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赤道西风压倒东风的连锁机制:厄尔尼诺成因探讨

已有 4234 次阅读 2014-6-21 09:54 |个人分类:全球变化|系统分类:论文交流|关键词:厄尔尼诺,东风,西风,大气环流,海洋环流| 西风, 厄尔尼诺, 海洋环流, 东风, 大气环流

赤道西风压倒东风的连锁机制:厄尔尼诺成因探讨

杨冬红1,2, 杨学祥3

1 吉林大学古生物学与地层学研究中心, 长春  130026

2 吉林大学东北亚生物演化与环境教育部重点实验室, 长春  130026

3吉林大学地球探测科学与技术学院, 长春  130026

 

摘要:中国工程院院士、中国气象局气候变化特别顾问丁一汇最近指出,厄尔尼诺是西风压倒东风的连锁反应。本文计算了潮汐变化引起的大气圈、海洋圈和岩石圈差异旋转。在地球扁率变大时,赤道面的高速气流和洋流产生与地球自转方向相反的由东向西运动,类似赤道东风带;在地球扁率变小时,大气和海洋赤道突起减小并向两极流动,在南北纬35度线以上的中高纬度地区,形成两极突起,南北纬62度线为最高值,旋转方向与地球自转方向相同,速度加快,类似中纬度地区的西风带。这一变化规律与星体大小以及形变规模无关。计算结果与全球风带分布完全符合。综合分析表明,太阳在赤道面,赤道东风加强,海洋南北赤道暖流加强,有利于拉尼娜的形成;太阳在南北回归线(22.5度),赤道东风减弱,赤道和35度线以上的西风带加强,纬度60o左右南北两个多风暴带活动强烈,海洋的中纬度西风漂流带加强,有利于厄尔尼诺的形成。月亮潮周期地增强或减弱了这一效应,形成厄尔尼诺和拉尼娜的交替发生。

关键词:潮汐,地球自转,厄尔尼诺,潮汐形变,大气环流,海洋环流

 

   0  赤道西风压倒东风导致厄尔尼诺

 

中国工程院院士、中国气象局气候变化特别顾问丁一汇最近指出,厄尔尼诺是西风压倒东风的连锁反应。他说:“严格意义上讲,厄尔尼诺现象实际上是一种海洋现象,并非大气现象。其次,它是一个海洋温度季节性上升到异常程度的现象,即每年秘鲁和中东热带太平洋的海温超出正常年份的程度,这时候就可以定义其为厄尔尼诺。”丁一汇说,可以说厄尔尼诺是“起源于海洋,波及到大气”。

从世界海温图可以发现,整个太平洋呈现出“西暖东冷”的局面。为什么呢?丁一汇解释说,太平洋热带地区不断地吹着东风,这个东风是人们发现的古老风带,称为贸易风(即信风,因风向稳定,很少改变而得名);东风一吹,由于地球自转的影响,北半球的风向右偏,南半球的风向左偏,这样海水就会北流(北半球)或南流(南半球),赤道的海水往两层流动,深层的冷水就会被翻上来,代替表层水。同时在东风的影响下海水西流,这样一来,使得中东太平洋的平均海温是冷的。

   海水西流到西太平洋之后,我国南海、菲律宾沿海等西太平洋地区水位升高,可达20厘米,这样就产生一个西向东的海水梯度压力。丁一汇表示,东风顶着这个梯度力迫使海水西流,但一旦东风减弱海流就会转向,“这就是我们预报的关键,理解厄尔尼诺形成的关键”。

   “东风什么时候会减弱呢?这要看西太平洋地区的西风有没有出来,西风一出来东风就减弱了。”丁一汇说,西太平洋海平面本来就比东面高,东风减弱下来后,可想而知,海水就会开始倒流。

同时,西风在北半球右偏,在南半球左偏,这样一来,赤道两侧的海水就向赤道地区附近集中,这导致表层的暖水开始下沉,并在海平面一两百米的地方形成暖水层。丁一汇说,暖水层在西风吹动之下,就会向东运动,到达中太平洋的时候,这个暖水层就可能已经非常厚了,一旦它浮出水面,就代替了原来的冷水,“这样我们认为厄尔尼诺就形成了”。

http://sc.china.com.cn/2014/kejiao_renwu_0620/45751.html

赤道西风压倒东风的原因何在?

