【防汛科普】什么是厄爾尼諾？

　　什么是厄爾尼諾現(xiàn)象？

　　定義
　　厄爾尼諾（西班牙語：ElNiño），又稱圣嬰現(xiàn)象，與另一現(xiàn)象南方濤動合稱為ENSO。是秘魯、厄瓜多爾一帶的漁民用以稱呼一種異常氣候現(xiàn)象的名詞。主要指太平洋東部和中部的熱帶海洋的海水溫度異常地持續(xù)變暖，使整個世界氣候模式發(fā)生變化，造成一些地區(qū)干旱而另一些地區(qū)又降雨量過多。

　　由來
　　“厄爾尼諾”一詞來源于西班牙語，原意為“圣嬰”。

　　19世紀初，在南美洲的厄瓜多爾和秘魯?shù)任靼嘌勒Z系的國家，漁民們發(fā)現(xiàn)，每隔幾年，從10月至第二年的3月便會出現(xiàn)一股沿海岸南移的暖流，使表層海水溫度明顯升高。南美洲的太平洋東岸本來盛行的是秘魯寒流，隨著寒流移動的魚群使秘魯漁場成為世界四大漁場之一，但這股暖流一出現(xiàn)，性喜冷水的魚類就會大量死亡，使?jié)O民們遭受滅頂之災。由于這種現(xiàn)象最嚴重時往往在圣誕節(jié)前后，于是遭受天災而又無可奈何的漁民將其稱為上帝之子——圣嬰。

　　其出現(xiàn)頻率并不規(guī)則，但平均約每4年發(fā)生一次?；旧?，如果現(xiàn)象持續(xù)期少于五個月，會稱為厄爾尼諾情況（ElNiñoCondition）；如果持續(xù)期是五個月或以上，便會稱為厄爾尼諾事件（ElNiñoEpisodes）。

　　正常情況下，熱帶太平洋區(qū)域的季風洋流是從美洲走向亞洲，使太平洋表面保持溫暖，給印尼周圍帶來熱帶降雨。但這種模式每2～7年被打亂一次，使風向和洋流發(fā)生逆轉，太平洋表層的熱流就轉而向東走向美洲，隨之便帶走了熱帶降雨，使地球出現(xiàn)大面積干旱，這就是“厄爾尼諾現(xiàn)象”。 　　后來，在科學上此詞語用于表示在秘魯和厄瓜多爾附近幾千公里的東太平洋海面溫度的異常增暖現(xiàn)象。當這種現(xiàn)象發(fā)生時，大范圍的海水溫度可比常年高出3～6攝氏度。太平洋廣大水域的水溫升高，改變了傳統(tǒng)的赤道洋流和東南信風，導致全球性的氣候反常。

　　定義標準

　　厄爾尼諾事件是指赤道中、東太平洋海表大范圍持續(xù)異常偏暖的現(xiàn)象，其評判標準在國際上還存在一定差別。一般將NINO3區(qū)海溫距平指數(shù)連續(xù)6個月達到0.5°C以上定義為一次厄爾尼諾事件，美國則將NINO3.4區(qū)海溫距平的3個月滑動平均值達到0.5°C以上定義為一次厄爾尼諾事件。
　　為更加充分地反映赤道中、東太平洋的整體狀況，目前，中國氣象局國家氣候中心在業(yè)務上主要以NINO綜合區(qū)（NINO1+2+3+4區(qū)）的海溫距平指數(shù)作為判定厄爾尼諾事件的依據(jù)，指標如下：NINO綜合區(qū)海溫距平指數(shù)持續(xù)6個月以上≥0.5°C（過程中間可有單個月份未達指標）為一次厄爾尼諾事件；若該區(qū)指數(shù)持續(xù)5個月≥0.5°C，且5個月的指數(shù)之和≥4.0°C，也定義為一次厄爾尼諾事件。

　　成因

　　東南信風減弱

　　當南半球赤道附近吹的東南信風減弱后，太平洋地區(qū)的冷水上泛會減少或停止，從而形成大范圍海水溫度異常增暖，傳統(tǒng)赤道洋流和大氣環(huán)流發(fā)生異常，導致太平洋沿岸一些地區(qū)迎來反常降水，另一些地方則干旱嚴重。

