今早,中央⽓象台继续发布⾼温⻩⾊预警,北京、天津、河北等多地持续⾼温,局部地区最⾼⽓温可达40摄⽒度以上。与此同时,中原部分区域则在前期经历了⻓期持续阴⾬,⽽⻓江中下游地区也将迎来⼊梅以来⼜⼀轮强降⾬过程。放到当下,这已经不算是什么“新闻”了。在最近⼀个⽉内,⾼温热浪和持续阴⾬来回席卷各地。伴随着这些天⽓,总有⼀个词会被提及:厄尔尼诺事件。这些天⽓过程是否和厄尔尼诺事件的发展有关?
今年的厄尔尼诺事件⼜将以什么机制给我国带来怎样的影响?
预计⾚道中东太平洋将于2023年夏季进⼊厄尔尼诺状态;今年夏季前期将主要是“南涝北旱”的趋势,南⽅降⽔偏多的同时,北⽅⾼温热浪过程也较为频繁;但在后期,⾬带还是会向北明显扩展到华北、东北南部⼀带;总体⽽⾔,夏季⾼温强度将较去年偏弱,以南⽅更为明显。但华北和⻄北地区晴热⾼温过程相对频繁。
5⽉初,世界⽓象组织(WMO)发布了⼀份关于热带太平洋海温监测的通报,表示异常持久的拉尼娜现象在持续了三年之后现已结束,热带太平洋⽬前正处于中性状态(既⾮厄尔尼诺也⾮拉尼娜)。WMO预计,在2023年5⽉⾄7⽉期间,从ENSO(厄尔尼诺-南⽅涛动)中性转变为厄尔尼诺现象的可能性为60%,6⽉到8⽉将增加到约70%,7⽉⾄9⽉将增加到80%,但⽬前尚未预估厄尔尼诺事件的强度或持续时间。
与此同时,根据中国国家⽓候中⼼监测,先前“三重”拉尼娜事件已在2023年春季前结束;结合⾚道太平洋海洋与⼤⽓监测实况以及国内外⽓候动⼒模式和统计⽅法预测结果,并预计⾚道中东太平洋将于2023年夏季进⼊厄尔尼诺状态。
简单⽽⾔,“厄尔尼诺”(El Ni?o)是指⾚道中东太平洋海表温度持续、显著偏暖的⽓候现象。相反的偏冷情况则被命名为“拉尼娜”(La Ni?a)。
拉尼娜事件(1988年12⽉,上图)与厄尔尼诺现象(1997年12⽉,下图)的海表温度相较于平均值的偏差。后来,⼈们逐渐发现从⼤⽓状况的改变中也能窥探到海洋的不同。海洋温度所代表的热带太平洋海温异常,能与南太平洋塔希提岛与澳⼤利亚北部城市达尔⽂之间⽓压差(因为两个测站均位于南半球,也称作南⽅涛动)密切相关:当厄尔尼诺事件发⽣时往往是塔希提岛⽓压偏低,达尔⽂⽓压偏⾼;到拉尼娜事件时反之。
⽽后续的研究进⼀步证明了这些热带太平洋区域的海温与⼤⽓的异常密切相关,可以视作⼀类⼤范围、持续较⻓的⽓候异常现象分别在海洋和⼤⽓的体现,并将这⼀现象合称为ENSO(El Nino-Southern Oscillation,即厄尔尼诺-南⽅涛动)。
海⽔的冷暖,和它表⾯的⻛关系密切。
通常情形下,⾚道两侧盛⾏信⻛,它将热带东太平洋海表较暖的海⽔向⻄太平洋输送;⽽为了补偿表层海⽔的缺失,在热带东太平洋地区会有深处的冷⽔向表层补充⽽偏冷,⻄太平洋多获得的表层暖海⽔也会堆积并向下沉,在海表以下回流到东太平洋,并激发⼤⽓在⻄太平洋侧上升⽽东太平洋⼀侧下沉的沃克环流,构成海洋-⼤⽓相互作⽤的环流圈。
假若信⻛在外界强迫源影响下突然持续减弱,导致上述循环变弱,东太平洋暖⽔向⻄输送会减少⽽海温偏⾼,反之⻄太平洋海温偏低,此时沃克环流上升运动移动到中太平洋⼀带并导致信⻛进⼀步减弱形成正反馈效应,从⽽逐渐形成厄尔尼诺事件。不过这种正反馈不是⽆限增强的,不少负反馈机制也会抑制厄尔尼诺事件发展。
“持续、显著”这两个条件缺⼀不可。
“持续”代表时间上⾄少要维持5个⽉,通常会维持6-24个⽉;⽽“显著偏暖”,是指⾚道中东太平洋较常年平均偏⾼0.5°C以上。在当前实际监测中,“常年平均”多采⽤1981-2010年或1991-2020年的平均,⽽“⾚道中东太平洋”多选⽤经纬度上,5°S-5°N,170°W-120°W划定的地区作为代表(被称作Nino3.4区,下图⿊框区域),并以该区域平均海表温度的异常作为监测标准。
厄尔尼诺事件的历程⾮常有规律,⼤多数事件在第⼀年的北半球夏季发展,并在北半球冬季达到顶峰,随后多数事件快速衰减并在第⼆年北半球春夏季结束,但也有少数事件能维持2-3年。