 

1. 大气环流和海洋环流的特征及其可能成因

 

天气变化主要与对流层气体运动有关。吸收太阳辐射热量所在空间的温度和高度控制了对流层的气体密度和气压。一般在空气受热强的地区,形成低密度的低压区;而在受热弱的地区,形成高密度的高压区。在近地面水平方向上,赤道地区为低压区,两极地区为高压区;在垂直方向上,靠近地面的热空气为低压区,高空冷空气为高压区。气压的不均匀性导致气体运动,形成大气环流。受这一规律控制,一般空气在地面从两极流向赤道,在高空则从赤道流向两极。实际的气流分布并不这样简单,除赤道和两极外,还出现了30o35o60o三个特征纬度,表明太阳在南北回归线(南北纬22.5度之间)之间的震荡对大气环流的重要影响。

全球性地表风带和气压带由赤道向两极依次为:赤道无风带(低压带)、纬度0o~30o的南北两个信风带(贸易风带)、纬度30o~35o南北两个亚热带无风带(高压带)、纬度35o~60o左右南北两个盛行西风带、纬度60o左右南北两个多风暴带(低压带)、纬度60o以上南北两个寒带东风带与极地高压带(见图1)。特别值得重视的是相邻两个风带之间的过渡带,即纬度0o、±(30o~35o)、±60o5个纬度带,其两侧空气水平运动方向明显不同,故称之为大气临界纬度。全球不同纬度的气压带、风带空气运动速度变化很大,量极达m/s。这表明,大气运动与地球自转、地理纬度密切相关[1]


1 东风带和西风带以及径向南北运动(网络图片)

 

对海洋而言,水平运动具有明显的规律性。在赤道附近的中低纬度地区,形成明显的全球统一性一级西向流;而在中、高纬度地区形成明显东向流。尤其在南半球纬度40o以南、北半球纬度45o以北地区,洋流以东向为主,形成全球性一级东向流(见图2)。洋流稳态运动速率的量级介于cm/s~m/s。大气运动和盛行凤系的存在,是导致海洋水体运动的主要动力[1]


2 太平洋和印度洋的海洋环流分布图

 

M.B.斯托瓦斯把地球作为体积不随时间变化的不等速的二轴椭球体,计算了它的基本参数随扁率或偏心率变化而发生的变化,得出南北纬35o线不随扁率变化而伸缩,由于其固定不变的特性而称为临界纬度。相反,南北纬62o与赤道纬度,当地球扁率发生变化时,互为消长,称为共轭纬度[2]0o62o共轭纬度以及35o临界纬度在大气环流和海洋环流中的特殊作用,表明地球扁率变化在大气环流和海洋环流中可能起到某中特殊作用。

 

2. 潮汐产生的扁率变化和自转变化计算

 


图3  地球变扁南北纬35度线长度不变

 

计算结果表明,一个旋转速度不断增大的气体星球,在扁率不断变大的过程中,不断被削平的两极突起通过35o不变圈持续地向赤道流动,形成一个几乎静止的(相对星球自转方向相反的快速旋转)气流环。在星球外部看来,加速旋转的气体星球象一个层层包裹的洋葱,每层的旋转速度不同,中心转速快,外层转速几乎为零(见图3)。这非常符合木星环的旋转特征:美国学院公园市马里兰大学的DouglasHamilton和德国海德尔堡马普学会核物理研究所的Harald Krüger发现,行星环中的微粒缓慢围绕木星运转,其形成机制尚不清楚[6]。本计算提供了一个合理的形成机制:变速旋转的气体星球,赤道有慢速旋转的环,两极有快速旋转的帽。

