谈谈与厄尔尼诺相关的那些事
来源:中国气象报   发布时间:2020-05-22
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专家顾问:

国家气候中心气候服务首席专家 周兵

南京信息工程大学教授 罗京佳

中国气象报记者

李慧 宛霞 刘钊 张明禄 简菊芳

今年厄尔尼诺有些“怪”?

  一直以来厄尔尼诺事件备受公众关注。以往受厄尔尼诺影响而发生的极端天气气候事件给人们留下了深刻的印象。例如,1998年长江中下游地区的洪涝灾害、2005年大西洋飓风季出现罕见4个最高强度的五级飓风等,都是受厄尔尼诺的影响。那么今年厄尔尼诺发展情况是怎样的?有什么特点?前期全国高温、强降水以及今年初台风偏晚都是厄尔尼诺导致的吗?

  厄尔尼诺进入“尾调”

  国家气候中心监测显示,自2019年11月以来,赤道中东太平洋进入并维持厄尔尼诺状态,连续5个月Niño 3.4指数的滑动平均值分别为0.6℃、0.5℃、0.5℃、0.5℃和0.5℃。根据厄尔尼诺/拉尼娜事件的国家判识标准,已正式形成一次厄尔尼诺事件(强度为弱)。进入5月以后,赤道中东太平洋海温维持中性偏暖状态,近期已连续4候Niño3.4指数较前期海温指数明显下降,且低于0.5℃。根据赤道太平洋海洋大气近期演变特征以及国内外多家气候动力和统计模式预测,赤道中东太平洋海表温度将继续在波动中下降,厄尔尼诺事件将于今年5月结束,之后转为ENSO中性偏冷状态。

  此次厄尔尼诺“怪”在哪?

  “此次厄尔尼诺非常奇怪。”南京信息工程大学罗京佳教授指出,“厄尔尼诺强度相对较弱,导致ENSO预测比较困难。”ENSO循环本身是拉尼娜事件向厄尔尼诺事件方向发展。一般典型的厄尔尼诺从冬春季开始,随着季风爆发,开尔文波被激发,季节内的信号叠加在大尺度ENSO发展机制上,使得ENSO持续时间会比较长,观测信号比较强。但是从2019年开始,ENSO本身的发展机制不利于厄尔尼诺事件的发展。2018/2019年厄尔尼诺事件发生以后,其一直持续向中性发展,导致拉尼娜发展不起来。2019年末信风爆发以后,激发了季节内开尔文波,而开尔文波激发了此次强度比较弱的厄尔尼诺。此外,海气相互作用也比较弱,导致这次厄尔尼诺强度比较弱。

  国家气候中心气候服务首席专家周兵表示,2015/2016年超强厄尔尼诺发生以后,出现了连续两次拉尼娜事件,接着又出现连续两次厄尔尼诺事件。一般来说厄尔尼诺和拉尼娜是一个循环,所以,现在ENSO事件变得越来越不清楚。此外,本次厄尔尼诺事件远远比不上1997/1998年和2015/2016年的强度,持续时间又很短,是一次“非典型厄尔尼诺”。

  所以,2019/2020年厄尔尼诺事件有着持续时间短、强度弱、由季节内开尔文波激发等特点。

  高温、强降水、台风偏晚不都是厄尔尼诺惹的“祸”

  气候系统非常复杂,厄尔尼诺只是整个气候系统的一个方面。本次厄尔尼诺虽然弱,但其对天气气候的影响已经出现,今年初台风生成明显偏晚就是其中的一个表现。和往年的1号台风相比,今年首个台风“黄蜂”来得晚了些。据统计,1号台风出现时间平均为3月。当然,今年还不算最晚,2016年1号台风“尼伯特”生成于7月3日,为2000年以来最晚。2016年和今年类似,都发生了厄尔尼诺事件。

  一般来说,厄尔尼诺事件出现以后,台风数量会偏少。通常,西太平洋低纬地区大气的上升运动很强,对流活动旺盛,有利于台风生成。然而在厄尔尼诺年,东太平洋海温异常偏高,那么西太平洋海温则较常年偏低,因而西太平洋低纬的上升运动也将有所减弱,导致该地区对流活动受到抑制。“对流活动减弱后,西太平洋提供给大气的热量和水汽减少,这不利于形成台风所需的低层辐合、强上升运动等大气环流条件,所以,在厄尔尼诺年,西太平洋台风生成数量偏少。”周兵解释道。

  此外,受季风影响,热带对流活跃,一般来说华南前汛期降水较多。今年华南提前进入前汛期,虽然出现多次强降水天气过程,但降水量依然较常年偏少3成左右。这也是厄尔尼诺导致的吗?周兵解释,一般来说,赤道中东太平洋和赤道印度洋海温异常对我国气候有明显影响,华南降水偏少主要是受西太平洋副热带高压(副高)控制的影响。常年此时副高主体在海洋上,华南正处在多雨的前汛期。而今年,副高位置偏西,华南地区正好位于其下方,副高控制地区以下沉气流为主,空气在下沉过程中被加热,形成巨大热气团盖在大地上,再遇上南边海洋上强大暖湿气流带来的湿润空气,导致前段时间华南地区出现持续的高温天气。

2000年以后,中部型厄尔尼诺事件发生频次增多,强度为弱和中等强度。超强厄尔尼诺事件一般都是东部型。

与厄尔尼诺经常相伴出现的拉尼娜、南方涛动和ENSO是指的什么?