厄尔尼诺事件不仅是热带太平洋海域的海洋与⼤⽓⼤范围异常,它更是在数年的时间尺度⾥最显著的⽓候异常信号,并能通过热带海洋的海温异常激发出相应的⼤⽓环流异常,进⽽影响到全球⽓候。虽然我国并不像菲律宾、秘鲁等热带太平洋沿岸国家会受到最直接、严重的影响,但厄尔尼诺事件的海温异常仍然会深刻影响东亚季⻛环流,从⽽对我国⽓候产⽣显著影响。不过在厄尔尼诺成型的不同阶段,带来的影响是有显著差异的。
例如,在厄尔尼诺事件开始发展的夏季,受到⾚道太平洋信⻛减弱、热带⻄北太平洋与⽇本海异常⽓旋式环流发展的影响,我国的夏季⻛⾬带偏南且东北低涡较为活跃,这导致南⽅⼤部与东北地区降⾬通常会偏多;⽽华北、⻄北部分地区多为⽇本海⽓旋环流⻄侧偏强的偏北⻛和下沉⽓流控制,因⽽多晴朗且降⾬较少,并伴随有更多⾼温热浪过程。
然⽽更严重的影响,多发⽣在厄尔尼诺事件衰减以⾄结束的第⼆年夏季——虽然此时热带太平洋海表温度异常已明显减弱,但在先前厄尔尼诺事件的影响下,热带印度洋的海温偏⾼并延续到此时——这不仅直接导致蒸发量与输送向我国的⽔汽增多,还会引发异常稳定、偏强、偏南的副热带⾼压,将⽔汽源源不断引导向⻓江流域,并和北侧冷空⽓交融,最终形成⻓期稳定在⻓江流域的夏季⻛⾬带,导致⻓江流域容易发⽣洪涝灾情。
新中国成⽴以来,⻓江流域的最⼤三次洪涝灾害(分别发⽣于1954年、1998年和2020年),均出现在厄尔尼诺事件次年的夏季。
⾃2023年早春拉尼娜事件正式落幕后,当前⾚道中东太平洋总体呈现中性偏暖状态,部分机构认为已经进⼊厄尔尼诺事件早期。
其中在具体空间型分布上,靠近南美⻄海岸的⽇界线附近的⾚道中太平洋区以接近⽓候态的中性为主,⽽东太平洋增暖较显著,尤其南美⻄海岸暖海温异常相当突出,这样的特征通常被称作东部型厄尔尼诺事件。此外值得注意的是,多数厄尔尼诺事件发展时,太平洋东岸(南北美⻄海岸)会⼀致地偏暖;但本次事件却呈现不对称的特征——在南美⻄海岸出现与⾚道太平洋⼀同的显著增暖同时,北美⻄海岸⾄副热带东北太平洋却有较明显的偏冷。
这样的海温异常,会在⼀定程度上抑制⾚道中太平洋的信⻛减弱过程,并在后续让厄尔尼诺事件发展相对迟缓的同时,也会出现和常规的发展阶段不同的⽓候影响。
综合这两点看,今年夏季前期将主要是“南涝北旱”的趋势,南⽅降⽔偏多的同时,北⽅⾼温热浪过程也较为频繁;但在后期,⾬带还是会向北明显扩展到华北、东北南部⼀带。
此外,部分报道引⽤世界⽓象组织的报告指出,在厄尔尼诺事件的推动下,2023年可能成为有记录以来温度最⾼的⼀年。⽽最近我国南⽅和华北等地的⾼温热浪过程增⼤了这样的担忧。我们会迎来⼀个更炎热的夏季么?⾸先需要指出,在数年范围内,厄尔尼诺/拉尼娜事件对全球平均⽓温是有较为显著的影响(振幅约0.1-0.2℃),在最近⼀百余年的全球⽓候变化⾥,如同叠加在以⼈类活动为主导的增暖趋势上的涟漪。
考虑到这次厄尔尼诺事件较显著,在它的短期推动和⻓期趋势的共同作⽤下,的确可能造成全球均温刷新1880年现代观测记录以来最⾼。但是,这些对于空间上“全球平均”、时间上“全年平均”的较⼤时空尺度⽽⾔的最⾼,对于不同区域、不同时段,厄尔尼诺事件并不会⼀定造成⽓温偏⾼以⾄刷新⾼温纪录。
实际上根据历史事件的合成分析,在厄尔尼诺发展期,⻄北太平洋副热带⾼压相对偏弱,很难造成⼤范围、⻓时间下沉⽓流与晴热⾼温天⽓。因⽽总体⽽⾔,我国夏季⾼温强度将较去年偏弱,以南⽅更为明显,⻓江流域要重现去年三峰拉尼娜期间强盛副热带⾼压造成的极端⾼温概率极低,这与国家⽓候中⼼的分析相同。但华北和⻄北地区则处在⽇本海⽓旋环流后侧,下沉⽓流和晴热⾼温过程相对频繁,这些区域需要注意防范。
不过,厄尔尼诺事件只是影响我国夏季⽓候的⼀个因素,若想更全⾯分析我国夏季⽓候趋势,还要考虑极地海冰、中⾼纬度海温、⻘藏⾼原积雪等因⼦。即使我们已在ENSO相关的热带海洋-⼤⽓相互作⽤的领域有了很⼤进展,但由于对于更辽阔海域的海洋(包括海表与次表层)、⼤⽓资料的缺乏,对它的认识仍如同沧海⼀粟。但我们也依然在继续追寻流转在海洋与天空间冷暖间的奥秘。