1、厄尔尼诺现象对世界气候变化的影响摘要：厄尔尼诺（El Nino Phenomenon）又称厄尔尼诺海流，是太平洋赤道带大范围内海洋和大气相互作用后失去平衡而产生的一种气候现象，就是沃克环流圈东移造成的。厄尔尼诺现象对世界范围的气候变化有着极大的影响关键词：厄尔尼诺现象；形成；洋流；气候；影响1 厄尔尼诺现象的形成1.1 厄尔尼诺现象的定义厄尔尼诺（El Nino Phenomenon）又称厄尔尼诺海流，是太平洋赤道带大范围内海洋和大气相互作用后失去平衡而产生的一种气候现象，就是沃克环流圈东移造成的。正常情况下，热带太平洋区域的季风洋流是从美洲走向亚洲，使太平洋表面保持温暖，给印尼周围带来热带降
2、雨。但这种模式每 27 年被打乱一次，使风向和洋流发生逆转，太平洋表层的热流就转而向东走向美洲，随之便带走了热带降雨，出现所谓的“厄尔尼诺现象” 。 正常情况下，热带太平洋区域的季风洋流是从美洲走向亚洲，使太平洋表面保持温暖，给印尼周围带来热带降雨。但这种模式每 27 年被打乱一次，使风向和洋流发生逆转，太平洋表层的热流就转而向东走向美洲，随之便带走了热带降雨，出现所谓的“厄尔尼诺现象” 。1.2 厄尔尼诺现象的特征厄尔尼诺现象的基本特征是太平洋沿岸的海面水温异常升高，海水水位上涨，并形成一股暖流向南流动。它使原属冷水域的太平洋东部水域变成暖水域，结果引起海啸和暴风骤雨，造成一些地区干旱，另一
3、些地区又降雨过多的异常气候现象。 20 世纪 60 年代以后，随着观测手段的进步和科学的发展，人们发现厄尔尼诺现象不仅出现在南美等国沿海，而且遍及东太平洋沿赤道两侧的全部海域以及环太平洋国家；有些年份，甚至印度洋沿岸也会受到厄尔尼诺带来的气候异常的影响，发生一系列自然灾害。总的来看，它使南半球气候更加干热，使北半球气候更加寒冷潮湿。科学家对厄尔尼诺现象又提出了一些新的解释，即厄尔尼诺可能与海底地震 1，海水含盐量的变化，以及大气环流变化等有关。厄尔尼诺现象是周期性出现的，大约每隔 27 年出现一次。 1997 年 12 月份就出现了 20 世纪末最严重的一次厄尔尼诺现象。海水温度的上升常伴随着
4、赤道幅合带在南美西岸的异常南移，使本来在寒流影响下气候较为干旱的秘鲁中北部和厄瓜多尔西岸出现频繁的暴雨，造成水涝和泥石流灾害。厄尔尼诺现象的出现常使低纬度海水温度年际变幅达到峰值。不仅对低纬大气环流，甚至对全球气候的短期振动都具有重大影响 2。一百多年来，著名的厄尔尼诺年是：1891 年、1898 年、1925 年、1939 年1941 年、1953 年、1957 年1958 年、1965 年1966 年、1972 年1976 年、1982 年1983 年和 1997 年1998 年。19821983 年间出现的厄尔尼诺现象是本世纪以来最严重的一次，在全世界造成了大约 1500 人死亡和 80
5、 亿美元的财产损失。进入 90 年代以后，随着全球变暖，厄尔尼诺现象出现得越来越频繁。1.3 厄尔尼诺现象形成的原因太平洋的中央部分是北半球夏季气候变化的主要动力源。太平洋沿南美大陆西侧有一股北上的秘鲁寒流，其中一部分变成赤道海流向西移动，此时，沿赤道附近海域向西吹的季风使暖流向太平洋西侧积聚，而下层冷海水则在东侧涌升，使得太平洋西段菲律宾以南、新几内亚以北的海水温度升高，这一段海域被称为“赤道暖池” ，同纬度东段海温则相对较低。对应这两个海域上空的大气也存在温差，东边的温度低、气压高，冷空气下沉后向西流动；西边的温度高、气压低，热空气上升后转向东流，就在太平洋中部形成了一个海平面冷空气向西流
