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厄尔尼诺现象 |
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2002年9月12日16:05 博亚网 http://www.boyair.com (阅读:297) |
厄尔尼诺概念
近年来，各类媒体越来越关注这样一个气候学名词--厄尔尼诺。众多气候现象与灾难都被归结到厄尔尼诺的肆虐上，例如中国98长江洪水、印尼的森林大火、巴西的暴雨、北美的洪水及暴雪、非洲的干旱、等等。它几乎成了灾难的代名词！
可是厄尔尼诺究竟是什么呢？用一句话来说：厄尔尼诺是热带大气和海洋相互作用的产物，它原是指赤道海面的一种异常增温，现在其定义在于全球范围内，海气相互作用下造成的气候异常。
厄尔尼诺（El Nino）
在海面温度分布中，东太平洋赤道海域的水温低于西太平洋赤道海域。其原因一方面是由于有沿南美大陆西岸北上的秘鲁寒流；另一方面则是由于赤道低纬海域的东南信风，相随于信风的赤道涌升，及南美大陆由于信风的海水输送而不断把底层冷水上翻，结果秘鲁一带海域尽管在低纬度，但海面水温大多在20摄氏度以下。
赤道东太平洋海面的低温每年在圣诞节前后的2～3月，南美西海岸厄瓜多尔和秘鲁沿海一带的海域发生季节性水温上升的现象，水温上升的范围小，时间短，通常于3月份海面水温下降。由于水温上升，当地海洋渔业生产形成季节性的间歇，当地居民把这种范围不大，时间不长的季节性海面水温上升现象称为厄尔尼诺现象。但是这种东太平洋赤道海域季节性水温上升的现象每隔几年就有一次异常发展，水温正距平遍及整个东太平洋赤道海域。现在人们把东太平洋赤道海域这种每隔几年就有一次水温上升异常发展的现象称为厄尔尼诺事件（或厄尔尼诺），以区别于秘鲁沿海一带每年发生的季节性水温上升现象。在讨论海-气相互作用中提及的厄尔尼诺现象即为这种水温上升异常发展的现象。
确定厄尔尼诺事件的定义，过去曾采用奇卡马港（Chicama，7°42'S，79°7W）的水温为代表；近年来Angell（1981）采用0°~10°S,180°~90°W范围内平均海表水温（SST）代表赤道东太平洋海面热状况，这已被大多数学者所接受。
厄尔尼诺事件的发生、发展分为前兆阶段、异常发展阶段、成熟阶段、惭复常态等四个发展过程。
前兆阶段，沃克环流上升支东移至140°~180°E之间，且同时降水增多，达尔文港气压上升，l80°以西的信风由异常强盛转为减弱，海面水温在南美沿岸一带开始增温，降水增多，但范围不大。而此时印度尼西亚降水却开始减少。这是EL Nino出现的必要条件。其充分条件是哈得莱环流加强，赤道辐合带（ITCZ）南移至赤道甚至赤道以南（这种南移与信风减弱、海面温度度异常增高及赤道东部温跃层加深有关）。由历次厄尔尼诺事件可见，所有这些变化，即海面温度达到季节变化最大值，东南信风的强度处于季节变化的最大值以及热带辐合带的季节性迁移到最低纬度，实际上在年初就已开始。因此，初期的厄尔尼诺现象是海面温度季节性循环的一种加强。由1950～1977年厄尔尼诺的平均的海面温度距平分布可见在3～5月，南美西部已经增温达1.0°C,此时正是该地区海面季节性增温时期，较大增温的控制范围还在沿海附近。
异常发展阶段，上述的异常状况进一步发展，赤道东太平洋海温异常以每秒50～100cm的速度向西扩展，1.0°C的增温已扩展到180°W，最大的平均增温达1.4°C以上，到10月份大部分热带太平洋都处于异常高温区。此时，赤道太平洋的中、东部海面温度正距平达0.8～1.0以上此时，信风减弱，赤道辐合带进一步南移。
成熟阶段，由11月到翌年1月，热带太平洋温度异常高温进一步发展，增温最大平均达1．6°C以上，整个热带太平洋海面温度异常温暖，温暖区较之前一阶段更加扩大。此时，信风格外微弱，热带辐合带较常年更加南移，哈得莱环流加强，中部太平洋降水异常增多。这时，正是厄尔尼诺的成熟、鼎盛时期，在赤道太平洋海洋将大量的热量输送到大气中去。
恢复常态阶段，180°W以东的各种异常现象逐渐减弱，且减弱的方式与发展阶段极为相似，海温负距平和强信风首先在东南热带太平洋出现，然后向西传播，在厄尔尼诺开始的一年后，整个热带太平洋又恢复正常状态为止。而在日界线以西，恢复常态的历程与其以东不尽相同，160°W附近的莱恩岛（Line）上的降水减少，风由东向风变为西向风，温跃层深度变深。这些现象均发生在12月到翌年1月，对不同的厄尔尼诺现象总在同一个月内恢复正常状态，这是很有意思的。
