杨方配资科普看台丨海气联动的奥秘：厄尔尼诺如何影响全球气候？

专题：140年最强厄尔尼诺如何影响大宗商品

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　　中国气象局

　　据国家气候中心预测，5月将进入厄尔尼诺状态，并于夏秋季形成一次中等及以上强度的厄尔尼诺事件，此次厄尔尼诺事件将至少持续至今年年底。

　　本期科普看台从科学视角出发，分析厄尔尼诺成因、触发机制，以及对农业、能源、交通等行业的影响。以期通过数据案例和科学解读，帮助读者科学认识这一气候现象，理解极端天气背后的科学逻辑，并反映全球协同应对的努力，为科学防灾减灾提供参考。

　　远洋的脉动

　　赤道太平洋，这片横亘地球近半周长的辽阔水域，以无垠的洋面迎受太阳辐射。在正常年景，赤道信风自东向西吹拂，将表层暖水源源不断地输送至西太平洋，形成的“暖池”是全球海洋最温暖的地方。暖池堆积的海水导致西太平洋海平面比东太平洋高出数十厘米。这是热带太平洋的年平均态——一个西暖东冷、西高东低的相对稳定格局。

　　然而，每2至7年，这种稳定状态便会被打破。信风减弱，暖池的海水向东回流，赤道中东太平洋海表温度持续异常升高——厄尔尼诺降临了。

　　暖水与信风

　　气象学家如何确认厄尔尼诺的到来？一个明确的标尺：赤道太平洋中东部，即从国际日期变更线附近到南美以西的辽阔海域，被称为Nino3.4区——当这里的平均海温较常年偏高0.5℃以上，且至少持续5个月以上，一次厄尔尼诺事件方可确认。

　　随着研究的深入，科学家进一步发现，厄尔尼诺并不总是同一副面孔。依据每次事件中海温最强增暖中心的位置，有学者将厄尔尼诺分为两种形态：暖中心偏在赤道东太平洋的传统事件，称为东部型厄尔尼诺；暖中心位于赤道中太平洋的，称为中部型厄尔尼诺。

　　而厄尔尼诺，本质上是海洋与大气的一场双向耦合。早在1969年，挪威气象学家皮耶克尼斯首次用简洁的物理链条解释了这一机制。赤道东太平洋海温升高，东西向海温梯度减小，驱动信风的动力随之减弱；信风减弱又抑制了东太平洋的次表层冷水上翻，使表层海温进一步升高。这是一个推动东太平洋不断升温的正反馈回路。但这一机制只能解释升温，无法解释循环。

　　为何厄尔尼诺事件终会衰减，为何大海会有节奏地摆动？答案，藏在海洋内部更缓慢的记忆中。学者们后来发现，海洋内部的赤道波动提供了关键的信号记忆与延迟响应。温暖的开尔文波沿赤道向东传播，遇到东边界反射后，转化为向西的罗斯贝波返回；这些波动在东西边界之间往复，载着海洋温跃层的起伏信息，决定了暖事件何时到达顶峰，何时走向衰减。热带太平洋就像一个巨大的热容器，缓慢充电，而后释放。一次完整的充电与放电，构成了一个厄尔尼诺事件的生命史。

　　要更精细地描述这一过程，科学家借助海洋混合层热收支方程，将海温变化分解为几项物理过程。其中，温跃层反馈是最主要的增温引擎——次表层积累的暖水通过上升流进入表层，直接推升海温；纬向平流反馈则在位相转换中扮演关键角色——当表层洋流从正异常转向负异常，厄尔尼诺事件便开始瓦解。东部型事件以温跃层反馈为主导，中部型事件中纬向平流反馈的贡献相对更大。而厄尔尼诺之所以可被预测，根源在于海洋拥有比大气慢得多的记忆。赤道太平洋西部温跃层的异常和西风距平的变化，是最重要的前期信号。