　　在正常狀況下，北半球赤道附近吹東北信風，南半球赤道附近吹東南信風。信風帶動海水自東向西流動，分別形成北赤道暖流和南赤道暖流。從赤道東太平洋流出的海水，靠下層上升涌流補充，從而使這一地區(qū)下層冷水上泛，水溫低于四周，形成東西部海溫差。
　　但是，一旦東南信風減弱，就會造成太平洋地區(qū)的冷水上泛減少或停止，海水溫度就升高，形成大范圍的海水溫度異常增暖。而突然增強的這股暖流沿著厄瓜多爾海岸南侵，使海水溫度劇升，冷水魚群因而大量死亡，海鳥因找不到食物而紛紛離去，漁場頓時失去生機，使沿岸國家遭到巨大損失。

　　地球自轉

　　研究發(fā)現(xiàn)，厄爾尼諾事件的發(fā)生與地球自轉速度變化有關，自二十世紀50年代以來，地球自轉速度破壞了過去10年尺度的平均加速度分布，一反常態(tài)呈4～5年的波動變化，一些較強的厄爾尼諾年平均發(fā)生在地球自轉速度發(fā)生重大轉折年里，特別是自轉變慢的年份。地球自轉速率短期變化與赤道東太平洋海溫變化呈反相關，即地球自轉速率短期加速時，赤道東太平洋海溫降低；反之，地球自轉速率短期減慢時，赤道東太平洋海溫升高。這表明，地球自轉減慢可能是形成厄爾尼諾現(xiàn)象的主要原因。

　　當?shù)厍蜃赞D減速時，“剎車效應”使赤道帶大氣和海水獲得一個向東慣性，赤道洋流和信風減弱，西太平洋暖水向東流動，東太平洋冷水上翻受阻，因暖水堆積而發(fā)生海水增溫、海面抬高的厄爾尼諾現(xiàn)象。

　　前兆
　　厄爾尼諾形成的前兆包括：印度洋、印尼與澳大利亞氣壓上升；大溪地和太平洋中央、東面的海面氣壓下降；南太平洋的貿(mào)易風減弱或往東面吹；秘魯附近的暖空氣上升，令當?shù)厣衬掠辏慌諝庥商窖笪靼稊U散至印度洋與太平洋東面。同時它令東面較干燥和有干旱的地方降雨。

　　判斷條件

　　判斷厄爾尼諾現(xiàn)象的主要條件有氣壓變化、風向變化、海溫變化、海平面高度變化、環(huán)太平洋地震火山活動、南極半島海冰異常減少、多次日食發(fā)生在兩極和旱澇反常等。一般認為赤道東太平洋海水表層溫度連續(xù)六個月高出平均值0.5攝氏度以上，即可認為發(fā)生了一次厄爾尼諾現(xiàn)象。

　　形成條件

　　厄爾尼諾形成的前兆包括以下表現(xiàn)。

　　風向變化和海溫變化：預示厄爾尼諾的現(xiàn)象之一是赤道太平洋信風逆轉，一般來講赤道太平洋信風應該是從東吹向西，使太平洋表面暖水向西部集聚，而東部深層的冷水上升到表面。但厄爾尼諾發(fā)生時頻現(xiàn)強烈的西風取代了東風，太平洋表面暖水發(fā)生反向的變化，使太平洋東部表面海水變暖。拉尼娜現(xiàn)象發(fā)生時情況正好相反。

　　氣壓變化：氣壓變化與氣溫變化和海溫變化相關，在厄爾尼諾發(fā)生時，印度洋、印尼與澳洲氣壓由于海溫下降而上升；大溪地和太平洋中央、東面的海面由于海溫的上升而氣壓下降，形成東西太平洋氣壓的“蹺蹺板效應”。

　　海平面高度變化和環(huán)太平洋地震火山活動：由于風力的推動作用，厄爾尼諾和厄爾尼諾的轉換使東西太平洋海面反向升降20～40厘米，破壞了地殼的重力均衡，導致海洋地殼反向均衡升降7～13厘米，激發(fā)環(huán)太平洋地震火山帶的地震火山活動。