  拉尼娜在西班牙语里意为“小女孩”(“圣女”),正好与意为“小男孩”(“圣婴”)的厄尔尼诺相反,也称为“反厄尔尼诺”或“冷事件”,即赤道中东太平洋海面温度大范围持续异常偏冷的现象。拉尼娜是热带海洋和大气共同作用的产物。拉尼娜大约每3年到5年发生一次,多数是跟在厄尔尼诺之后出现的。与厄尔尼诺相比,拉尼娜的发生次数相对较少,一次拉尼娜过程持续时间也相对较短,一般为几个月,极少出现跨年度的情况。

  南方涛动与厄尔尼诺及拉尼娜有密切关系,是热带环流年际变化最突出、最重要的一个现象,主要指发生在东南太平洋与印度洋及印尼地区之间的反相气压振动。当太平洋上气压变高(低)时,印度洋上从非洲到澳大利亚气压变低(高),即两地气压的距平有反向的变化。

  南方涛动现象中的气压场变化和厄尔尼诺的海水温度场的变化具有密切的内在关系,因此,气象学家将二者合称为“厄尔尼诺-南方涛动”(ENSO)。ENSO是低纬度的海、气相互作用现象,在海洋方面表现为厄尔尼诺、拉尼娜的转变,在大气方面表现为南方涛动。ENSO具有2~7年的准周期,存在中性、暖性(正)、冷性(负)3个相位。

  ENSO对世界气候影响最显著的地区是热带,对热带以外地区的气候也会产生不同程度的影响。虽然中国并不位于ENSO的中心区,而是位于它的边缘地区,但ENSO作为影响气候变化的强信号,是影响我国气候变化的主要因素之一。具体而言,在ENSO年,夏季风减弱,我国夏季主要季风雨带位置南移,导致华北到河套一带少雨干旱;长江流域的雨季推迟;我国东部地区容易出现北少南多的降水分布型;容易出现冬暖夏凉;登陆我国的热带风暴和台风次数也较常年少。

厄尔尼诺预测时效有多长?

  当下,世界各国对厄尔尼诺预测的判定标准有所不同,采用的指标也不同,预测水平也有所差别。

  周兵说,比如今年的厄尔尼诺事件,中国和美国气象部门判定为一次厄尔尼诺事件,但日本和澳大利亚等气象部门根据各自的标准并没有判定为厄尔尼诺事件。

  值得一提的是,在不同月份的ENSO预报技巧和水平也不同,比如1月、2月的ENSO预报可以提前到8个月到10个月,而春夏两季ENSO信号比较弱,预报技巧和水平相对较低。目前看,国际上大多数模式对ENSO的预报可提前到9个月。

  而罗京佳教授在日本海洋科学技术开发机构全球变化前沿研究中心工作期间,对于ENSO预测尤其是提前三个季度以上的年际预测水平一直处于国际领先地位,并首次利用全球耦合气候模式将ENSO预测从国际上普遍的提前6个月提高到提前两年左右,同时利用机器深度学习方法开展ENSO预测研究的成果也居于国际领先水平。

  2008年以来,罗京佳所在团队发布逐月更新长达两年的实时预测信息,被一些国家业务中心、科研单位及澳大利亚农业组织和非洲国家等众多机构广泛使用。

厄尔尼诺两类型,你能分清吗?

  厄尔尼诺的名字,人们已耳熟能详。但说到“今年发生的是中部型厄尔尼诺”,大家又难免感到迷惑——厄尔尼诺还要分类型吗?的确如此,由于赤道中东太平洋海温异常的中心位置等的差异,将厄尔尼诺分为中部型和东部型两种类型,其发展特点、气候影响都有所不同。

  “非传统”厄尔尼诺事件引出分类研究

  当厄尔尼诺现象发生时,赤道中东太平洋海表面水温升高。这种异常升温现象,被称为厄尔尼诺事件。但自2000年以来,人们发现多次厄尔尼诺事件的海温分布与赤道东太平洋典型厄尔尼诺事件并不相同。而且海温异常的区域不同,造成的影响也截然不同。厄尔尼诺事件的影响遍及全球。而区分厄尔尼诺的不同类型对我国的气候预测至关重要。