制图：黄琬婷

　　时间的错位

　　厄尔尼诺对中国气候的影响，与季节有密切的关系。事件发展的当年春夏，厄尔尼诺信号尚弱，西北太平洋副热带高压（以下简称“副高”）尚不够强大，容易偏东偏弱，导致副高引导的水汽输送条件不佳，全国大范围降水偏少的概率较大；而进入当年秋冬季至次年春季，全国气温容易偏高。

　　真正的戏码集中在次年夏季。此时，赤道中东太平洋的海温异常虽在衰减，但其前期异常影响的滞后效应却达到了顶峰。核心角色是菲律宾以东洋面上的反气旋环流。它由冬季厄尔尼诺达到盛期时的中东太平洋异常对流加热所激发，又因厄尔尼诺期间印度洋的滞后增暖而得以从冬春季持续至次年夏季，驱动副高增强、较常年西伸，脊线位置偏南。

　　在东部型厄尔尼诺的次年夏季，东亚—太平洋上空的大气波动呈“正—负—正”的遥相关波列，副高偏强，其西侧引导的西南气流像一条宽阔的输送带，将来自西北太平洋和南海的水汽源源不断输送至长江流域。与此同时，中高纬度欧亚大陆上环流经向度加大，阻塞高压活跃，其东侧强劲的偏北气流，引导极地冷空气南下，南北冷暖气流在中国东部交汇，致使长江流域降水偏多，容易发生洪涝灾害。而对于中部型厄尔尼诺，其次年夏季的反气旋位置偏北，导致雨带主要在长江以北地区，影响范围相对较小。

　　厄尔尼诺是混沌气候系统中一种沉稳的节律。它提醒我们，在这个复杂的星球上，海洋从不独语，大气必有回响，遥远的赤道信号终将穿越半球阻隔，抵达陆地。（黄琬婷）

　　席卷全球的气候连锁反应

　　作为赤道中东太平洋海温异常增暖引发的自然现象，厄尔尼诺平均每2至7年发生一次，每次持续约9至12个月，其核心影响机制在于打破了海洋与大气之间长期形成的热量交换平衡。

　　然而，全球变暖并非均匀升温，大气温度每升高1℃ ，其持水能力增加约7%。在厄尔尼诺作用下，大气如同一块被过度烘烤的“超级海绵”，对天气过程产生强烈的放大效应。在上升气流活跃区域，这块“海绵”会释放出远超常年的水量，引发极端暴雨和洪涝；而在下沉气流控制区域，则会导致干旱加剧，野火风险陡增。

　　在全球变暖背景下，偏强厄尔尼诺将通过多重因素协同作用，间接对各类行业造成深远影响。在气候变暖引发的高温热浪频发的基础上，若叠加厄尔尼诺事件的影响，可能形成复合极端高温天气，其强度与影响范围都远大于单一气候因素引发的高温灾害。与此同时，全球变暖还会进一步增强水循环的强度与波动性，使得气候状态在“干”与“湿”之间的转换更频繁、剧烈和突然，一旦叠加厄尔尼诺事件，部分地区可能会增加旱涝急转风险。

　　在全球范围内，厄尔尼诺通常会给南美洲沿岸国家带来暴雨洪涝，而印度尼西亚、非洲东南部等地则会陷入严重干旱。对于我国而言，厄尔尼诺发展年一般会导致副高相对较弱，水汽输送条件差，长江中游地区容易出现干旱。而厄尔尼诺衰减年，副高明显增强，长江中下游降水增多。当然，厄尔尼诺仅是影响我国气候的重要因子之一，还有其他的因素，例如积雪、极冰、大气自身的变率等的作用会导致我国的气候异常出现复杂性。在实际预报业务中，不能单纯仅考虑厄尔尼诺，要从多因子协同影响的角度进行研判。