6、，高空热空气向东流的大气环流（沃克环流） ，这个环流在海平面附近就形成了东南信风。但有些时候，这个气压差会低于多年平均值，有时又会增大，这种大气变动现象被称为“南方涛动”。60 年代，气象学家发现厄尔尼诺和南方涛动密切相关：当东南亚季风区对流层高层异常强的东风急流通过高层北风越赤道气流向南输送东风动量，使得高层澳大利亚至中太平洋散度风东风以及澳大利亚上空的辐射金额下沉运动加强，导致澳大利亚底层冷空气堆积，使澳大利亚至东太平洋的维度热力对比和澳大利亚至太平洋辐散西风增强，通过低层南风越赤道气流向北输送西风动量，抑制赤道太平洋偏东信风，从而使太平洋沃克环流出现异常，导致厄尔尼诺的发生 3。1.4
7、厄尔尼诺的探索近年来，科学家对厄尔尼诺现象又提出了一些新的解释，即厄尔尼诺可能与海底地震，海水含盐量的变化，以及大气环流变化等有关。由于科技的发展和世界各国的重视，科学家们对厄尔尼诺现象通过采取一系列预报模型，海洋观测和卫星侦察，海洋大气偶合等科研活动，深化了对这种气候异常现象的认识。首先认识到厄尔尼诺现象出现的物理过程是海洋和大气相互作用的结果，即海洋温度的变化与大气相关联。所以在 80 年代后，科学家们把厄尔尼诺现象称之为“安索” （enso）现象。其次是热带海洋的增温不仅发生在南美智利海域，而且也发生在东太平洋和西太平洋。它无论发生在哪时，都会迅速地导致全球气候的明显异常，它是气候变异的
8、最强信号，所以会导致全球许多地区出现严重的干旱和水灾等自然灾害。当厄尔尼诺现象发生时， 遍及整个中、东以及太平洋海域，表面水温正距平高达 3以上，海温的强烈上升造成水中浮游生物大量减少，秘鲁的渔业生产受到打击，同时造成厄瓜多尔等赤道太平洋地区发生洪涝或干旱灾害，这样的厄尔尼诺现象称为厄尔尼诺事件。一般认为海温连续三个月正距平在 0.5以上，即可认为是一次厄尔尼诺事件。相反，如果南美沿岸海温连续三个月负距平在 0.5以上，则认为是反厄尔尼诺事件，又称拉尼娜事件。当前据气象学家的研究普遍认为：厄尔尼诺事件的发生对全球不少地区的气候灾害有预兆意义，所以对它的监测已成为气候监测中一项重要的内容。2 厄
9、尔尼诺现象对中国气候的影响2.1 干旱和洪涝我国是典型的大陆性季风气候国家，降水主要集中在西南和东南季风盛行的夏季。来自海洋的暖湿气流可以深入到内陆地区，产生丰沛的降水。我国东部的雨带具有明显的季节性和向北推移的特点。一般情况下，5 月，副热带高气压带的位置偏南，我国雨带维持在华南地区；6 月中旬到 7 月，副热带高气压带向北推移，跳到长江流域，长江中下游地区出现大范围持续多雨天气，这就是著名的江淮梅雨；7 月中旬，副热带高气压带再次北跳，雨带移到黄河流域，长江中下游处于副热带高气压带控制下，进入伏旱期；8 月中旬，副热带高气压带达到最北的位置，东北、华北、河套进入雨季。8 月下旬副热带高压开
10、始向南撤退，东部地区的雨季相继结束。由此可见，副热带高压对我国气候起着举足轻重的作用。如果副热带高气压带在一个地方停留的时间过长或者过短，比常年偏强或者偏弱，都会造成我国东部地区旱涝异常 3。厄尔尼诺年的夏季，由于赤道东太平洋海温升高、哈得来环流加强，导至太平洋副热带高压强度增强；但西太平洋海温降低，大气对流活动减弱，却使副热带高气压带位置偏南。研究表明，西太平洋副热带高气压带对厄尔尼诺的响应要落后几个月，因而往往厄尔尼诺发生第二年这种相关关系更加显著一些。另外，受环流形势的影响，冷空气活动比较偏南，加之夏季风偏弱，暖湿气流北上势力不强，因此冷暖空气交汇产生的季风雨带也随之偏南，从而使长江中下
11、游地区多雨以至发生洪涝，黄河及华北一带少雨并形成干旱。据历史数据统计，近 50 年来的大多数厄尔尼诺年中国夏季主要雨带都出现在淮河以南地区。比如 1969 年长江中下游梅雨持续时间较长，6 月下旬至 7 月中旬多次出现大雨或暴雨，发生严重洪涝。1983 年夏季，长江流域梅雨强度与 1969 年相当，部分地区降水量比常年偏多 5 成到一倍半。强厄尔尼诺的 1997 年，夏季主要多雨带出现了长江以南地区，而北方出现了持续高温少雨天气，为 50 年来最干旱的年份之一。长期干旱使得水资源严重减少，黄河下游发生了累计 220 多天的断流事件。1998 年受到厄尔尼诺的滞后影响，加之其他因素的综合作用，使