根据这一变化规律,在地球扁率变大时,赤道上空的高速气流,产生与地球自转方向相反的由东向西运动,类似赤道东风带,在外空间看来几乎静止不动;在地球扁率变小时,大气赤道突起减小并向两极流动,在南北纬35度线以上的中高纬度地区,形成两极突起,在南北纬62度线达到最高值,旋转方向与地球自转方向相同,速度加快,类似中纬度地区的西风带。这一变化规律与星体大小以及形变规模无关。计算结果与全国风带分布完全符合。

设R为地球平均半径,为6371km,大气的线速度增量为

dVk =Rcoskdω= Rcosk(ω21)         (9)

当k = 0, dω= - 0.9516ω1, dV0 = 442m/s,即赤道高空风向西的最大速度为442m/s。当k = 35度,dV35 = 339m/s,即中纬度高空风向东的最大速度为339m/s。当k = 60度,dV60 = 221m/s,即纬度60度高空风向东的最大速度为221m/s。实际上,由于流体间的角动量交换和阻力,高空风的实际速度要远远小于这个数值。

以上规律也适用于没有大陆阻挡的海洋环流,如南半球的海洋寒流——西风漂流带就在南半球中纬度地区,特别是南极半岛与南美洲之间的德雷克海峡就在南纬60度附近。南极海冰有120个月、60个月、48个月、26.7个月的变化周期,与潮汐10年、9.8年、5年、4年、2.2274年周期一一对应,表明潮汐变化引起的海流变化对南极海冰的影响[3,5,7,8]

尽管有大陆阻断,大西洋,印度洋,特别是覆盖半个地球的太平洋,也受到这一规律的影响,海洋环流方向与计算模式完全相同。因此,潮汐形变对大气环流和海洋环流的影响不可忽视。

 

3. 相关证据

 

地球潮汐形变影响地球自转速度是有据可查的。据罗时芳等(1974)和任振球等(1990)的研究,地球自转周期有11.169(对应11.2年太阳黑子周期)、12.15(对应12.01年木星相似会合周期)、18.6(对应月亮赤纬角变化周期)、19.855(对应19.858年木星、土星会合周期)、22.337(对应22.2年太阳磁周)、29.783(对应29.46年土星公转恒星周期)、59.555年周期(对应5960年木星、土星、水星相似会合周期),振幅分别为0.1620.1410.5210.1890.4340.5211.239毫秒[9,10]

此种解释的矛盾是,与土星相比,木星质量大,距离地球近,产生的地球自转振幅却仅为土星的四分之一。如果加上潮汐的11.13718.619.9622.329.9459.88年周期[7, 8],就有很好的对应性和可比性。地球自转周期18.629.78359.555年的振幅是最大的,月亮赤纬角最大值在18.6年内由18.6度变为28.6度,完成一个周期循环。在月亮赤纬角最大值为28.6度时期(1986-1988年和2005-2007年),地球的平均扁率变小,地球自转加快;在月亮赤纬角最大值为18.6度时期(1977-1979年和1995-1997年),地球的平均扁率变大,地球自转变慢(见图4)。比较图4和表1,潮汐的11.13718.619.9622.329.9459.88年周期使潮汐影响地球自转的解释更加合理。


4  1973122006823的地球日长变化, 纵轴ms是毫秒(据魏鸣[13]2007

 

计算表明,当太阳的位置由南北回归线移向赤道,此时db = 0,da = 50px,带入公式得日长增量dT =0.00027s,相当于1/3704s,它是春分和秋分时的地球自转速度小于夏至和冬至时的自转速度的原因。日长的季节性变化,由一个周年项和一个半年项组成,前者变化的幅度约0.4 ms,后者约0.3ms。两种波动叠加在一起,出现两个波峰,其幅值变化的极小值通常位于17[12]计算值与测量值完全相符。