  厄尔尼诺要分中部、东部型

  分类并不是一件简单的事。早期,人们在研究中按照厄尔尼诺事件发生时增温首先出现的位置来划分,也有人按照厄尔尼诺事件发生的时间来划分。但后来人们发现,如此定义一次厄尔尼诺事件不够严谨。因此,人们开始采用厄尔尼诺事件到达盛期时海温距平的分布来划分。当然,这并非一个定论,探究更加客观的划分方法在科学界仍是“进行时”。

  2017年,中国气象局制定发布《厄尔尼诺/拉尼娜事件判别方法》国家标准,与国际大部分国家的监测指标相一致,但具体资料处理方法有所不同。在这份标准中,区分东部型和中部型成为重点——用东部型指数(IEP)和中部型指数(ICP)来判定事件的类型。在一次厄尔尼诺事件过程中,如果IEP的绝对值达到或超过0.5℃且持续至少3个月的类型判定为东部型事件;事件过程中,ICP的绝对值达到或超过0.5℃且持续至少3个月的类型判定为中部型事件;若一次事件中同时包含上述两种情况、存在两种类型间的转换,则将事件峰值所在类型定义为事件主体类型,另一种为非主体类型,整个事件的类型以事件主体类型为准。这样的考虑,兼顾了区分东部型和中部型事件,之所以要这样仔细地区分两种类型,是因为它们对我国的影响截然不同。

  类型不同,影响也不同

  有了科学的分类,科学家就可以针对不同类型厄尔尼诺的特点进而展开对比研究。例如中部型厄尔尼诺对南美、北美西海岸,甚至日本和新西兰气候的影响可能会与东部型厄尔尼诺的影响完全相反。中部型厄尔尼诺会导致美国西部冬季经常出现北干南湿的“跷跷板”式气候分布特征,而当东部型厄尔尼诺发生时美国西部大部分地区冬季都以偏湿的气候特征为主。

  在我国,当东部型厄尔尼诺发生时,从当年秋季到次年夏季,我国东部地区都有显著的降水异常发生,降水异常的区域在不同的季节有变化。但是当中部型厄尔尼诺发生时,我国大部分地区与厄尔尼诺的关系不显著且季节差异性大。此外,东部型使得我国华北和西北地区东部少雨、长江流域多雨,而中部型会导致华北和西北地区东部多雨、长江流域少雨。

盘点和厄尔尼诺有关的极端事件

  自上世纪50年代以来,全球共发生了14次厄尔尼诺事件,有的持续半年,有的则持续长达一年至两年。其中有3次达到超强厄尔尼诺级别,分别是1982/1983年、1997/1998年以及2015/2016年厄尔尼诺事件。
  上世纪90年代,厄尔尼诺事件发生频率为最高(4次)。其中,1997/1998年超强厄尔尼诺事件发展之迅猛、影响范围之广泛,刷新了科学家的认知。由此,引起全球许多地区气候异常,一些国家和地区暴雨频繁、洪涝成灾;另一些国家和地区则高温少雨,遭受了严重干旱。例如,南美多国暴雨洪水不断,巴西东南部高温、东北部干旱,智利北部6月连续两天的降雨量竟相当于过去21年降水量的总和,引发了严重的洪水灾害。巴西东北部发生非常最严重的干旱,受灾人口多达1000万。这次超强厄尔尼诺至少造成两万人死亡,全球经济损失超过340亿美元。
  上世纪我国长江流域发生的3次特大洪涝灾害均发生在厄尔尼诺事件的衰减期。例如,1998年夏季,我国长江流域、嫩江和松花江流域发生了百年一遇的特大洪水。其中,嫩江、松花江为100多年来最严重的全流域特大洪水。据统计,全国共有29个省(区、市)遭受不同程度的洪涝灾害,全国受灾面积3亿多亩,绝收7900多万亩,直接经济损失达2500亿元。
  21世纪以来,2015/2016年厄尔尼诺事件是一次不寻常的、很奇怪的厄尔尼诺事件。它持续时间为史上最长,强度进入史上前3位。
  在这次超强厄尔尼诺事件中,2015年10月,印度尼西亚的烟霾天气如“世界末日”般笼罩,印尼超过13.5万人感染呼吸道疾病,民航航班大面积延误,学校停课。
  智利的阿塔卡玛沙漠从16世纪到21世纪的400多年时间里,没有一滴雨水落下,被称为“全世界最干的地方”。而在2015年10月,这片沙漠天降甘霖,浇灌了沉睡在地下多年的种子,使得贫瘠的土地很快成为花海。
  此次厄尔尼诺的影响在我国南方则表现在强降水上。2016年汛期,南方出现20次区域性暴雨过程,为历史同期最多,主要江河水位高于1998年同期。
  自2019年7月以来,受厄尔尼诺影响,澳洲经历了数十年以来最严重的高温和干旱,导致9月发生森林火灾,直到2020年2月才被扑灭。多地野火造成至少33人死亡,2500多间房屋和1170万公顷土地被烧毁。

(来源:《中国气象报》2020年5月22日四版 责任编辑:王美丽)
  

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