12、长江流域发生了本世纪以来仅次于 1954 年来的特大洪水 46。此外，研究表明，在厄尔尼诺的秋冬季，我国东部容易出现北少南多的降水分布型。即北方大部地区降水比常年偏少，南方大部地区降水比常年偏多据气象历史资料显示，在 75%的厄尔尼诺年内，我国夏季雨带位置常在江淮流域。受厄尔尼诺影响，我国长江以南的降雨带会比常年偏多；而随之带来的是厄尔尼诺现象发生后的次年，南方易出现洪涝。近百年来发生在我国的严重洪水，如 1931 年、1954 年和 1998 年，都发生在厄尔尼诺年的次年 3、7 。 我国 1998 年夏季长江流域的特大暴雨洪涝与 19971998 年厄尔尼诺现象密切相关。当年厄尔尼诺强大的
13、影响力一直从 1997 年上半年续待至 1998 年上半年。98 年全球年平均气温达到 14.5，创下有现代气象记载以来的最高纪录；而我国那年也遭遇了历史罕见的特大洪水，那一年被称为 20 世纪最强烈的厄尔尼诺现象 8。2.2 暖冬冬季，亚洲大陆受强大的西伯利亚冷高压控制，而海洋上相对暖和得多，气压相对较低，空气从高压部分流到低压部分，从大陆流向海洋，因而我国大部盛行来自高纬度的西北气流，常有寒潮和冷空气天气过境，气候寒冷而干燥。冬季风的强弱是导致我国冬季冷暖的直接原因。研究表明，厄尔尼诺发生年的冬季，东亚极锋锋区位置往往较常年偏北，冷空气活动也偏北、偏弱，而南方暖气团势力相对较强。19871
14、996 年，黄河下游地区凌汛斯气温持续偏高，是 1950 年以来最暖的十年，由于气温较常年偏高，导致了下游凌情较常年明显减轻。分析表明，造成暖冬的主要原因是亚洲地区冬季极涡面积小而深厚，中纬度地区盛行纬向环流，东亚槽偏东偏弱，影响下游地区的强冷空气偏少，西太平洋副热带高压偏强，并受厄尔尼诺事件频繁发生所影响。有关研究指出，东南亚气候变化与赤道东太平洋和北太平洋重要洋流区的海表温度有着密切的邀相关。资料和统计结果表明，在19511952、 19531954、 19571959、19631964、 19651966、19691970、19721773、19761977、19821983、19861
15、988、19911992.、 19931994、19941995 的厄尔尼诺时间中，除 19691970 年外，其余 12 次黄河下游地区气温均较常年偏高，1990 年以后的几次厄尔尼诺事件，部分地区冬季气温更是偏高 27。因此 可以看出厄尔尼诺事件与黄河中下游地区暖冬现象有着密切的联系 9。2.3 东北冷夏厄尔尼诺与我国东北夏季温度也有一定的关系。统计表明，在厄尔尼诺年的夏季，我国东北地区冷空气活动势力往往加强，导至我国东北夏季气温异常偏低，形成低温冷害，造成粮食减产。1951 年以来，东北地区曾多次出现夏季低温冷害，特别是1954、1957、1969、1972、1976 等均为范围较大的严
16、重低温冷害年，除了 1954 年为拉尼娜事件外，其余都是厄尔尼诺年 11。2.4 热带风暴偏少西北太平洋和南海是全球热带水域上生成热带气旋最多、发展最强的地区，我国也是受热带气旋影响最大的国家之一。热带风暴伴随着狂风暴雨常常给我国东南沿海地区造成严重灾害，给人们的生命财产造成重大损失，但是在我国南方伏旱季节，它又是南方降水的重要来源。西北太平洋大部分热带气旋都是热带辐合带的低云或者云团发展起来的，而在厄尔尼诺年赤道东太平洋变暖时，热带西北太平洋则变冷，大气稳定度增加，不利于积云对流在热带太平洋地区的发展，热带风暴和台风的数量也就相应的会减少，登陆我国的数量也会比常年偏少。从近 50 多年的统计