5  2005112006823LOD变化,纵轴为毫秒(ms)(据魏鸣[13]2007

 

5 给出太阳引潮力和地球轨道变化对2005年至2006年日长变化的半年周期影响。320~22日春分和922~24日秋分时太阳在赤道面,最大潮汐使地球扁率变大,自转变慢,日长增加;62122日夏至和1221~23日冬至时太阳在南北回归线,使地球扁率变小,自转变快,日长减少。

李国庆发现月亮赤纬角变化周期13.6天、27.3天与地球自转速度变化有明显的对应关系。中国科学院大气物理研究所研究人员李国庆和中国科学院研究生院研究人员宗海锋在《2007年天灾预测总结学术会议文集》上发表论文《27.313.6d周期的大气潮》,通过对比分析1973-1998年的日长、大气环流及月球相位随时间的变化,发现伴随着月球相位的交替变化,地球大气的纬向风速场、地球位势高度场以及日长作27.313.6d(天)的周期震荡。这种周期性的大气震荡,被视为一种大气潮。月球对地球大气引潮力作用的周期变化,是引发27.313.6d(天)周期大气潮的主要原因。月球对地球大气的作用是巨大的,它引起大气纬向风速场及地球位势高度场的变化。当月球围绕地球运转之天赤道上空时,月球视赤纬角等于0度,这时月亮对大气的引潮力最大,大气的纬向风速增加,地球的自转角速度减小,日长增加;反之,当月球视赤纬角最大(绝对值),月球对大气的引潮力减小,大气纬向风速减小,地球自转角速度增加,日长减小(见图6)。月球对地球大气的引潮力作用,应该在大气环流及中短天气预报模式中予以考虑。除月球的视赤纬角以外,月球至地球的距离,也是影响LOD(日长)的因子之一。凡包含近地点P的波,其波峰的振幅较高,而包含远地点A的振幅较低,因为月球离地球越近,月球对大气的引潮力作用越大,反之亦然。太阳潮也有类似的影响[14]


   我们从图4中可以看到,1986-1988年和2005-2007年为月亮赤纬角最大值年,所以,1984-1985年和2005-2006年的日长变化幅度较大;1977-1979年和1995-1997年为月亮赤纬角最小值年,所以,1977-1978年、1979-1980年和1997-1998年日长变化幅度相对较小,对应关系非常明显。

 

李国庆和宗海锋认为,月球对地球大气的引潮力作用,应该在大气环流及中短天气预报模式中予以考虑[14]。雷鸣和欧阳首承运用地球的章动、地球转速和大气变化的关系,探索重大灾害天气的深层次原因[13]。天文条件与气候变化的相关关系已经逐渐在气象界得到重视和应用。

如果把大气圈和海洋圈作为一个整体来计算,而不仅仅是其表层流动,那么,应用三轴椭球体转动惯量计算公式的计算结果表明,当太阳的位置由南北回归线移向赤道,岩石圈的日长增量dT =0.00027s,相当于1/3704s,它是春分和秋分时的地球自转速度小于夏至和冬至时的自转速度的原因。当地球由远日点运动到近日点时,太阳引潮力增加10%,得日长增量dT= 0.00007s,相当于1/14286s。这使远日点的地球自转速度大于近日点的自转速度,从而使远日点处的增减速时间变长,近日点处的增减速时间变短。实际上,每年4月9日-7月28日(110天)及11月18日-1月23日(66天)为地球自转加速阶段;1月25日-4月7日(72天)及7月30日-11月6日(109天)为地球自转减速阶段。快慢时段的昼夜时间(日长)长短的差别不超过几千分之一秒,但是这种变化可以影响到气象事件,与计算值量级完全相符[15, 16]

月亮引潮力是太阳引潮力的2.17倍,月亮赤纬角(即白赤交角)为18.6度(最小值时期)或28.6度(最大值时期),黄赤交角为23.5o。所以,月亮赤纬角变化可使日长发生0.6 ms的变化,在受到太阳干扰或增强时,日长变化振幅可达0.3-0.9 ms。在图5中,从月亮赤纬角最大值到最小值引起的地球形变,使地球自转加速,日长产生2.5ms(毫秒)的变化。计算值与测量值完全相符。

