厄尔尼诺和拉尼娜是太平洋自然循环中两种相互对立的周期性现象,该循环被称为厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)。由于ENSO影响整个热带大气层,这些现象具有深远的影响,塑造着全球的天气模式。
尽管厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的周期性变化已持续了至少数千年,但气候变化在近期加剧了厄尔尼诺和拉尼娜现象的影响。了解这些现象的运作机制及其对全球天气的影响,有助于各地社区为未来做好规划。
什么是厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)周期?
厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)是热带太平洋海域的一种自然周期现象,其状态在厄尔尼诺、拉尼娜和正常状态之间交替变化。太平洋海域及大气中的热量转移驱动着ENSO周期的运行。这种周期性变化通常每隔两到七年发生一次,每个周期持续九到十二个月。厄尔尼诺和拉尼娜现象的影响主要集中在冬季,会扰乱全球范围内的天气模式。
正常情况
在正常情况下,太平洋水温的稳定维持着气候系统的平衡,信风持续从东向西吹拂,将暖表层水推向印度尼西亚和澳大利亚等国家。这些暖水汇聚在西太平洋暖池——地球上最温暖的大片海域——在那里加热上层空气,促使空气上升并形成云层和降雨,从而造就了西太平洋热带地区可预测的雨季。 随着暖水向西推进,冷水在东太平洋上升至海面;较冷的海面阻止了上层空气上升并形成云层,从而造就了秘鲁和智利北部等国家的干燥气候和沙漠。
当太平洋风力与海温之间的正常平衡发生变化时,气候条件便可能转向ENSO周期的厄尔尼诺或拉尼娜阶段。太平洋风力和海温的变化会相互影响,这意味着一旦平衡被打破,变化就会被放大。例如,如果信风减弱或增强,或者暖水在太平洋盆地内的分布发生变化,这些变化都可能引发连锁反应,从而将气候系统推向厄尔尼诺或拉尼娜状态。
厄尔尼诺
厄尔尼诺现象会导致全球气温升高,并增加美国、南美洲和非洲部分地区出现强降水的可能性,同时加剧澳大利亚、印度尼西亚、南亚以及非洲和南美洲其他地区的干旱。厄尔尼诺现象通常会抑制大西洋地区的飓风活动,同时增加东北太平洋地区的飓风活动。
在厄尔尼诺阶段,西太平洋与东太平洋之间的常规温度差异会缩小。这可能是因为信风减弱或转向,也可能是因为海水温度的变化导致信风减弱。当这种平衡发生变化时,太平洋上空的气压梯度也会下降,从而使信风进一步减弱。
随着信风减弱,通常积聚在西太平洋的暖水向东扩散,并在美洲附近的东太平洋形成暖水团。这种变化导致上层空气变暖,减少了冷水上涌,并扰乱了正常的洋流,从而改变了大气环流,使风暴和降雨在比平时更东侧的区域形成。结果,秘鲁和厄瓜多尔等地变得更加湿润,而印度尼西亚和澳大利亚等地区则变得更加干燥。 在北美,厄尔尼诺现象期间喷射气流向南偏移,将更多风暴引导至美国南部,而美国北部则变得更温暖、更干燥。
随着厄尔尼诺现象的持续,向东扩散的暖水逐渐消耗了西太平洋储存的热量,从而削弱了维持厄尔尼诺现象的环流模式,使该系统逐渐回归中性状态或转为拉尼娜现象。
拉尼娜
拉尼娜现象会增加许多地区降水增多的可能性,包括东南亚、澳大利亚、南美部分地区以及美国,同时也会导致大西洋盆地的飓风活动加剧且强度增大。
