圣嬰-南方震蕩是發(fā)生在橫跨赤道附近太平洋的一種準(zhǔn)周期氣候類型,大約每5年發(fā)生一次。南方震蕩是指東太平洋赤道區(qū)域海面溫度(圣嬰事件時變暖,反圣嬰事件時變冷)和西太平洋赤道區(qū)域的海面上氣壓的變動。
這兩種變動是相互聯(lián)系的:東太平洋的暖洋階段,即圣嬰,伴隨著西太平洋的高海面氣壓;東太平洋的變冷階段,即反圣嬰,伴隨著西太平洋的低海面氣壓。導(dǎo)致這種變動的機(jī)制仍在研究中。
這種氣候類型變動的極端時期,即圣嬰和反圣嬰事件,會在世界很多區(qū)域引起極端的天氣(比如洪水和干旱)。依靠農(nóng)業(yè)和漁業(yè)的開發(fā)中國家,特別是太平洋沿岸的國家,所受影響最大。圣嬰-南方震蕩比較流行的稱呼常常省略為圣嬰。圣嬰是西班牙語,意指“小男孩”,指的是圣子耶穌,因為南美太平洋的變暖時期通常都在圣誕節(jié)附近。
命名早期學(xué)者以為兩現(xiàn)象各自獨(dú)立,但近年來的研究漸漸闡明其關(guān)系是一體的兩面,故以圣嬰-南方震蕩現(xiàn)象稱之,學(xué)界一般通用縮寫ENSO。
圣嬰事件海水變暖的范圍主要為太平洋東部與中部的熱帶海洋的海水溫度異常地持續(xù)變暖,使整個世界氣候模式發(fā)生變化,造成一些地區(qū)干旱而另一些地區(qū)又降雨量過多。其出現(xiàn)頻率并不規(guī)則,但平均約每4年發(fā)生一次。
基本上,如果現(xiàn)象持續(xù)期少于五個月,會稱為圣嬰;如果持續(xù)期是五個月或以上,便會稱為圣嬰事件。
南方震蕩南方震蕩為圣嬰現(xiàn)象在大氣的對應(yīng)關(guān)系,不過早期學(xué)者并不了解這點(diǎn)。所謂的“濤動”(oscillation)是指赤道附近太平洋東西處之氣壓變化,最早由英國氣象學(xué)家沃克(Gilbert Walker)于20世紀(jì)初期發(fā)現(xiàn)并提出。
南方震蕩的強(qiáng)度由所謂的“南方震蕩指數(shù)”(英語:Southern Oscillation Index,SOI)評估之,也就是選定大溪地與澳洲達(dá)爾文兩地作為東、西太平洋的代表地,指數(shù)指出了兩地之氣壓差距。
當(dāng)圣嬰現(xiàn)象時其值為負(fù),意指大溪地(東)氣壓低于達(dá)爾文(西)。
成因ENSO形成的原因,科學(xué)界有多種觀點(diǎn),比較普遍的看法是:在正常狀況下,北半球赤道附近吹東北信風(fēng),南半球赤道附近吹東南信風(fēng)。信風(fēng)帶動海水自東向西流動,分別形成北赤道洋流和南赤道暖流。從赤道東太平洋流出的海水,靠海洋底部的涌升流補(bǔ)充,由于底層海水溫度較低,因此使表面水溫低于四周,形成東西部海溫差。但是,一旦東風(fēng)減弱,甚至變?yōu)槲黠L(fēng)時,赤道東太平洋地區(qū)的冷水上翻減少或停止,海水溫度就升高,形成大范圍的海水溫度異常增暖。而突然增強(qiáng)的這股暖流沿著厄瓜多海岸南侵,使海水溫度劇升,冷水魚群因而大量死亡,海鳥因找不到食物而紛紛離去,漁場頓時失去生機(jī),使沿岸國家遭到巨大損失。1
ENSO形成的前兆包括:
①印度洋、印尼與澳洲氣壓上升;
②大溪地和太平洋中央、東面的海面氣壓下降;
③南太平洋的信風(fēng)減弱或往東面吹;
④秘魯附近的暖空氣上升,令當(dāng)?shù)厣衬掠辏?/p>
⑤暖空氣由太平洋西岸擴(kuò)散至印度洋與太平洋東面。同時它令東面較干燥和有干旱的地方降雨。;
⑥西太平洋爆發(fā)西風(fēng),能量由海洋由西向東傳遞,可看到斜溫層深度的波動變化;
影響ENSO規(guī)模顯著的年分:1790-1794、1828、1876-1877、1891、1925-1926、1982-1983、1997-1998、2014-2016。
近年、但規(guī)模較小的年分:1986-1987、1991-1994、2002、2004、2006、2009-2010。