上述分析可知，厄尔尼诺年，东赤道太平洋海表水温的正距平均由2～3月开始到翌年3月止，即大约维持一年多，最大正距平出现在11月～12月间，正距平强度平均为1癈左右，而在个别年份，个别地区，月平均海面水温距乎要大得多，可达4°~6°C其空间范围南、北约15个纬度〔10°S～5°N），发展最盛时，东西可控制90个经度以上〔90°~180°W）。海水温度正距乎可达的水深，据最新的探测结果表明在水面之下1000m深处仍有反映。如在1000m深处，1981年赤道附近海水温度在14°~15°C之间，但是在1982年则上升到20°C以上，即升高了5°C，可见水温变化之强烈。众所周知，海水的热容量比空气大1200倍，100m深的海水温度变化0.1°C所释放的热量即足以便其上空的空气柱增温6°C显然当距平达到几摄氏度时，只从热力影响看，这个影响就很大，更何况1000m处海温仍有变化，足见这个过程所具有的热力潜力是十分惊人的。
上述厄尔尼诺发生、发展的过程，是平均分析得到的，而每次厄尔尼诺现象又有其各自的不同特点。如1982～1983年的厄尔尼诺现象就与上述过程有较大差异，从而形成了1982～1983年厄尔尼诺现象的特殊性。
对厄尔尼诺发生的频率尚有一些不同看法，Anggell（l981）整理了自1864年以来赤道海温〔SST）的时间序列，在1864～1983年间共36个暖水年，其时间间隔1～6年不等，平均为3.37米。每10年至少有两次高温年，但分布不均匀。各个作者考虑角度不同，给出厄尔尼诺年也有差异。不过1925，1930，1940～1943，1957～1958，1965，1972年等强厄尔尼诺年大体上还是相同的。从近30年资料看，平均每隔大约3．8年厄尔尼诺出现1次。
由上面的叙述可知，太平洋赤道地区的三种现象是相互联系、相互影响，互为因果的；直至目前仍很难说明谁是因，谁是果。在本世纪60年代，热带太平洋东部海温的年际变化与南方涛动之间的密切联系为人们所认识。尤其Bjerknes（1966，1969，1972）一系列的研究，清楚地把广阔浩渺的东赤道太平洋的海温的年际变动与赤道附近纬向分量（沃克环流）、赤道太平洋大范围降水状态等与南方涛动有关的变化联系起来。强有力地证明了赤道太平洋海温和北半球西风带之间的联系（遥相关），标志着从着眼于对南方涛动的统计分析转移到物理学上的诊断研究。因此，近年来在讨论热带海气相互作用时，常把南方涛动、厄尔尼诺、沃克环流综合在一起分析，因为在厄尔尼诺事件发生的同时有东南太平洋副热带气压下降，西太平洋赤道海域气压则上升的南方涛动摆动现象，相应的赤道地区东西向环流也减弱。因此，现在已把单纯的厄尔尼诺事件扩充为厄尔尼诺南方涛动（ENSO）。
上述分析可以清楚地看出，ENSO现象是海洋一大气相互作用的一种表现，解释ENSO现象的形成，显然必须是海－气双向耦合的，但至今还没有这样的完整的理论。
厄尔尼诺行为
“El Nino”原为渔民称呼圣诞节期间在厄瓜多尔和秘鲁北部沿海水域出现的暖水现象。后来则被用来称呼范围很广、持续时间很长的海面升温。现在在讨论海-气相互作用中提及的厄尔尼诺现象即为水温上升异常发展的现象。
厄尔尼诺事件的发生分为前兆阶段、异常发展阶段、成熟阶段、惭复常态等四个过程。
与El Nino现象相反，在赤道东太平洋水温出现大范围的比常年低得多的显著下降称为La Nina现象。
厄尔尼诺预测
ENSO的预测是我国短期气候预测研究中的一个中心问题。
和80年代初期的情况类似，近年来为预报ENSO事件研制的多种方法及模式，在92年后都失去其预报性能。
而我国科学家在ENSO的预报模式的改进上却起了相当重要的作用。其中之一是钱维宏等提出的在ENSO模式预报结果的基础上提出了改进Cane-Zebiak模式的一个方法，就是在局地海气耦合的Cane-Zebiak模式中引进Hadley异常的改进。改进后的模式不但预报出了90年代以来的ENSO事件，也预报出了70年代和80年代的ENSO事件。表明这样改进的Cane-Zebiak模式具潜在的季到年的预报能力！
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【网友安子提供】
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