当信风强度超过正常水平,或东太平洋出现异常寒冷的水体时,拉尼娜现象便可能形成。这会加剧温暖的西太平洋与寒冷的东太平洋之间的海水温差,从而在海洋上空形成更高的大气压。 这些更强的信风会增强东太平洋的冷水上涌,并将暖表层水推向更西侧,这些暖水在西太平洋最外缘积聚,加热上方的空气,并改变大气环流,导致风暴和降雨在更西侧形成。
在拉尼娜现象期间,比正常更强的风将暖水推向极西,导致温暖的西太平洋与寒冷的东太平洋之间的温度差异最终达到峰值,从而削弱了风力,使积聚的暖水开始向东回流,使该系统逐渐转向中性状态或厄尔尼诺状态。
气候变化背景下厄尔尼诺和拉尼娜现象的全球影响
气候变化似乎并未改变厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的运作机制或其周期的时序;它只是放大了其影响,而这些影响取决于大气和海洋温度。随着全球气温上升,海洋变暖,大气中含水量增加,从而导致湿度升高和蒸发加剧。海洋温度的升高意味着,如今的厄尔尼诺现象是在原本就已变暖的水域基础上形成的,这可能会加剧厄尔尼诺和拉尼娜现象原本就会引发的干旱、强降水和飓风。
气候变化也在重塑海洋热量的分布格局:风向和洋流的变化将过剩的热量输送到某些地区,而融水和区域性降温则使其他地区相对变冷。 这些更为显著的温度差异扰乱了信风和洋流,进而影响了ENSO所影响的天气模式,导致在厄尔尼诺和拉尼娜事件期间出现更极端的天气状况,例如更严重的干旱、更猛烈的降雨和洪水、更强烈的风暴,以及全球气温和降水模式更显著的变化。
厄尔尼诺现象的全球影响
- 秘鲁、厄瓜多尔、美国南部和东非的降水量增加。
- 印度尼西亚、巴布亚新几内亚、澳大利亚、南部非洲以及南美洲北部变得更加干燥。
- 全球气温普遍上升,其中澳大利亚、东南亚和北美西部地区的升温尤为显著。
这张地图显示了厄尔尼诺现象导致哪些地区的天气比往常更潮湿或更干燥。
“拉尼娜”现象的全球影响
- 印度尼西亚、巴布亚新几内亚、澳大利亚北部、美国北部、加拿大、东非以及东南亚部分地区将变得更加潮湿。
- 秘鲁、厄瓜多尔、智利、美国南部、南美洲南部和南部非洲将变得更加干燥。
- 美国南部、南美洲和澳大利亚的部分地区气温升高。
- 大西洋盆地的飓风活动正在加剧。
这张地图显示了拉尼娜现象导致哪些地区的天气比往常更湿润或更干燥。
ENSO的未来
截至2026年,全球气温较工业革命前平均水平上升了约1.5℃,而在赤道附近的ENSO监测区域,太平洋水温升高了约2℃。这种额外的热量与ENSO相互作用,使得该周期的每次波动都产生了更深远的影响。
气温升高可能导致降雨模式发生急剧变化,从而引发西太平洋国家出现严重干旱、东太平洋国家遭遇洪水,并创下新的全球高温纪录。一些预测显示,2026-2027年出现“超级”或极端厄尔尼诺现象的可能性很高。 超级厄尔尼诺事件曾发生于1972–73年、1982–83年和1997–98年,其中1997–98年的那次不仅导致全球气温创下纪录,还引发了大范围的干旱、洪水和火灾。 气候模型曾准确预测,2015–16年的厄尔尼诺现象强度可能达到类似水平。当时,2014年和2015年已成为有记录以来最热的年份,太平洋正以史无前例的速度变暖,而此次厄尔尼诺现象正是在这种本已动荡且受气候驱动的天气模式背景下发生的。
随着地球持续变暖,ENSO的历史周期预计将保持不变,但其影响可能会变得更加极端。厄尔尼诺和拉尼娜现象不再仅在最强阶段引发重大扰动,而是可能日益加剧全球范围内的风暴、干旱和洪水,使ENSO成为全球气候风险的反复出现源。
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