失约的超级厄尔尼诺：重新审视已有的经验法则

                        杨学祥，杨冬红

   根据美国国家海洋与大气管理局（NOAA）发布的最新公告，一个弱的暖池厄尔尼诺事件已经在今年3月形成。早在NOAA发布此次公告的1年前，科学家便预测可能有一次超级厄尔尼诺正在酝酿当中。

   “当时很多学者认为会有超级厄尔尼诺到来。”国家海洋局第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室主任陈大可告诉《中国科学报》记者。

   厄尔尼诺是西班牙语“圣婴”的意思，指发生在热带太平洋海温异常增暖的一种气候现象。根据厄尔尼诺的经典理论，赤道太平洋上层海水的热含量越大，厄尔尼诺事件发生的可能性和强度就越大。

   恰恰，2014年初，赤道太平洋的热含量很高，其强度与1982年发生超级厄尔尼诺前相当；而且，赤道太平洋海面温度的发展变化与1997年发生超级厄尔尼诺前的情况非常相似。

   但最终，很多人期待的超级厄尔尼诺并没有如期而至。这令科学家感到不解：“为什么看起来非常类似的年份最终的结果却迥然不同？”原因是，去年的预测遇到了短板——“欠西风”。

   陈大可指出，厄尔尼诺的产生及其类型取决于西风暴发事件与热带太平洋热含量低频变异之间的相互作用。而在2014年春季，热带太平洋并没有出现像1997年春天一样持续的强西风异常（即西风暴发），也就是说，缺少了一种产生超级厄尔尼诺的动力条件。

不同寻常事件对于科学家来说是非常有用的。NOAA气候模式专家加布里埃尔·韦基表示，去年的案例迫使科学家重新审视已有的经验法则，并寻求更全面的解释和更完善的模型。

我们的研究表明：2014年德雷克海峡海水变冷，2014年9月南极海冰面积40年来最大，阻止了最强厄尔尼诺事件的发生。南极半岛海冰变化对厄尔尼诺和拉尼娜的形成有重要影响，我们称之为南极半岛海冰气候开关作用。

  2014年3-5月，世界气象组织和各国著名气象机构纷纷预测2014年7月将发生最强厄尔尼诺，使2014年成为最热年。

   我在2014年5月4日指出，最强厄尔尼诺不会重演。

   按照日食-厄尔尼诺系数理论，连续多次日食发生在两极，易发生厄尔尼诺事件。1999年林振山等人给出2014-2015年日食-厄尔尼诺系数累计值为12，有利于2015年厄尔尼诺事件发生。依据同一原理，赵得秀认为，2014-2015年将发生强厄尔尼诺事件。这一数据与1997-1998年发生最强厄尔尼诺的条件相同。

   除此之外，1995-1997年和2014-2016都是月亮赤纬角最小值时期。这两个重要的相同点使它们有许多相似之处。

但是，1997-1998年与2014-2015年比较有一个重要的不同点：前者处于1977-1999年拉马德雷暖位相时期，厄尔尼诺得到增强；后者处于2000-2030年拉马德雷冷位相时期，厄尔尼诺受到抑制。因此，2014-2015年发生的厄尔尼诺要比1997-1998年厄尔尼诺弱很多，最大的可能是发生在2015-2016年。

7月30日-11月6日为地球自转减速阶段，有利于拉尼娜的形成。厄尔尼诺在7月形成的预测还需要新的大的动力支持。

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谁的预测更准确？

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据计算，7月30日-11月6日为地球自转减速阶段，有利于拉尼娜的形成。日本气象厅预计厄尔尼诺现象可能只有到9月到11月期间某个时间出现，这一预测也缺乏根据。2014年11月18日-2015年1月23日为地球自转加速阶段，有利于厄尔尼诺的形成，厄尔尼诺在2014-2015年冬季形成的可能性最大。

我在6月21日指出，厄尔尼诺3区自2014年5月中旬海温异常超过0.5℃，目前超过1℃，进入厄尔尼诺状态，如果持续到11月，将形成一次厄尔尼诺事件。

不过，4月9日-7月28日地球自转加快有利于厄尔尼诺发展时期已过去大半，9月南极半岛海冰达到最大值，将加强秘鲁寒流，不利于厄尔尼诺发展；7月30日-11月6日为地球速度减慢时期，不利于厄尔尼诺发展，8月形成厄尔尼诺的预测还是阻力重重，除非9月南极半岛异常变暖。

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目前南极海冰覆盖的范围已经达到自1979年开始的长期卫星记录以来前所未有的程度。这表明类似1947-1976年拉马德雷冷位相时期的南极海冰状况正在到来。

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2014-2016年月亮赤纬角最小值减少潮汐南北震荡振幅三分之一（由最大值28.6度减少为18.6度），减弱海底冷水上翻的强度和赤道与两极的热交换强度，导致低纬度地区变暖和两极地区变冷，全球气温（不包括两极地区）1880年以来最热和南极海冰面积1979年以来最大同时发生。

图1 2014年1-12月全球气温变化水平（不包括两极海冰覆盖地区）

图2  2014年9月20日南极海冰分布 

德雷克海峡海温变冷和南极半岛海冰最大值堵塞了德雷克海峡表面海水通道，增强了秘鲁寒流，使赤道东太平洋海水降温，阻止了2014年最强厄尔尼诺事件的发生。

图1中，南极半岛以北德雷克海峡之中的海水明显变为最冷。图2中，南极半岛海冰明显增多。图3中，南极半岛海冰最大值（见海冰开关III）堵塞了海峡的通道，增强了秘鲁寒流，导致2014年8-11月厄尔尼诺现象发展中断。

