厄尔尼诺和气候

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南美洲国家秘鲁的太平洋沿岸在1925年3月发生了一场灾难。 这个月份当地风后不是从东面吹来,而是来自西面。从赤道来的大量暖水代替了往常的冷水。于是,海里丰富的浮游生物不见了,吃浮游生物鱼类不见了,吃鱼的鸟类也不见了,秘鲁捕鱼量立刻大减。而且这个过去从不下雨的地方,现在却频繁地突降大量暴雨。大地苏醒了,披上了绿色盛装,河水也能流到海里了。然而不幸的是,与当地干旱气候相适应的粘土质建筑物却遭到了破坏,许多房屋酥软了,全市大约有1/3的房屋倒塌了。受到暴雨洪水的冲蚀,道路也损害了,埋在地里的电线和自来水管也暴露出来。首都利马一时陷入黑暗,缺乏饮水……。
这是秘鲁沿海一次典型的“厄尔尼诺”。
何谓“厄尔尼诺”
“厄尔尼诺”是西班牙语Elnino的音译,其本意有小男孩的意思。由于它最初是秘鲁沿海地区渔民对当地每年圣诞节前后海水季节性增温的称呼,自此现在一般都译作“圣婴”或“耶酥之子”。秘鲁沿海这种一年一度的海水季节性增温,一般到三四月份开始自然消失。但在此暖水期间,渔民们捕不到鱼,不得不在家歇着。他们就把这种海水季节性升温现象称为“厄尔尼诺”。
但气象学和海洋学意义上的“厄尔尼诺”,则是指整个赤道东太平洋和中太平洋洋面反常地持续升温,海区海水温度超过常年平均值0. 5℃,并持续半年以上的异常现象。
在正常年份,赤道太平洋地区海水本是西暖东冷的。因为这里常年吹强劲的偏东风(称为“信风”或“贸易风”),把东太平洋表层暖水赶到西太平洋堆积(因而洋面高度平均也约比东太平洋高出1米), 水温可以高到28~30℃以上。而东太平洋则由于表层暖水被吹走,深层冷水涌入补充,海水温度一般只有24~26℃左右(南美洲沿岸的秘鲁冷洋流对当地低海温也有一定贡献)。因此一旦赤道东风强度减弱,甚至转而吹西风,东部和中部太平洋就会因深层冷水上升流减弱(以至停止)以及西太平洋暖水东返而升温。这就是“厄尔尼诺”的成因的简明解释。
正常年份中,西太平洋由于海温高,气流上升,气压降低,印尼、菲律宾、澳大利亚东部地区等赤道太平洋西岸地区雨水充沛;而秘鲁等赤道太平洋东岸地区,由于海温低,气压升高,气流下沉,因而降水极少。于是在赤道太平洋地区形成了一个东西向垂直环流圈:气流从西太平洋升起,升到高空后东流,到达东太平洋后下沉,然后再以东风(“信风”)西返西太平洋。这就是著名的瓦克环流圈。而在“厄尔尼诺”年份,由于西太平洋降温,东太平洋升温,因而西太平洋因降温气流在上升,上升气流减弱而降水变少,印尼、澳大利亚等地易于出现干旱和森林火灾;而东太平洋因升温气压下降(注1)、 上升气流增强的结果,使得这个一向缺雨的地方却下起了大到暴雨。所以,“厄尔尼诺”灾害之所以发生,实际上是因为赤道太平洋海温分布的改变,即冷热源的移动,导致了瓦克环流向东移动的结果。这好比冬季在房间内生炉子,室内空气的流动状态完全决定于炉子的位置,而在小小房间里气流哪里升哪里降不会引起什么影响。可是在自然界中,持续上升气流意味着降水、暴雨;而持续下沉气流则表现为晴朗、干旱。垂直气流区域的这一改变,影响可就大了。
而且,地球大气环流是一个有机的整体。“厄尔尼诺”年瓦克环流圈位置的异常,必然也“牵一发而动全身”,通过其他环流圈的调整,影响世界其他地区(约可达地球面积的3/4)的气候异常。这种影响称为“厄尔尼诺”的“间接影响”,以区别于“厄尔尼诺”对赤道太平洋周边的直接影响。间接影响比较复杂,同是“厄尔尼诺”年,它的影响情况(包括趋势)可以很不相同。