　　旱澇反常：由于氣壓變化、風向變化和海溫變化，太平洋東部附近的暖空氣上升，令當?shù)馗珊档貐^(qū)發(fā)生洪澇；太平洋西部冷空氣下降，令當?shù)貪駶櫠嘤甑牡胤礁珊怠?997年至1998年的ENSO現(xiàn)象，太平洋東部至中部水面溫度比正常高出約3至4℃，美洲地區(qū)有持續(xù)暴雨，東南亞地區(qū)則持續(xù)干旱并發(fā)生大規(guī)模的森林大火。

　　南極半島海冰異常減少：南極半島的海冰控制了德雷克海峽的海洋通道，當海冰增多時，通道堵塞導致一部分冷水北上，加強了秘魯寒流，使東太平洋海水變冷，不有利于厄爾尼諾形成；當海冰減少時，拓寬的通道增大流量，減弱了秘魯寒流，使東太平洋海水變暖，有利于厄爾尼諾的形成。

　　多次日食發(fā)生在兩極：根據(jù)1948年以來的統(tǒng)計資料，多次日食發(fā)生在兩極可激發(fā)厄爾尼諾的發(fā)生。2014-2015年有4次日食發(fā)生在兩極，增大了厄爾尼諾發(fā)生的可能性。具體時間在：2014-04-29，2014-10-23，2015-03-20，2015-09-13。
　
　　影響 　　最為確定的影響是，厄爾尼諾事件導致全球降水量比正常年份明顯增多。這導致太平洋中東部及南美太平洋沿岸國家洪澇災害頻繁，同時印度、印度尼西亞、澳大利亞一帶則嚴重干旱，世界多種農(nóng)作物將受影響。

　　1982年4月至1983年7月的厄爾尼諾現(xiàn)象，是幾個世紀來最嚴重的一次，太平洋東部至中部水面溫度比正常高出約4至5℃，造成全世界1300～1500人喪生，經(jīng)濟損失近百億美元。

　　1986年至1987年的厄爾尼諾現(xiàn)象，使赤道中、東太平洋海水表面水溫比常年平均溫度偏高2℃左右；同時，熱帶地區(qū)的大氣環(huán)流也相應地出現(xiàn)異常，熱帶及其他地區(qū)的天氣出現(xiàn)異常變化；南美洲的秘魯北部、中部地區(qū)暴雨成災；哥倫比亞境內的亞馬孫河河水猛漲，造成河堤多次決口；巴西東北部少雨干旱，西部地區(qū)炎熱；澳大利亞東部及沿海地區(qū)雨水明顯減少；中國華南地區(qū)、南亞至非洲北部大范圍地區(qū)均少雨干旱。

　　1990年初又發(fā)生厄爾尼諾前兆現(xiàn)象。這年1月，太平洋中部海域水面溫度高于往年，除赤道海域水面溫度比往年高出0.5℃外，國際日期變更線以西的海域水面溫度也比往年高出將近1℃；接近海面的28℃的暖水層比往年淺10米左右；南美洲太平洋沿岸水域的水位比平時上漲15～30厘米。

　　1997年至1998年的厄爾尼諾現(xiàn)象，太平洋東部至中部水面溫度比正常高出約3至4℃，令長江出現(xiàn)大水，華南地區(qū)有持續(xù)暴雨，東南亞地區(qū)發(fā)生大規(guī)模的森林大火。這次厄爾尼諾現(xiàn)象緊接1990～1994年發(fā)生，頻密程度罕見，但規(guī)模較小。中國西南五省的旱情也是由厄爾尼諾現(xiàn)象所引起的。

　　2005年大西洋颶風季就出現(xiàn)罕見四個最高強度的五級颶風，依序分別是：颶風艾蜜莉、颶風卡特里娜、颶風瑞塔、颶風威爾瑪，并且造成北美洲和中美洲人員慘重傷亡和房屋財產(chǎn)損失。其中，颶風威爾瑪更是有記錄以來其中一個最強的北大西洋颶風。