图3 全球气候的三个海冰启动开关示意图

图4  2014年2月至2015年1月厄尔尼诺3区海温矩平

由于太平洋、印度洋和大西洋在南半球彼此相连，南半球的西风漂流畅行无阻，形成开放性的西风漂流。因此，南太平洋的环流速度与南极半岛的德雷克海峡海冰状况密切相关。如果德雷克海峡被海冰封闭，南太平洋的环流速度就会大大增加。反之，南太平洋的环流速度就会减慢，热能输送就会减弱，能量就会积累在南太平洋（杨学祥，2003，2004；杨学祥等，2005；杨冬红等，2007a）。

2014年9月南极海冰增加，特别是南极半岛海冰增加，阻塞德雷克海峡表面海水通道，增强秘鲁寒流，阻碍了2014年厄尔尼诺事件的发生。南极海冰增加有利于拉尼娜事件的形成，南极海冰减少有利于厄尔尼诺事件的形成，这是拉马德雷暖位相增强厄尔尼诺，拉马德雷冷位相增强拉尼娜的原因之一（见表1）。

2014年德雷克海峡海水变冷，2014年9月南极海冰面积40年来最大，阻止了最强厄尔尼诺事件的发生。

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专家称弱厄尔尼诺事件或致我国今夏南涝北旱

作者：陆琦来源：科学网 www.sciencenet.cn 发布时间：2015/4/29 0:32:29

   根据美国国家海洋与大气管理局（NOAA）发布的最新公告，一个弱的暖池厄尔尼诺事件已经在今年3月形成。

   中国气象局国家气候中心随即发出提醒：受其影响，今年夏季，我国可能出现“南涝北旱”。

   失约的超级厄尔尼诺

   其实早在NOAA发布此次公告的1年前，科学家便预测可能有一次超级厄尔尼诺正在酝酿当中。

   “当时很多学者认为会有超级厄尔尼诺到来。”国家海洋局第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室主任陈大可告诉《中国科学报》记者。

   厄尔尼诺是西班牙语“圣婴”的意思，指发生在热带太平洋海温异常增暖的一种气候现象。根据厄尔尼诺的经典理论，赤道太平洋上层海水的热含量越大，厄尔尼诺事件发生的可能性和强度就越大。

   恰恰，2014年初，赤道太平洋的热含量很高，其强度与1982年发生超级厄尔尼诺前相当；而且，赤道太平洋海面温度的发展变化与1997年发生超级厄尔尼诺前的情况非常相似。

   但最终，很多人期待的超级厄尔尼诺并没有如期而至。这令科学家感到不解：“为什么看起来非常类似的年份最终的结果却迥然不同？”原因是，去年的预测遇到了短板——“欠西风”。

   陈大可指出，厄尔尼诺的产生及其类型取决于西风暴发事件与热带太平洋热含量低频变异之间的相互作用。而在2014年春季，热带太平洋并没有出现像1997年春天一样持续的强西风异常（即西风暴发），也就是说，缺少了一种产生超级厄尔尼诺的动力条件。

   弱厄尔尼诺事件更难预测

   不同寻常事件对于科学家来说是非常有用的。NOAA气候模式专家加布里埃尔·韦基表示，去年的案例迫使科学家重新审视已有的经验法则，并寻求更全面的解释和更完善的模型。

   目前对厄尔尼诺的主流预测方法有两种：一是建立在长期观测资料基础上的统计预测模式，二是建立在地球流体动力学原理之上的动力预测模式。

   “对于提前6个月以内的预测，两者的准确性没有太大区别；但对于更长的提前量，后者有明显优势。”陈大可说。

   陈大可同时指出，强厄尔尼诺事件有可能提前2年预测，但由于受随机过程影响，暖池厄尔尼诺这类较弱的事件可预测程度较低。

   预测的难点主要在于：对厄尔尼诺的物理机制认识不够、观测资料不足、预测模式存在系统性误差等。“我们关于西风暴发对厄尔尼诺影响的研究，为认识和预测厄尔尼诺提供了新思路，但要准确预测厄尔尼诺，还有很长的路要走。”陈大可坦言。

   今年厄尔尼诺影响相对较小

   事实上，厄尔尼诺事件存在多种表现形式。

   通过对过去50年观测资料的分析，陈大可将厄尔尼诺事件分为3种基本类型：冷舌厄尔尼诺（或经典厄尔尼诺）表现为热带中、东太平洋的大面积变暖，强度适中，出现最为频繁；暖池厄尔尼诺发生在热带西太平洋日期变更线附近，强度较弱，最近10多年来有增多趋势；极端厄尔尼诺的最大值出现在热带东太平洋的秘鲁沿岸，强度大、范围广，在过去100年只发生过3次。

  “不同类型的厄尔尼诺事件对应不同的物理过程，而且对于区域和全球气候具有不同影响，尤以极端厄尔尼诺事件为巨。”陈大可说。以1997~1998年的超级厄尔尼诺事件为例，至少造成2万人死亡，全球经济损失高达340多亿美元，其间我国北方出现了罕见的大范围持续高温天气、长江流域发生了全流域性大洪水。

  NOAA气候预测中心副主任迈克·哈尔佩特表示，今年的厄尔尼诺强度弱，并且来得也很晚，这将使其产生的影响最小化。

   但与厄尔尼诺有关的一些影响可能在未来的几个月中浮出水面。

经验表明，在暖池厄尔尼诺年份，我国的降水分布倾向于“南涝北旱”。“但必须注意的是，现有经验只是基于几次暖池厄尔尼诺事件得出，而每次厄尔尼诺事件都有其自身的特点。”陈大可强调，只能说今年夏天我国出现“南涝北旱”的可能性相对要大一些。

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2015/4/317823.shtm