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厄尔尼诺现象结束,拉尼娜或将再现,我国夏季一定会洪涝增多么?
根据世界气象组织(WMO)6月3日发布的最新通报,2023年至2024年助推全球气温升高和极端天气事件的厄尔尼诺事件已显示出结束迹象,拉尼娜可能在今年晚些时候再现。
“厄尔尼诺是个筐,异常都往里面装”,这是业界调侃在解释气候异常时常用的语言,比如以下的新闻标题“多地热到让人‘怀疑人生’,都是厄尔尼诺惹的祸?”、“拉美多国高温干旱,火灾频发,都是厄尔尼诺惹的祸?”、“巴西洪灾致近百人死亡,世界气象组织称与厄尔尼诺有关”、“厄尔尼诺或持续到明年春,今年会是超级暖冬吗?”“厄尔尼诺强势登场,今夏会有多热?”“厄尔尼诺现象正在热带太平洋形成,将致极端天气频发”。
与厄尔尼诺相对,还有另外一种气候现象叫做拉尼娜,每次气候异常,拉尼娜也是“背锅侠”之一,例如“拉尼娜事件将形成!今冬我国会偏冷吗?”、“冬日经济升温!拉尼娜带来60年来最冷冬天?”“受拉尼娜影响,中国今冬偏冷雾霾或将减轻。”
很多人把拉尼娜和厄尔尼诺分不清,觉得气候异常要么是拉尼娜的导致的,要么是厄尔尼诺导致的。其实这两个现象几乎完全相反,发生厄尔尼诺时,热带东太平洋海温偏高,发生拉尼娜时,热带东太平洋海温偏低。从名字上看,厄尔尼诺是西班牙语里是圣婴“小男孩”的意思,拉尼娜是“小女孩”的意思,所以小男孩发烧,小女孩发冷,很符合二者的个性。
虽然厄尔尼诺和拉尼娜名字的意思都是指小孩子,但二者的空间尺度大得惊人,引起的海温异常跨整个太平洋,东西跨度接近2万千米,如果算上受其影响的印度洋,是整体超过2万千米的巨大系统,也是全球海气系统里最强的年际变化信号,当任何一个事件出现时,都会搅动全球气候出现异常,在热带地区尤为明显,可以说这是两个引起气候波动的“淘气包”。
当拉尼娜出现的时候,热带东太平洋海温偏低,而热带西太平洋海温偏高,一般海温偏低的地区及附近容易出现干旱,所以美国西南部和南美西部地区容易发生干旱和山火风险,而海温偏高的区域降雨偏多,所以东南亚和澳大利亚区域可能洪涝概率高一些。而当厄尔尼诺出现的时候,以上格局分布则发生逆转。
一般而言,厄尔尼诺和拉尼娜交替出现,二者形成一种准周期现象,周期为2-7年,研究人员把二者及其与之相匹配的海气环流变化统称为ENSO现象,厄尔尼诺对应为ENSO的正位相事件,拉尼娜为ENSO的负位相事件。厄尔尼诺和拉尼娜事件一般从3-6月开始发展,到年底12-2月达到最强,这叫做位相锁定,然后到了春季开始减弱,整个过程持续9-12个月。由于ENSO事件持续时间长,相对于洪涝事件而言,属于缓变信号,所以可以利用对ENSO事件进程的判断,预测未来几个月到数个季度的气候异常。
尽管长期统计上ENSO存在周期,但具体到每次过程,其变化比较复杂,是一种“准”周期现象。一次厄尔尼诺事件结束后大概率会转为拉尼娜事件,但是也曾出现过厄尔尼诺事件重新发展的个例。例如1957-1959年的厄尔尼诺持续了24个月,2014-2016年的厄尔尼诺持续19个月。拉尼娜持续一年以上的个例也不少,且持续性更强,例如1973-1976的拉尼娜持续了36个月,1998-2001年的拉尼娜持续了32个月,2020-2023年的拉尼娜低海温持续了35个月。
厄尔尼诺和拉尼娜对我国的气候也会造成巨大的影响,也是搅动我国气候异常的“幕后黑手”。厄尔尼诺和拉尼娜事件出现后,对我国的影响主要出现在次年,过去100年来我国长江流域洪涝最严重的1931年、1954年、1998年和2010年都发生在厄尔尼诺事件的次年。
然而,我国地处中纬度地区,不仅受热带海洋影响,还受中高纬度大气环流的影响。同时我国面朝最广袤的太平洋,背靠最广阔的亚欧大陆,并受世界“第三极”青藏高原的影响,形成典型的季风气候,降水集中出现在夏季,雨带存在从南到北的“三次停滞两次北跳”特征,这使得热带海洋的影响容易和其他因子的影响混合在一起,使气候异常的形成和特征更为复杂。就ENSO事件而言,尽管长江流域洪涝最严重的几次与厄尔尼诺有关,存在一定的统计关系,但二者并非一一对应关系,这是进行季节预测的难点,目前还是研究的热点领域。
另外,ENSO事件的强度、结构和位置的还存在较大变化,也可以细分为不同特征的ENSO事件,由其引起的气候异常也存在强度、结构和位置的变化。ENSO事件的空间尺度大,远超我国国土范围,也远超我国东部主要流域范围,例如长江流域与黄淮流域之间仅三四百公里,要预报数万公里气候现象引起的数百公里扰动,其难度和不确定性可想而知。
再另外,我国降水主要集中在夏季,容易产生暴雨,在极端情况下,一天的降雨量可达到正常情况一年甚至更多的降雨量,例如2021年郑州“7·20”大暴雨、2023年京津冀暴雨等。这样事件一般是水汽输送、中纬度扰动、高层环流异常、台风活动等多个环流因子共同作用的结果,在很多情况下,各因子缺一不可,其发生有一定的不可预测性。要根据持续数月的ENSO现象,预测仅持续数天的局地暴雨,其中也有很多难题需要解决,涉及多个时空尺度现象的相互作用,也是研究中的难点问题。
在全球气候变暖的大背景下,我国汛期气候的预测难度也越来越大,全球气温升高,大气中的水汽含量增多,降水系统的能量增强,天气事件变得更加极端,同时大气环流调整,来自中纬度的扰动形态和强度,低纬度水汽输送的路径等都在发生调整,这使得预测的难度大幅提高,所以厄尔尼诺这个“筐”不见得有之前那么好使,这些都是新的挑战,需要科研和业务人员继续努力。
本文为科普中国·创作培育计划扶持作品
作者 | 魏科 中国科学院大气物理研究所魏科
审核 | 戴云伟 中国气象局高级工程师
出品:中国科协科普部
监制:中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司