　　在年际尺度下，偏强的厄尔尼诺事件常常会与高温、干旱、极端降水及其复合事件共同对全球多个行业形成系统性冲击。

　　农业首当其冲。厄尔尼诺的发生通过改变关键产粮区的光、温、水等条件，导致全球粮食生产格局发生变化。南美洲西海岸的秘鲁、厄瓜多尔等地常因暴雨成灾波及农田；而东南亚、澳大利亚等传统产粮区则易因干旱导致作物减产。国际市场上，可可、食用油和大米等对气候敏感的大宗商品价格，往往会在厄尔尼诺年出现明显波动。秘鲁作为受厄尔尼诺影响最严重的国家之一，2023年就因其北部强降雨与洪水、南部干旱以及频繁火灾，导致渔业和种植业产量大幅下滑，经济陷入负增长。

　　能源系统则面临“供需双向挤压”的严峻考验。随着全球清洁能源转型加速，水电在许多国家能源结构中的占比不断提升，而厄尔尼诺引发的区域干旱会直接导致水电发电量锐减，对水电依赖型地区造成严重冲击。与此同时，极端高温天气又会大幅推升制冷用电需求，形成供需矛盾。2023年，巴西亚马孙地区遭遇极端干旱，多条河流水位降至历史低点，全国第四大水电站圣安东尼奥电站一度暂停运营，影响了当地居民的正常生活。

　　在交通运输方面，暴雨引发的洪水会冲毁道路桥梁，而干旱则会导致内河航运水位下降，其中巴拿马运河的通行能力受旱情影响尤为突出。据巴拿马运河管理局统计，2023年是运河区域自140多年有官方记录以来降水量第三少的年份。由于船只通行需要消耗大量淡水资源，运河每日通行船只数量锐减，不仅推高了全球海运价格，还对全球物流链造成了广泛影响。

　　值得特别关注的是，厄尔尼诺的影响具有明显的“滞后性”。厄尔尼诺对全球气温的最大推升效应，通常在其峰值出现后的半年到一年才会充分显现。

　　由于气候预测本身存在不确定性，厄尔尼诺的具体形成时间、强度和影响区域仍需持续的动态监测。面对这一全球挑战，各界需提前做好应对预案，携起手来，共同守护人类家园。（罗澜）

　　数看厄尔尼诺事件

　　厄尔尼诺是赤道中东太平洋海域海表温度异常升高的气候现象。在判定规则上，厄尔尼诺状态与事件有着清晰界定。国家气候中心主要对特定区域海温指数（区域平均的海温距平）进行监测，当指数3个月滑动平均的绝对值达到0.5℃，但持续时长不足5个月时，仅判定为厄尔尼诺状态；当指数3个月滑动平均的绝对值达到或超过0.5℃且持续至少5个月，则正式判定为一次厄尔尼诺事件。厄尔尼诺事件一般2至7年发生一次。当然，不同国际业务机构对厄尔尼诺的监测标准有一定差异。

　　从强度分级来看，当前国内气象业务用的国家标准中，以厄尔尼诺事件峰值强度绝对值分为四个级别：0.5℃至1.3℃为弱事件、1.3℃至2.0℃为中等事件、2.0℃至2.5℃为强事件、2.5℃及以上为超强事件。

　　据国家气候中心历史监测资料，1951年以来共发生22次厄尔尼诺事件，其中有3次为超强级别（1次强事件，8次中等事件，10次弱事件）。分别是1982年4月至1983年6月，海水温度比常年偏高的峰值为2.7℃；1997年4月至1998年4月，峰值为2.7℃；2014年10月至2016年4月，峰值2.8℃，这也是迄今强度最高的一次厄尔尼诺事件。

　　历史数据印证厄尔尼诺对我国气候有着显著影响，但是由于我国所处的地理位置及地形地势的复杂性，厄尔尼诺不是唯一的影响因子。因此每次厄尔尼诺事件发生，我国出现的天气气候特征都不完全一样，呈现多样性和复杂性。我们既要高度重视厄尔尼诺可能造成的显著影响，又要科学对待其影响的复杂性，紧密监测并滚动预测，提前做好应对预案，提高防灾减灾能力。（苏杰西）