天天热点！北方高温南方雨？厄尔尼诺的影响不止于此
来源：凤凰网 2023-06-23 08:46:34
今早，中央气象台继续发布高温黄色预警，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长期持续阴雨，而长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。
【资料图】
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？
太长不看版
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。但华北和西北地区晴热高温过程相对频繁。
厄尔尼诺，真的要来了
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。
不只是海表变暖
简单而言，“厄尔尼诺”（El Niño）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 Niña）。
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、持续较长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）。
好好的海水，怎么冷暖不定？
海水的冷暖，和它表面的风关系密切。
通常情形下，赤道两侧盛行信风，它将热带东太平洋海表较暖的海水向西太平洋输送；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，西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，并激发大气在西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。
常规情形下的热带太平洋海洋与大气环流
假若信风在外界强迫源影响下突然持续减弱，导致上述循环变弱，东太平洋暖水向西输送会减少而海温偏高，反之西太平洋海温偏低，此时沃克环流上升运动移动到中太平洋一带并导致信风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。
这种情况发展到什么程度，才会被认为是厄尔尼诺？“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。
最新一周海表温度距平（相对于1991-2020年同期平均），红色为偏高，蓝色反之。通常监测厄尔尼诺事件时会以黑框区域的Nino3.4区为代表。
厄尔尼诺期间，会有哪些异常？
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风环流，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。
常规的厄尔尼诺事件在北半球冬季（上）和夏季（下）的影响差异。丨NOAA
例如，在厄尔尼诺事件开始发展的夏季，受到赤道太平洋信风减弱、热带西北太平洋与日本海异常气旋式环流发展的影响，我国的夏季风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、西北部分地区多为日本海气旋环流西侧偏强的偏北风和下沉气流控制，因而多晴朗且降雨较少，并伴随有更多高温热浪过程。
厄尔尼诺发展的夏季，垂直运动（红色为上升，蓝色为下沉）和对流层低层（850hPa，约1500米高）的环流异常。东北到日本海一带的C即异常气旋式环流丨Wen et al. 2019
厄尔尼诺发展期夏季，我国和周边地区降水距平百分率（左图）和降水偏多的概率（右图）
同上图，但分别为气温距平（左图）和气温偏高概率（右图）
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长江流域，并和北侧冷空气交融，最终形成长期稳定在长江流域的夏季风雨带，导致长江流域容易发生洪涝灾情。新中国成立以来，长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。
厄尔尼诺事件衰减期，热带大西洋和印度洋后续的偏暖海温对西北太平洋副热带高压（黑色椭圆）维持的机制。｜张人禾，2017
此外，虽然厄尔尼诺事件造成的气候影响有共性，但具体的每一次事件里，由于海温异常的空间型、事件发展的快慢等因素均有不同，都会导致对当年气候影响的明显差异。
今年，厄尔尼诺会给我们带来怎样的天气？
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，靠近南美西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，尤其南美西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（南北美西海岸）会一致地偏暖；但本次事件却呈现不对称的特征——在南美西海岸出现与赤道太平洋一同的显著增暖同时，北美西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风减弱过程，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。
由前文的分析总结，今年将发展的厄尔尼诺事件，空间上属于一次异常偏高中心集中在南美西海岸附近的东部型事件，时间演变上当属于一次发展偏晚的类型。对于东部型事件而言，副热带高压的响应相对偏东偏弱，水汽输送和辐合将集中在长江以南区域，当地相对多雨；而晚发展型厄尔尼诺事件也容易让西太平洋副热带高压偏弱，并在南方形成一个宽泛的气旋式环流导致降雨偏多，但与此同时中纬度地区仍会有反气旋异常活动，导致盛夏时期副热带高压和雨带转为偏北。
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。
东部型、中部型厄尔尼诺事件的影响模型
厄尔尼诺发展早型（左）和晚型（右）的海温异常（填色）与700hPa风场异常（矢量）在6-9月逐月和6-9月平均对比。
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，在它的短期推动和长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。
1950年以来全球均温逐月变化图。其中红色为厄尔尼诺状态、蓝色为拉尼娜状态、灰色为中性状态，可以看出厄尔尼诺事件的确会助推短期的全球均温升高。
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，西北太平洋副热带高压相对偏弱，很难造成大范围、长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，长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。
但华北和西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、青藏高原积雪等因子。
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。