1982年4月至1983年7月的ENSO現(xiàn)象,是幾個世紀(jì)來最嚴(yán)重的一次之一,太平洋東部至中部水面溫度比正常高出約4至5℃,造成全世界1300~1500人喪生,經(jīng)濟(jì)損失近百億美元。
1986年至1987年的ENSO現(xiàn)象,使赤道中、東太平洋海水表面水溫比常年平均溫度偏高2℃左右;同時,熱帶地區(qū)的大氣環(huán)流也相應(yīng)地出現(xiàn)異常,熱帶及其他地區(qū)的天氣出現(xiàn)異常變化;南美洲的秘魯北部、中部地區(qū)暴雨成災(zāi);哥倫比亞境內(nèi)的亞馬孫河河水猛漲,造成河堤多次決口;巴西東北部少雨干旱,西部地區(qū)炎熱;澳大利亞東部及沿海地區(qū)雨水明顯減少;中國華南地區(qū)、南亞至非洲北部大范圍地區(qū)均少雨干旱。
1990年初又發(fā)生ENSO前兆現(xiàn)象。這年1月,太平洋中部海域水面溫度高于往年,除赤道海域水面溫度比往年高出0.5℃外,國際換日線以西的海域水面溫度也比往年高出將近1℃;接近海面的28℃的暖水層比往年淺10公尺左右;南美洲太平洋沿岸水域的水位比平時上漲15~30公分。
1997年至1998年的ENSO現(xiàn)象,亦是幾個世紀(jì)來最嚴(yán)重的一次之一,太平洋東部至中部水面溫度比正常高出約3至4℃,美洲地區(qū)有持續(xù)暴雨,東南亞地區(qū)則持續(xù)干旱并發(fā)生大規(guī)模的森林大火。這次圣嬰現(xiàn)象緊接1991-1994年發(fā)生,頻密程度罕見。
同時,ENSO帶動的溫暖海水,影響魚類的成群移動,破壞珊瑚礁的生長。
特別的是,在圣嬰現(xiàn)象發(fā)生當(dāng)年,容易在西北太平洋和東北太平洋形成威力強(qiáng)大的臺風(fēng)和颶風(fēng)。例如:1997年太平洋臺風(fēng)季當(dāng)年就曾出現(xiàn)十個威力達(dá)到等級最高的五級臺風(fēng),在1997年太平洋颶風(fēng)季也出現(xiàn)兩個等級最高的五級颶風(fēng)分別是:颶風(fēng)琳達(dá)和颶風(fēng)圭勒摩。
2002年太平洋颶風(fēng)季三個等級最高颶風(fēng)和2009年太平洋臺風(fēng)季四個等級最高的五級臺風(fēng)。以及2015年太平洋颶風(fēng)季威力超過1997年琳達(dá)颶風(fēng)的:颶風(fēng)帕翠莎。
ENSO和全球暖化在過去的幾十年中,圣嬰事件的數(shù)目有所增加,而反圣嬰事件的數(shù)目卻在減少。我們可能還需要觀察ENSO更長的時間以發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定的變化,我們還不清楚這到底是隨機(jī)的波動,或是ENSO的正常變化規(guī)律,還是由走向全球暖化的全球氣候變化所導(dǎo)致。
對歷史數(shù)據(jù)的研究表明,最近的圣嬰的變化很可能和全球暖化有關(guān)。比如,一個最近的研究顯示,即使減去十年際變化率的正影響后再看ENSO的趨勢,觀測數(shù)據(jù)中的ENSO變率的幅度仍然顯示在增加,在過去50年里最大增加了60%。
如今還不是很確定ENSO在將來會如何變化,不同的模式得出了不同的預(yù)測結(jié)果。可能觀測到的更強(qiáng)更頻繁的圣嬰事件只是發(fā)生在全球暖化的早期階段,然后(比如在海洋低層也變暖后),圣嬰將可能變得要弱些。也有可能,影響ENSO的各種因素的最后效果被最終相互抵消。要想更好的預(yù)測ENSO的將來變化還需要更多的研究。ENSO被認(rèn)為是地球氣候的一個潛在的臨界元素(tipping element)。
本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:
郭亮 - 副教授 - 中國海洋大學(xué)