大影響。據(jù)國家氣候中心統(tǒng)計，自1951年以來，已經(jīng)發(fā)生了13次厄爾尼諾事件，其中1972/73年、1982/83年、1997/98年的三次厄爾尼諾事件是最近半個多世紀(jì)以來影響最嚴(yán)重的強厄爾尼諾事件，均出現(xiàn)了全球大范圍的極端干旱或洪澇災(zāi)害，經(jīng)濟損失巨大。我國東部、南部地區(qū)位于厄爾尼諾直接和間接影響區(qū)，厄爾尼諾事件也常常引起大范圍、流域性旱澇災(zāi)害的發(fā)生。至今，人們對1997/98年厄爾尼諾事件引發(fā)的長江大洪水仍記憶猶新。 正因為厄爾尼諾現(xiàn)象廣泛而深刻的氣候影響，在過去的半個世紀(jì)里，數(shù)以百計的科學(xué)家開展了持續(xù)的探討，特別是像1982/83年和1997/98年這樣的強事件，引發(fā)了全世界對于ENSO現(xiàn)象特征、機理和預(yù)報問題的廣泛而深入研究，發(fā)表的文章不計其數(shù)，推動了對ENSO認(rèn)知的飛躍發(fā)展。可以說，作為全球氣候年際變率的最主要驅(qū)動力，ENSO研究的熱度從未減退，而伴隨著今年上半年熱帶太平洋海溫異常的持續(xù)發(fā)展，這種ENSO“熱”甚至比其代表的海溫?zé)醽淼酶友该汀?/font> 厄爾尼諾具有復(fù)雜性 對ENSO現(xiàn)象的傳統(tǒng)認(rèn)識在新世紀(jì)頭十年發(fā)生了根本性轉(zhuǎn)變。在以往的觀測和研究中，典型ENSO事件的海表溫度正異常中心通常位于赤道東太平洋地區(qū)，與其伴隨的西風(fēng)和降水異常中心位于中太平洋地區(qū)。然而，自2000年以來的ENSO監(jiān)測顯示，海溫異常中心發(fā)生了顯著西移，這直接導(dǎo)致西風(fēng)和降水異常中心向西移到西太平洋地區(qū)。目前，人們一般稱傳統(tǒng)ENSO為東太平洋型、冷舌型，或簡稱東部型，而愈發(fā)活躍的非典型ENSO可稱為假厄爾尼諾、中太平洋型、暖池型，或簡稱中部型。 這種ENSO活動中心的顯著西移，徹底顛覆了以往人們對于ENSO特征和機理的大多數(shù)常識和傳統(tǒng)認(rèn)知。ENSO似乎不再是印象中那般“單純”，越來越表現(xiàn)出復(fù)雜性。發(fā)生改變的不僅僅是ENSO典型空間型，ENSO強度、周期性、傳播特征、位相不對稱性以及大氣-海洋遙相關(guān)型和氣候影響等等方面都在改變，甚至在更為先進的高分辨率衛(wèi)星的密切“注視”下，ENSO發(fā)展演變過程中也經(jīng)常表現(xiàn)出中斷和反復(fù)的特征。國際上最新研究顯示，這可能是由于孕育在熱帶太平洋海-氣系統(tǒng)中的內(nèi)部年際尺度耦合模態(tài)發(fā)生了深刻變化。 有關(guān)ENSO類型變化的研究和爭論已持續(xù)近十年，國際上的相關(guān)成果不斷涌現(xiàn)。例如，我國科學(xué)家注意到，在發(fā)展階段，東部型ENSO傾向于在西北太平洋地區(qū)形成一個反氣旋型異常環(huán)流，有利于中國南方多雨，而中部型則傾向于形成一個氣旋型異常環(huán)流，導(dǎo)致中國南方少雨。但與之相比，更為復(fù)雜的情況是，中部型ENSO普遍偏弱、位相傳播特征不清晰，在其發(fā)展過程中很可能會出現(xiàn)強度突然減弱或者中斷、異常增暖中心位置的東西轉(zhuǎn)換，甚至發(fā)生冷暖位相的反復(fù)等。這一方面說明ENSO類型多樣化問題的科學(xué)價值，另一方面也反映出ENSO現(xiàn)象的復(fù)雜性和給氣候預(yù)測帶來的極大挑戰(zhàn)。