应用三轴椭球壳转动惯量计算公式的计算结果表明,地球各圈层潮汐形变的规模不相同,大气圈的起伏约为1163000px,海洋圈的起伏大约为1500px,固体地球的起伏约为500px,比例为2326:3:1,速度增量比也为2326:3:1。可以对比的是,空气、水、地壳的密度比为3:1:0.00129,是2326:3:1的倒数。当太阳的位置由南北回归线移向赤道,岩石圈的日长增量dT =0.00027s,海洋圈的日长增量为0.00081s,大气圈的日长增量为0.628s。

赤道处的地表线速度为v = 465m/s,日长T=24小时=86400s,地球的岩石圈、水圈和大气圈的线速度增量dv分别为-0.003625px/s-0.010875px/s-8.425px/s,即地球各圈层自转减慢。以岩石圈为参照,水圈相对减慢最少,气圈相对减慢最多。这导致赤道东风增强,赤道太平洋热水集中在西太平洋,有利于拉尼娜事件的形成,对应时间为3月末或9月末(春分320-22日,秋分922-24日,太阳在赤道面上)。

而在6月末或12月末(夏至62122日,冬至1221-23日)日月大潮发生在南北回归线附近,地球各圈层自转加快。以岩石圈为参照,水圈相对加快最少,气圈相对加快最多。这导致赤道东风减弱,赤道太平洋热水回流到东太平洋,有利于厄尔尼诺事件的形成,对应时间为6月末或12月末,与季节性厄尔尼诺现象发生在1225圣诞节附近的季节性特征相符。季节性厄尔尼诺现象发生在12月末的原因还在于,每年13日或4日为地球轨道近日点,太阳引潮力增大10.2%,与1118-12366天)地球自转加速阶段相对应。冬至为122223日,离地球轨道近日点134日很近,太阳潮最强。引起的地球扁率变化也最显著。季节性厄尔尼诺现象发生在每年的1225圣诞节附近,就是潮汐改变地球扁率,影响地球自转、大气环流和海洋环流的最好证明[3-5]

 

4. 结论

 

潮汐变化引起的地球各圈层扁率变化是地球各圈层差异旋转的原因,对大气环流和海洋环流的分布和变化有明显的影响。大气环流和海洋环流分布的纬度特征与地球扁率变化的纬度特征完全一致。

南北纬35o线不随扁率变化而伸缩,由于其固定不变的特性而称为临界纬度。相反,南北纬62o与赤道纬度,当地球扁率发生变化时,互为消长,称为共轭纬度[2]。这也是大气环流和海洋环流最基本的纬度特征。根据这一规律,太阳的纬度位置对大气环流和海洋环流变化至关重要,春分、秋分、夏至、冬至是太阳潮引起地球扁率变化的极值点,因而也是大气环流和海洋环流的异常变化时期,月亮潮增强或减弱这一过程。这是强潮汐组合激发异常气候的理论根据[3-57-8]

由于流体的流动性,如果把大气圈和海洋圈的扁率变化看作是表层的部分流体流动过程,那么,在地球扁率变大时,赤道上空的高速气流,应该与地球自转方向相反的由东向西运动,类似赤道东风带,在外空间看来几乎静止不动;在地球扁率变小时,大气赤道突起减小并向两极流动,在南北纬35度不变线以外的中高纬度地区,形成两极突起,在南北纬62度线达到最高值,旋转方向与地球自转方向相同,速度加快,类似中纬度地区的西风带。这一变化规律与星体大小以及形变规模无关。赤道高空风相对固体地球向西的最大速度为442m/s,中纬度高空风向东的最大速度为339m/s。实际上,由于流体间的角动量交换和阻力,高空风的实际速度要远远小于这个数值,但方向与实际状况有很好的对应性。