“厄尔尼诺”对我国的影响也是间接影响。它一直是我国科学家一个热门的研究课题。据初步研究,影响还是比较明显的。一般说来,“厄尔尼诺”年的夏季我国东部易发生比较严重的旱涝。但又因“厄尔尼诺”出现迟早而表现不同。如“厄尔尼诺”出现较早,我国中部(江淮地区)多雨易涝;而出现较迟的年份则长江流域及以南则易因雨成灾。据统计,“厄尔尼诺”年中、西、北太平洋上形成的台风数目偏少,因而登陆我国的台风也偏少。例如1997年在我国登陆台风只有4个, 几乎比常年少了一半。此外,“厄尔尼诺”年中东亚较多出现凉夏和暖冬。日本、朝鲜和我国东北凉夏尤其显著。1969年,1972年和1976年, 这3个使我国东北粮食总产都减少百亿斤以上的凉夏(夏季冷害)都是赶上“厄尔尼诺”年。不过,1997年的“厄尔尼诺”我国东北恰恰出现了破纪录的热夏。历史上1957~1958年和1991年~1995年的“厄尔尼诺”年登陆台风均表现偏多。这些也都说明“厄尔尼诺”对我国(间接)影响的复杂性和不确定性。类似情况还有印度。绝大多数“厄尔尼诺”年印度夏季雨量偏少以至干旱,但1997年印度气象局长却宣布本年度“雨量十分正常”。
本世纪最强的“厄尔尼诺”
据统计,从1470年至1987年一共发生了93次“厄尔尼诺”。1950年~1998年间发生了14次。它们是:1951年、1953年、1957年~1958年、1963年、1965年~1966年、1968年~1969年、1972年、1976年、1982年~1983年、1986年~1987年、1991年~1992年、 1993 年、 1994 年~1995年、1997年~1998年。平均每2~7年发生一次,每次持续半年至一年半。
美国和法国共管的TOPEX—POSEIDONBG卫星于1997年5月份观测到两个约15~20厘米高、相当于美国陆地百积大小的波峰区从西太平洋向东推进,当第二个波峰区到达东海岸后,东、中赤道太平洋“厄尔尼诺”指标区的海温比常年偏高1.4℃。美国和日本在6月10日同时发布“厄尔尼诺”形成的消息。
6月20日秘鲁政府因暴雨洪水灾害首先宣布该国的9个省处于紧急状态。随后宣布这类情况的还有厄瓜多尔和智利等。印尼则遭受50年来最严重的干旱,菲律宾的水稻和澳大利亚的小麦大幅度减产。更严重的是:印尼的严重干旱使烧火开荒造成的火灾失控,受灾面积达到200 万公顷。大火燃烧的浓烟笼罩东南亚,仅印尼就有2000万人健康受到影响。被称为“20世纪最大的生态灾难”,“世纪大火”。世界气象组织研究报告指出:“亚洲,非洲和拉丁美洲许多国家都受到‘厄尔尼诺’影响造成的严重水、旱灾害和森林火灾”。
1997年9月, 美法共管的卫星观测到赤道太平洋海水增温范围东西长10000公里,南北宽2000公里,面积已比5月刚形成时扩大了3倍。 这次波及范围已超过了1982年~1983年那次。11月底,卫星观测表明“厄尔尼诺”指标区海温比常年平均偏高3.78 ℃(局部地区达9 ℃), 比1982年~1983年那次还高0.18℃,从而使1997年~1998年的“厄尔尼诺”成为本世纪最强的一次。1997年12月以后“厄尔尼诺”进入消退期,但1998年2月暖水面积仍有一个半美国陆地那么大。 预计这次“厄尔尼诺”将于今年5月以后消失。但在消失以前, 仍有可能引起世界有些地区气候异常。
由于“厄尔尼诺”连续造成世界性严重灾害,1997年12月26日联合国决定成立跨机构的工作小组,以协调各有关机构工作。工作内容有两个:一是由世界气象组织主持观测、研究和预报“厄尔尼诺”和它对气候以及水文等方面的影响。二是协调有关国家在经济、社会等方面的减灾行动。
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