[科普中国]-南方涛动

发现与研究发现

19世纪后期的几十年里，根据对热带西太平洋天气变化的推测，人们提出了一种设想，认为印度季风降水不足与海平面气压的变动、欧亚大陆雪盖面积的年际变化等因素有关。19世纪80年代末，澳大利亚气象学家Charles Todd注意到，印度干旱与澳大利亚的干旱几乎同时发生，他指出期间可能通过大气存在某种联系。19世纪末，英国数学家和气象学家Norman Lockyer研究了印度降水与太阳活动之间的可能关系，他也试图把印度降水与澳洲干旱联系起来。

命名19~20世纪之交，数学家Gilbert Walker负责印度天文台。1924年他退休返回英国后，先是致力于印度季风活动预测，后又注意到跨越印度洋和太平洋的海平面气压变化，利用澳洲的达尔文，赤道中太平洋的坎顿岛，智利的圣地亚哥等台站的观测资料，Walker发现印度洋和太平洋的海平面气压的空间分布，呈现一种“跷跷板”的关系。1924年，他将这种气压变化形式命名为南方涛动（SO——Southern Oscillation)。1

深入研究后来的几十年，由于种种原因，对南方涛动的进一步研究进入低潮。最主要的原因 是1930年到1950年之间，表征南方涛动的气候信号较弱，同以前相比非常不明显，人们 对此的研究热情不高。直到1960年雅各布.皮叶克尼斯(Jacob Bjerknes) 对 厄尔尼诺的机制进行深入研究时，人们才又对南方涛动发生了兴趣： 皮叶克尼斯发现热带太平洋存在一种大气垂直环流型。此环流型的发现，第一次将南方涛动与海表温度联系了起 来。为了纪念沃克爵士的开创性工作，比耶克尼斯把这个环流命名为"沃克环流"。他指出，南方涛动和厄尔尼诺存在的密切联系，是热带大气和海洋运动相互作用的表现。由观测事实可知，热带大气运动基本上是被海洋加热产生的响应，而表层海水运动则是对大气风应力的响应。所以，热带大气和海洋是一个耦合系统。因此近年来把厄尔尼诺和南方涛动合称为ENSO事件。在澳大利亚，南方涛动受到密切关注，通过检测南方涛动，一方面可对澳大利亚一些地区的降水进行预测，另一方面可预测厄尔尼诺发生的可能性。

南方涛动指数（SOI）科学界表达南方涛动，是用塔西提岛（148°05'W，17°53'S）或复活节岛（109°30'W，29°00'S）和达尔文（130°59'E，12°20'S）两个观测站的海平面气压之差来表示，即南方涛动指数（SOI），等于塔西提岛减去达尔文的海平面气压。SOI的大小表示南方涛动的强弱。SOI为负数，对应厄尔尼诺事件：反之，SOI为正数，则对应拉尼娜事件。SOI变化与厄尔尼诺的发生有着很好的对应关系，二者联系密切。

SOI与一系列气候异常事件有着明显的对应关系，当达尔文站气压偏高时，澳洲及印尼容易发生干旱：当塔西提岛气压下降时，赤道中太平洋降水增加。气压变化引起风向风速变化以及海表层水团移动，进而影响到沿岸涌升和海洋鱼群位置变化。

厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）ENSO是热带太平洋的主要气候变率，对全球气候有巨大的影响。用海——气相互作用观点来分析，厄尔尼诺和南方涛动其实是自然界中同一物理现象在两个方面的体现，体现在海洋中即为厄尔尼诺现象，反映在大气中即为南方涛动现象。2

形成前兆印度洋、印尼与澳洲气压上升；
大溪地和太平洋中央、东面的海面气压下降；
南太平洋的信风减弱或往东面吹；
秘鲁附近的暖空气上升，令当地沙漠下雨；
暖空气由太平洋西岸扩散至印度洋与太平洋东面。同时它令东面较干燥和有干旱的地方降雨。

发展过程根据1950年以后7次ENSO事件的分析，可以把一次典型的ENSO发展过程划分为三个阶段 ：

1.先兆阶段，这指春初南美沿岸出现增暖前的时段

2.异常条件发展的时期

3.异常条件衰亡、正常条件恢复的阶段。

形成原因目前学术界还没有给厄尔尼诺的形成原因一个定论。但目前存在两个假设原因。

1.由于海-气相互作用过程的平衡受到破坏所导致。

1969年Bjerkness首次发现赤道东太平洋海面温度异常与南方涛动变化关系密切。李崇银通过分析发现，厄尔尼诺和拉尼娜现象发生前的冬半年(10-4月)，欧洲中纬度地区的环流指数和我国东部地区的气温存在着显著的差异。

2.海底火山活动引起海温变化所产生厄尔尼诺。刘厚赞、刘梦玉和李若纯等研究认为。在赤道东太平洋海底存在着许多火山和热液喷泉，从海底喷出的热液温度高达300～4130℃(最高达750℃)。海底火山和热液喷发后，使这一地区的海水温度骤然升高，引起其上空空气增暖，气压下降，从而影响了正常的大气环流规律。使这一地区低层东风减弱，西风增。

影响厄尔尼诺和拉尼娜事件，会在世界很多区域引起极端的天气（比如洪水和干旱）。依靠农业和渔业的发展中国家，特别是太平洋沿岸的国家，所受影响最大。同时，ENSO带动的温暖海水，影响鱼类的成群移动，破坏珊瑚礁的生长。特别的是，在厄尔尼诺现象发生当年，容易在西北太平洋和东北太平洋形成威力强大的台风和飓风。3