　　2007年大西洋颶風季又出現(xiàn)兩個一樣最高強度的五級颶風分別是：颶風狄恩和颶風費理克斯。

　　另外，厄爾尼諾現(xiàn)象有時也會反促成西北太平洋臺風數(shù)目偏少，但威力超強特殊情形發(fā)生。例如：1998年太平洋臺風季的臺風謝柏(1998年)以及2010年太平洋臺風季的超強臺風鮎魚(2010年)。

　　中國 　　對于中國來說，厄爾尼諾易導致暖冬，南方易出現(xiàn)暴雨洪澇，北方易出現(xiàn)高溫干旱，東北易出現(xiàn)冷夏。比起單純的氣溫變化，極端天氣更容易引發(fā)危險。

　?。?）臺風減少。西太平洋熱帶風暴（臺風）的產(chǎn)生次數(shù)及在我國沿海登陸次數(shù)均較正常年份少。

　?。?）夏季風較弱，季風雨帶偏南，位于中國中部或長江以南地區(qū)。北方地區(qū)夏季容易出現(xiàn)干旱、高溫，南方易發(fā)生低溫、洪澇。近百年來我國的嚴重洪水，如1931年、1954年和1998年長江中下游地區(qū)的洪水，都發(fā)生在厄爾尼諾現(xiàn)象出現(xiàn)的次年。

　?。?）厄爾尼諾現(xiàn)象發(fā)生后的冬季，我國北方地區(qū)容易出現(xiàn)暖冬。

　　國家海洋環(huán)境預報中心2019年3月19日發(fā)布預測結果稱，監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，2019年2月以后赤道西太平洋有較強西風爆發(fā)并東傳，赤道中東太平洋表層海溫異常有所增強，次表層大部為暖水控制，且強度有所增強，上層海洋熱含量近期快速增長，近期大氣環(huán)流與海溫呈現(xiàn)出典型厄爾尼諾的海氣耦合形態(tài)。綜合分析熱帶太平洋大氣、海洋特征及數(shù)值模式結果，預計本次厄爾尼諾事件將在今年春夏季繼續(xù)發(fā)展，持續(xù)到冬季的可能性大，將發(fā)展成為一次中等強度的厄爾尼諾事件。

　　監(jiān)測

　　一般認為海水表層溫度連續(xù)三個月高出平均值0.5攝氏度以上，即可認為是一次厄爾尼諾現(xiàn)象。當前氣象學家普遍認為，厄爾尼諾現(xiàn)象的發(fā)生對全球不少地區(qū)的氣候災害有預兆意義，所以對它的監(jiān)測已成為氣候監(jiān)測中一項重要的內容。

　　測量太平洋塔希提島和澳大利亞達爾文之間每月氣壓差別的漲落情況，叫作“南方濤動指數(shù)”或“南方振蕩指數(shù)”（SOI），紅色線代表月漲落情況，藍色代表年度平均漲落情況。如果是負值高峰表示太平洋信風強度減弱，太平洋中部和東部變暖，澳大利亞北部降雨減少，發(fā)生厄爾尼諾現(xiàn)象。正值高峰則表示信風增強，澳大利亞北部海域溫度增高，比往常更潮濕，發(fā)生反厄爾尼諾現(xiàn)象。

　　記錄

　　自1949年有記錄以來，1949年～1951年、1954年～1956年、1964年～1966年、1970年～1971年、1973年～1976年、1984年底～1985年、1988年～1989年、1995年～1996年、1998年底～2000年初、2007年底-2008年、2010年底至2012年、2014年底至2016初都發(fā)生了厄爾尼諾現(xiàn)象，令太平洋東部至中部的海水溫度比正常低了1至2℃。有的科學家認為，由于全球暖化的趨勢，厄爾尼諾現(xiàn)象有減弱的趨勢。

　　大型厄爾尼諾現(xiàn)象曾經(jīng)在以下年份出現(xiàn)：1790～93、1828、1876～78、1891、1925-26、1982～83、1997～98、2014-2016

　　厄爾尼諾現(xiàn)象在以下年份出現(xiàn)：1986～1987、1991～1994、1997～1998、2002～2003、2004～2005、2006～2007、2009～2010、2014～2016、2018～2019