【解析】冷静看待持续的厄尔尼诺“热”

  厄尔尼诺“热”不断升级

  厄尔尼诺(El Nino)是热带中东太平洋海表温度持续异常增暖的现象,其名字为西班牙语,原意是“圣婴”,因其最早被南美秘鲁沿岸的渔民发现、并经常在圣诞节前后达到最强而得名。厄尔尼诺常与在热带东印度洋至热带东太平洋上空大气气压场中反位相变化的南方涛动(Southern Oscillation)现象同时发生,因此常并称为ENSO。实际上,ENSO的概念有更广泛的含义,包含厄尔尼诺(热带中东太平洋持续异常增暖的暖位相状态)和拉尼娜(热带中东太平洋持续异常变冷的冷位相状态)这两类事件。而现在,厄尔尼诺已经成为ENSO的代称,是热带太平洋地区最重要的海洋-大气相互作用的耦合现象。

  

  大量观测显示,厄尔尼诺发生时,热带太平洋海-气系统不稳定能量集中释放,并通过遥相关作用可对全球气候异常产生深远影响。厄尔尼诺通常会引起东太平洋沿岸地区暴雨洪涝,西太平洋和印度洋广大地区高温少雨和干旱,对于环太平洋国家和地区的农业和渔业等都会产生巨大影响。据国家气候中心统计,自1951年以来,已经发生了13次厄尔尼诺事件,其中1972/73年、1982/83年、1997/98年的三次厄尔尼诺事件是最近半个多世纪以来影响最严重的强厄尔尼诺事件,均出现了全球大范围的极端干旱或洪涝灾害,经济损失巨大。我国东部、南部地区位于厄尔尼诺直接和间接影响区,厄尔尼诺事件也常常引起大范围、流域性旱涝灾害的发生。至今,人们对1997/98年厄尔尼诺事件引发的长江大洪水仍记忆犹新。

  正因为厄尔尼诺现象广泛而深刻的气候影响,在过去的半个世纪里,数以百计的科学家开展了持续的探讨,特别是像1982/83年和1997/98年这样的强事件,引发了全世界对于ENSO现象特征、机理和预报问题的广泛而深入研究,发表的文章不计其数,推动了对ENSO认知的飞跃发展。可以说,作为全球气候年际变率的最主要驱动力,ENSO研究的热度从未减退,而伴随着今年上半年热带太平洋海温异常的持续发展,这种ENSO“热”甚至比其代表的海温热来得更加迅猛。

  厄尔尼诺具有复杂性

  对ENSO现象的传统认识在新世纪头十年发生了根本性转变。在以往的观测和研究中,典型ENSO事件的海表温度正异常中心通常位于赤道东太平洋地区,与其伴随的西风和降水异常中心位于中太平洋地区。然而,自2000年以来的ENSO监测显示,海温异常中心发生了显著西移,这直接导致西风和降水异常中心向西移到西太平洋地区。目前,人们一般称传统ENSO为东太平洋型、冷舌型,或简称东部型,而愈发活跃的非典型ENSO可称为假厄尔尼诺、中太平洋型、暖池型,或简称中部型。

  这种ENSO活动中心的显著西移,彻底颠覆了以往人们对于ENSO特征和机理的大多数常识和传统认知。ENSO似乎不再是印象中那般“单纯”,越来越表现出复杂性。发生改变的不仅仅是ENSO典型空间型,ENSO强度、周期性、传播特征、位相不对称性以及大气-海洋遥相关型和气候影响等等方面都在改变,甚至在更为先进的高分辨率卫星的密切“注视”下,ENSO发展演变过程中也经常表现出中断和反复的特征。国际上最新研究显示,这可能是由于孕育在热带太平洋海-气系统中的内部年际尺度耦合模态发生了深刻变化。