如果把大气圈和海洋圈作为一个整体来计算,而不仅仅是其表层流动,那么,当太阳的位置由南北回归线移向赤道,岩石圈的日长增量dT =0.00027s,海洋圈的日长增量为0.00081s,大气圈的日长增量为0.628s。地球的岩石圈、水圈和大气圈的线速度增量dv分别为 -0.003625px/s-0.010875px/s-8.425px/s,即地球各圈层自转减慢。以岩石圈为参照,水圈相对减慢最少,气圈相对减慢最多。

实际状况可能是以上两种情况的一个加权平均,季节性厄尔尼诺现象发生在每年的1225圣诞节附近,就是潮汐改变地球扁率,影响地球自转、大气环流和海洋环流的最好证明[3-5]

综合分析表明,太阳在赤道面,赤道东风加强,海洋赤道暖流加强;太阳在南北回归线,35度线以上的西风带加强,海洋的中纬度西风漂流带加强,在南北纬62度线达到最高值。月亮潮增强或减弱了这一效应。如德雷克海峡就在南纬60度线,南极海冰有120个月、60个月、48个月、26.7个月的变化周期,与潮汐10年、9.8年、5年、4年、2.2274年周期一一对应,表明潮汐变化引起的海流变化对南极海冰的影响[3,5,7,8]

综合分析表明,太阳在赤道面,赤道东风加强,海洋南北赤道暖流加强,有利于拉尼娜的形成;太阳在南北回归线(22.5度),赤道东风减弱,赤道和35度线以上的西风带加强,纬度60o左右南北两个多风暴带活动强烈,海洋的中纬度西风漂流带加强,有利于厄尔尼诺的形成。月亮潮周期地增强或减弱了这一效应,形成厄尔尼诺和拉尼娜的交替发生[16]

 

参考文献

1.  吴珍汉。旋转地球动力学。北京:地质出版社,1997。

2.  M.B.斯托瓦斯。地球自转的不均衡性——地球形状及大地构造因素。地质力学论丛(1),北京:科学出版社,1959

3.  杨冬红 , 杨学祥.潮汐和地震对全球气候变化的影响. 沙漠与绿洲气象, 200714):5-12

4.  杨冬红,杨学祥。全球变暖减速与郭增建的海震调温假说。地球物理学进展。2008 Vol. 23 (6): 18131818

5.  杨冬红,杨学祥. 厄尔尼诺事件和拉尼娜事件的成因与预测. 沙漠与绿洲气象. 2008,2(5): 1-10

6.  Douglas P.Hamilton1 & Harald Krüger.The sculpting of Jupiter's gossamer rings by itsshadow. Nature, 2008,453:72-75.

7.  杨冬红,杨学祥。流感世界大流行的气候特征。沙漠与绿洲气象。200713):1-8

8.  杨冬红,杨学祥。澳大利亚夏季大雪与南极海冰三个气候开关。地球物理学进展。2007225):1680-1685

9.  罗时芳,梁世光,叶叔华等.地球自转转率变化的周期分析.天文学报,1974,15(1):7984

10.             任振球.全球变化. 北京:科学出版社. 1990. 60-77.

11.             杨学祥,陈殿友. 地球差异旋转动力学,  长春:吉林大学出版社,1998

12.             周永宏,郑大伟,廖新浩.日长变化、大气角动量和ENSO:19971998厄尔尼诺和19981999拉尼娜信号. 测绘学报, 2001,30(4):288-292.

13.             魏鸣,欧阳首承,地球的章动和转速与副热带高压和高温干旱[J],中国工程科学,2007,.9(8): 40-46.

14.             LiGuoqing. 27.3-day and 13.6-day atmospheric tide and lunar forcing onatmospheric circulation[J]. Adv. Atmos. Sci. 2005, 22:359-374.