厄爾尼諾過程具有不確定性 ENSO現(xiàn)象的復(fù)雜性直接決定了其發(fā)展演變的不確定性，進而增加了對ENSO現(xiàn)象進行預(yù)報的不確定性。 在ENSO理論研究中，科學(xué)家對觀測到的現(xiàn)象進行簡化，建立了刻畫ENSO演變的理論模型，這其中較為經(jīng)典的是延遲振子模型和充電振子模型。兩種模型（特別是后者）所蘊含的基本物理機制已被廣泛應(yīng)用于ENSO的模擬和預(yù)報。 隨著熱帶太平洋海-氣觀測、ENSO動力學(xué)理論和耦合氣候模式的大發(fā)展，ENSO預(yù)報的方法論和技術(shù)也得到長足進步，到上世紀(jì)末，ENSO的預(yù)測能力有了極大的提高。例如，1997/98年的世紀(jì)厄爾尼諾事件，國際ENSO預(yù)報界基本抓住了那次大事件的發(fā)展演變，只是對于其強度以及發(fā)生和衰亡的時間節(jié)點把握得還不夠理想。 但本世紀(jì)以來，非典型的中部型厄爾尼諾的頻繁出現(xiàn)，卻使得ENSO預(yù)測效果大打折扣。有些人認(rèn)為這在一定程度上是由于在過去的十幾年中，不但沒有出現(xiàn)超級厄爾尼諾事件，就連中等強度事件也難得一見。最近的統(tǒng)計表明，美國環(huán)境預(yù)報中心2000年以來的ENSO預(yù)測水平較之此前的二十年出現(xiàn)明顯下降，其他受ENSO影響較大的國家和地區(qū)的預(yù)測水平也有類似的下降。 盡管圍繞非典型ENSO現(xiàn)象的物理機制問題，眾說紛紜、莫衷一是，但有一點科學(xué)家們已形成了共識，即ENSO現(xiàn)象過于復(fù)雜，很難用簡單有限的動力學(xué)框架進行統(tǒng)一描述。而且，熱帶太平洋以外強迫因素和隨機過程的影響呈現(xiàn)多樣化和非線性特征，各種影響結(jié)果交織在一起，無疑更增加了ENSO預(yù)報的不確定性。
時隔17年，各國氣象學(xué)者把目光聚焦到了從今年春季出現(xiàn)在熱帶太平洋上的海溫持續(xù)增暖。人們按捺不住激動的心情，并傾注了巨大的期待，因為各方面的條件和跡象表明，熱帶西太平洋強勁的西風(fēng)異常，很可能會催生出一次超級厄爾尼諾事件。世界上主要業(yè)務(wù)機構(gòu)從年初以來持續(xù)給出的預(yù)測意見也極大增加了人們對于強ENSO事件暴發(fā)可能性的預(yù)期。 然而，入夏以來，熱帶太平洋的海溫并沒有像人們預(yù)期的那樣瘋長，無論是赤道東太平洋的海洋溫躍層，還是中西太平洋的西風(fēng)異常，均顯著萎縮、甚至消失，這直接導(dǎo)致了海表溫度異常的波動反復(fù)和持續(xù)減弱。人們期待中的強厄爾尼諾事件到來的希望似乎正在減小。一些業(yè)務(wù)預(yù)報機構(gòu)已經(jīng)下調(diào)了夏季以后厄爾尼諾事件發(fā)生預(yù)期的級別。 截至目前，最新的ENSO監(jiān)測和預(yù)測信息仍舊不能排除一次厄爾尼諾事件發(fā)生的可能性，熱帶中西太平洋異常西風(fēng)正在重新建立，海溫異常和溫躍層暖水異常已經(jīng)有所恢復(fù)。 今年以來發(fā)生在熱帶太平洋中一波三折的ENSO演變正使我們漸漸冷靜下來，讓我們認(rèn)識到當(dāng)前的氣候監(jiān)測預(yù)測能力仍十分有限，甚至難以準(zhǔn)確判斷一個正在發(fā)生的事件。更提醒我們要謹(jǐn)慎面對熱帶太平洋上的風(fēng)云變化，時時本著客觀科學(xué)的態(tài)度冷靜對待，深入探究。不論接下來ENSO如何演變，相信我們對厄爾尼諾發(fā)生機制及其影響的理解終將會愈來愈深入。 本文受全球變化研究國家重大科學(xué)研究計劃（973計劃）項目（2010CB950400)“亞洲區(qū)域海陸氣相互作用機理及其在全球變化中的作用”資助。 |
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