  有关ENSO类型变化的研究和争论已持续近十年,国际上的相关成果不断涌现。例如,我国科学家注意到,在发展阶段,东部型ENSO倾向于在西北太平洋地区形成一个反气旋型异常环流,有利于中国南方多雨,而中部型则倾向于形成一个气旋型异常环流,导致中国南方少雨。但与之相比,更为复杂的情况是,中部型ENSO普遍偏弱、位相传播特征不清晰,在其发展过程中很可能会出现强度突然减弱或者中断、异常增暖中心位置的东西转换,甚至发生冷暖位相的反复等。这一方面说明ENSO类型多样化问题的科学价值,另一方面也反映出ENSO现象的复杂性和给气候预测带来的极大挑战。

  

  厄尔尼诺过程具有不确定性

  ENSO现象的复杂性直接决定了其发展演变的不确定性,进而增加了对ENSO现象进行预报的不确定性。

  在ENSO理论研究中,科学家对观测到的现象进行简化,建立了刻画ENSO演变的理论模型,这其中较为经典的是延迟振子模型和充电振子模型。两种模型(特别是后者)所蕴含的基本物理机制已被广泛应用于ENSO的模拟和预报。

  随着热带太平洋海-气观测、ENSO动力学理论和耦合气候模式的大发展,ENSO预报的方法论和技术也得到长足进步,到上世纪末,ENSO的预测能力有了极大的提高。例如,1997/98年的世纪厄尔尼诺事件,国际ENSO预报界基本抓住了那次大事件的发展演变,只是对于其强度以及发生和衰亡的时间节点把握得还不够理想。

  但本世纪以来,非典型的中部型厄尔尼诺的频繁出现,却使得ENSO预测效果大打折扣。有些人认为这在一定程度上是由于在过去的十几年中,不但没有出现超级厄尔尼诺事件,就连中等强度事件也难得一见。最近的统计表明,美国环境预报中心2000年以来的ENSO预测水平较之此前的二十年出现明显下降,其他受ENSO影响较大的国家和地区的预测水平也有类似的下降。

  尽管围绕非典型ENSO现象的物理机制问题,众说纷纭、莫衷一是,但有一点科学家们已形成了共识,即ENSO现象过于复杂,很难用简单有限的动力学框架进行统一描述。而且,热带太平洋以外强迫因素和随机过程的影响呈现多样化和非线性特征,各种影响结果交织在一起,无疑更增加了ENSO预报的不确定性。

  

  时隔17年,各国气象学者把目光聚焦到了从今年春季出现在热带太平洋上的海温持续增暖。人们按捺不住激动的心情,并倾注了巨大的期待,因为各方面的条件和迹象表明,热带西太平洋强劲的西风异常,很可能会催生出一次超级厄尔尼诺事件。世界上主要业务机构从年初以来持续给出的预测意见也极大增加了人们对于强ENSO事件暴发可能性的预期。

  然而,入夏以来,热带太平洋的海温并没有像人们预期的那样疯长,无论是赤道东太平洋的海洋温跃层,还是中西太平洋的西风异常,均显著萎缩、甚至消失,这直接导致了海表温度异常的波动反复和持续减弱。人们期待中的强厄尔尼诺事件到来的希望似乎正在减小。一些业务预报机构已经下调了夏季以后厄尔尼诺事件发生预期的级别。

  截至目前,最新的ENSO监测和预测信息仍旧不能排除一次厄尔尼诺事件发生的可能性,热带中西太平洋异常西风正在重新建立,海温异常和温跃层暖水异常已经有所恢复。

  今年以来发生在热带太平洋中一波三折的ENSO演变正使我们渐渐冷静下来,让我们认识到当前的气候监测预测能力仍十分有限,甚至难以准确判断一个正在发生的事件。更提醒我们要谨慎面对热带太平洋上的风云变化,时时本着客观科学的态度冷静对待,深入探究。不论接下来ENSO如何演变,相信我们对厄尔尼诺发生机制及其影响的理解终将会愈来愈深入。

   本文受全球变化研究国家重大科学研究计划(973计划)项目(2010CB950400)“亚洲区域海陆气相互作用机理及其在全球变化中的作用”资助。

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