15.             杨学祥,陈殿友。构造形变、气象灾害与地球轨道的关系。地壳形变与地震。2000203):39~48

16.     杨冬红,杨德彬。日食诱发厄尔尼诺现象的热-动力机制。世界地质。2010294):652-657.

 

相关报道:

 

院士丁一汇详析厄尔尼诺:西风压倒东风的连锁反应

时间:2014-06-2010:25:06 来源:中国科学报编辑:邓瑞清

   “厄尔尼诺为什么会影响这么大?大家都非常关注。我们研究了40年,40年来得到了哪些结论呢?可以说我们基本上弄清楚了它发生的原因和怎么预报它,这是我们最成功的地方。”在中国气象局举办的“直击天气——与科学家聊‘天’”活动中,中国工程院院士、中国气象局气候变化特别顾问丁一汇详细解读了厄尔尼诺现象发生的机制。

 

   “严格意义上讲,厄尔尼诺现象实际上是一种海洋现象,并非大气现象。其次,它是一个海洋温度季节性上升到异常程度的现象,即每年秘鲁和中东热带太平洋的海温超出正常年份的程度,这时候就可以定义其为厄尔尼诺。”丁一汇说,可以说厄尔尼诺是“起源于海洋,波及到大气”。

 

   从世界海温图可以发现,整个太平洋呈现出“西暖东冷”的局面。为什么呢?丁一汇解释说,太平洋热带地区不断地吹着东风,这个东风是人们发现的古老风带,称为贸易风(即信风,因风向稳定,很少改变而得名);东风一吹,由于地球自转的影响,北半球的风向右偏,南半球的风向左偏,这样海水就会北流(北半球)或南流(南半球),赤道的海水往两层流动,深层的冷水就会被翻上来,代替表层水。同时在东风的影响下海水西流,这样一来,使得中东太平洋的平均海温是冷的。

 

   海水西流到西太平洋之后,我国南海、菲律宾沿海等西太平洋地区水位升高,可达20厘米,这样就产生一个西向东的海水梯度压力。丁一汇表示,东风顶着这个梯度力迫使海水西流,但一旦东风减弱海流就会转向,“这就是我们预报的关键,理解厄尔尼诺形成的关键”。

 

   “东风什么时候会减弱呢?这要看西太平洋地区的西风有没有出来,西风一出来东风就减弱了。”丁一汇说,西太平洋海平面本来就比东面高,东风减弱下来后,可想而知,海水就会开始倒流。

 

   同时,西风在北半球右偏,在南半球左偏,这样一来,赤道两侧的海水就向赤道地区附近集中,这导致表层的暖水开始下沉,并在海平面一两百米的地方形成暖水层。丁一汇说,暖水层在西风吹动之下,就会向东运动,到达中太平洋的时候,这个暖水层就可能已经非常厚了,一旦它浮出水面,就代替了原来的冷水,“这样我们认为厄尔尼诺就形成了”。

 

   那么在今年来袭的厄尔尼诺已经达到什么阶段了呢?丁一汇说,自3月份就开始不断出现在西太平洋的西风已开始明显增强,现在西太平洋产生的暖水层已经到达了中东太平洋,正接近水面。而温度已经到了(超出正常年均值)0.5~0.8,预计到达中美洲西海岸,就能升高到1.2

 

   “根据这个情况判断,基本上我们认为已经进入了厄尔尼诺状态,我们3月份还只是一个判断,现在充满了确定性。”丁一汇认为,估计到八九月份还会有一次发展,这样发展下去,到西方圣诞节期间可以达到顶峰。“具体顶峰时会升高多少度,目前说法不一。这就是强度预测,我觉得主要看西风强度,因为风是不断变化的。”(见习记者赵广立)

http://sc.china.com.cn/2014/kejiao_renwu_0620/45751.html

 

历史上值得关注的厄尔尼诺年

——近500年中最长的厄尔尼诺事件持续4

来源:中国科学报发布时间:20140620分享到:


蒋志海制图

  早在18世纪初,秘鲁和厄瓜多尔的渔民就发现每隔数年捕鱼的产量就锐减一次,而且锐减的时间呈现了很强的规律性,几乎都集中在圣诞节前后。当地人把这种现象称为“厄尔尼诺”,意即“圣婴”。这就是如今人们所说的厄尔尼诺现象。

  两个多世纪过去了,如今科学家们已经意识到,厄尔尼诺现象影响的对象绝不仅仅是秘鲁和厄瓜多尔的渔民,这一发源于热带太平洋的气候异常,它的影响波及全球。20世纪以来,厄尔尼诺现象出现17次,每次都使全球许多地方的气候变个样。

1972年爆发的厄尔尼诺事件就是厄尔尼诺对全球农业和水资源产生严重影响的例子。中国工程院院士丁一汇回忆说,当年呈现出全球范围内干旱的景象,导致粮食大量减产;对我国的影响也特别明显,造成北方大面积水资源短缺。

  “年纪大一点的可能记得,当时国务院特发了红头文件,对天津市实行限制供水,周恩来总理专门到天津贯彻节水政策,向老百姓解释为何今年极度缺水。”丁一汇说,1972年是厄尔尼诺对全球农业和水资源均有严重影响的范例。

1998年的世纪大洪水相信许多人记忆犹新,没错,这是近半个世纪以来最强的一次厄尔尼诺事件(肇始于19975月)捣的乱。丁一汇介绍说,正常状态下,西太平洋表层平均海温是27~28,中东太平洋一般在24~25。当年的厄尔尼诺事件爆发时,中东太平洋海温升高了4~5,接近29,超过了西太平洋的海温。“本来是西暖东冷,一下子倒过来了,所以造成了极度异常的现象,可以说这是我国长江发生全流域大洪水的主要原因之一。”

  真正让人们认识到厄尔尼诺现象复杂性的,是发生于1982年至1983年间的厄尔尼诺事件。这一年的厄尔尼诺事件是在出乎人们意料的情况下发生的。一方面是因为当年3月墨西哥厄尔·奇冲火山爆发的火山灰影响了卫星观测结果,乃至厄尔尼诺已经爆发了,科学家们还在讨论当年会不会有厄尔尼诺发生;另一方面的原因在于,这次事件的前期特征与过去的时间有所不同:在此之前所观测到的厄尔尼诺事件发展过程中海温增温一般都是从东太平洋南美沿岸开始,但这次事件却从中太平洋开始。

  “1982年发生的厄尔尼诺使我们看到,它并非只有唯一起源的地方,它也可以起源于太平洋中部。这让我们开始理解到,厄尔尼诺的发生是非常复杂的。”丁一汇进一步指出,厄尔尼诺现象的影响也呈现多元化。

  “海水变暖导致鱼类的食物大量减少,减少后鱼类大量死亡,直接造成渔业大幅歉收。”丁一汇说,“但是这也导致另一种结果:很多岛屿上的鸟粪层增加了,原来,死亡后腐烂的鱼吸引了大量的海鸟。”

  另外,这一年的厄尔尼诺事件在时间长度上也延长到了次年。丁一汇说,一般而言,厄尔尼诺现象始于春季,至该年的圣诞节达到顶峰,一般到了次年春天厄尔尼诺现象就衰减了;1982年的情况是,直到1983年春天依旧不衰减,甚至8月份还在增强,直到第3年才衰减下来。“所以这一年的厄尔尼诺年对全世界的影响是最明显的,因为它太长了,增加了一倍长,当然影响就更大。”丁一汇说。

  在历史上,现在全世界有400年对厄尔尼诺的记录资料,大概可以看到最长的厄尔尼诺可以持续4年,因此厄尔尼诺之于全球气候变化,对农业、水的影响非常深远。(赵鲁)

(来源:中国科学报责任编辑:赖敏)

http://wwwNaNa.gov.cn/2011xwzx/2011xmtjj/201406/t20140620_250043.html

 

 




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