厄尔尼诺

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  厄尔尼诺汉语拼音:E'erninuo),赤道太平洋到南美西海岸海水温度剧烈变暖事件。由于这种事件经常发生于圣诞节前后,所以当地人称为厄尔尼诺,意为“圣婴”。厄尔尼诺发生时,全世界天气气候会发生剧烈异常,南美西岸的国家由于海温异常暖,渔产减少并且造成洪涝,南亚印度尼西亚澳大利亚东部以及东南非洲则引起干旱,西太平洋台风发生偏少。厄尔尼诺对中国天气气候比较肯定的影响为华北夏季干旱和东北夏季冷温年份出现次数增多。对中国其他地区的影响尚需作进一步研究。此外,海温异常会造成东北太平洋上空大气环流异常,形成一个向东北方向的波列,影响北美洲

  为了监测厄尔尼诺的发生和消亡,世界气象组织在太平洋赤道地区设了6个区,计算6个区的平均表面海温作为指标。其中,尼诺1、2、3、4四个区最为重要,它们依次为:90°W以西和5°~10°S、90°W以西和5°S~0°、150°~90°W和5°S~5°N、160°E~150°W和5°S~5°N。尼诺1、2为南美西岸沿海区,尼诺3为东太平洋赤道区,尼诺4为中太平洋赤道区。当尼诺3、4平均表面海温为正距平时期且峰值距平≥1℃,称为厄尔尼诺时期。反之,负距平时期则称为拉尼娜时期。

  根据海洋记录,20世纪内共发生厄尔尼诺26次,平均3.5年发生一次,是厄尔尼诺–拉尼娜循环的主周期。依波谱分析,还有近2年、5~7年和11年的次周期。在20世纪内,以世纪末1997~1998年发生的厄尔尼诺最为强烈,赤道东太平洋海温暖距平中心值达6℃以上,海面以下100米处海温距平达9℃以上。

  由于厄尔尼诺–拉尼娜循环无论周期和位相几乎都和南方涛动十分一致,厄尔尼诺(拉尼娜)为南方涛动指数负(正)位相,这表明是一个海洋圈和大气圈耦合的循环,因而经常称它们为厄尔尼诺–南方涛动循环,简称ENSO循环。在拉尼娜期间西太平洋赤道及邻近海洋表面为暖水温,暖水层厚,并且西太平洋海洋暖池强,而东太平洋赤道及邻近海洋反之,相对于西太平洋赤道,表面为冷水温,暖水层浅薄。由于西太平洋赤道及邻近海洋为暖水,形成暖湿上升气流,这支上升气流到高空后流向东西两侧,流向东侧的为偏西风,到赤道东太平洋冷水区下沉,再以偏东风气流(即信风)在水面上回流到赤道西太平洋,这个纬向环流圈称为沃克环流,这是拉尼娜期间与海洋相配合的典型大气纬向环流。沃克环流中近海洋的信风使得海平面西高东低,维持了赤道西太平洋暖水层。当低空信风突然减弱,或西太平洋赤道低空西风加强并东传,原来的西高东低的海平面不再维持,西太平洋暖池的暖水向东流向东太平洋,其中以海平面以下海洋次表层100~200米的暖水向东扩展最强。暖水向东扩展到赤道中太平洋或东太平洋西部,使该区上层海洋变暖,暖水层变厚。另外,信风减弱会产生向东传播的开尔文波,这种波的波速比次表层暖水东扩还快,到达南美西岸后会反射过来沿赤道西传,在赤道东太平洋东部发生表面暖海水中心,于是形成厄尔尼诺。厄尔尼诺的暖海水中心既可以由次表层暖水东传而形成在尼诺4区或尼诺3区,也可由开尔文波反射而形成于尼诺3区,或者二者都起作用。因而,厄尔尼诺期间可有两个独立的暖水中心或二者合并而出现一个暖水中心。在厄尔尼诺形成时,太平洋赤道上的沃克环流也东移,上升支向东移到赤道东太平洋暖水区上空,而赤道西太平洋变为下沉支,高空为异常东风,低层为异常西风(或弱东风),西太平洋近赤道地区(如印度尼西亚和澳大利亚)为下沉干旱区。以上两个过程反复循环,成为ENSO循环。在厄尔尼诺时期,北半球热带东太平洋应为气旋性环流,西太平洋近赤道的热带地区应为反气旋环流。拉尼娜时期反之。

  以上是目前对ENSO循环形成的一般解释。目前不清楚的问题是厄尔尼诺(拉尼娜)形成前期东中太平洋赤道上信风为何会突然减弱(加强)或西太平洋异常西风为何会突然加强(减弱)。有几种推测:

  1.厄尔尼诺时期之前,西太平洋地区北半球出现强的异常偏北风(例如强的冬季风)和南半球出现强偏南风。这两支异常气流汇合于赤道后,在赤道产生偏西风东传,南北极海冰异常和大陆冰雪异常以及青藏高原热力异常均可激发出异常的经向风,于是厄尔尼诺的发生涉及陆面–大气–海洋三个层圈之间的相互作用,是一个十分复杂的问题。

  2.在厄尔尼诺形成前期,赤道上周期为30~60天的低频振荡经常出现加强并东传,可以激发暖水东传。