17、情况来看，西北太平洋平均每年有 29 个热带气旋发展成热带风暴或者台风，其中平均有 7 个左右在我国沿海登陆。而在大多数厄尔尼诺年，热带风暴和台风有2026 个，登陆数仅为 35 个，比多年平均明显偏少 12。2.5 其他灾害20 世纪 80 年代以来华北平原或其局部地区的 67 次棉铃虫大发生，就有 56 次（如，1982 年、1986 年、19921993 年、1995 年、1997 年）是发生在厄尔尼诺事件发生后的当年或次年的；华北平原的鼠害在 1982 年、1986 年、1993 年（局部地区在 1997 年）前后的大发生也与厄尔尼诺事件的发生密切相关。1982-1983 年的强厄尔尼
18、诺年之后，全国农牧区相继发生了特大鼠害，南方稻飞虱、棉红铃虫也打发生。1991 年、19931994 年的两个厄尔尼诺年之后，我国大范围内发生了特大病虫害（如棉铃虫、稻飞虱、麦蚜、小麦条锈病、飞蝗）和鼠害。19051959 年间，黄淮地区 14 次东亚飞蝗的大发生，有 10 次出现在厄尔尼诺事件发生的次年或次次年。19941995 年天津地区飞蝗及内蒙古多伦地区草蝗的发生，也正是出现在 1993-1994 年的厄尔尼诺年之后。1997 年发生了 20 世纪最为强烈的厄尔尼诺事件，1997 年 4 月，河南、河北、安徽、湖北等省出现了严重的病虫害，稻飞虱在江淮及长江中下游稻区大面积爆发，麦类赤霉
19、病和白粉病、蚕豆赤斑病大流行。1997 年秋，河南省蝗区、黄河滩的残蝗密度剧增，河北省黄骅南大港、沧县等蝗区出现了每亩达 400500 头以上的秋蝗高密度田块。1998 年 67 月，河北白洋淀地区发生高密度蝗灾；新疆伊犁、阿尔泰地区大面积暴发蝗灾， 、金伊犁地区就形成长约 150km、宽约 50km 的高密度蝗虫带；山东省发生大面积蝗灾，高密度蝗虫面积达 50 多万 hm，河南、安徽也发生了蝗灾；青海、重庆发生了特大森林虫害；辽宁水稻象甲虫、鼠害严重。1997 年和 1998 年的生物灾害验证了生物灾害 ENSO 成因说 12。3 厄尔尼诺现象对世界其他区域气候的影响3.1 对美洲的影响在南
20、美洲的厄瓜多尔、秘鲁等西班牙语系的国家，每隔几年，从 10 月至第二年的 3 月便会出现一股沿海岸南移的暖流，使表层海水温度明显升高。南美洲的太平洋东岸本来盛行的是秘鲁寒流，随着寒流移动的鱼群使秘鲁渔场成为世界四大渔场之一，但这股暖流一出现，性喜冷水的鱼类就会大量死亡，使渔民们遭受灭顶之灾。当厄尔尼诺现象发生时，大范围的海水温度可比常年高出 36 13。太平洋广大水域的水温升高，改变了传统的赤道洋流和东南信风，导致全球性的气候反常。在厄尔尼诺期间，太平洋高压比正常情况加强，其北部增强的西风又使阿留神低压进一步加深，加拿大和美国西部高压脊发展，盛行暖的西南气流，使这一带形成暖冬，而极地冷气团则沿
21、着脊前的偏北气流侵入美国东部造成严寒天气。1973 年初，加拿大南部异常暖冬，3 月底整个大湖区冰冻全部融化，是 1959 年通航以来航运开始最早的年份。198283 年冬季，加拿大南部和美国北部平均气温较常年偏高 25摄氏度，12 月许多测站打破了最高温度的记录。198687 年冬季，加拿大西部气温偏高 26摄氏度，出现多年少见的温暖少雪天气。199495 年冬季，美国大部偏高 25 摄氏度，北部和东部优 250 个测站创同期高温纪录，致使寒冬时节仍温暖如春。而在厄尔尼诺结束后的 1983 年 12 月，赤道中、东太平洋转入了冷相位特征，加拿大中部和美国中北部气温明显较常年偏低，美国中部 1
22、2 月气温为 50 年最低值，许多地区成为多世纪以来的最低值。在两次厄尔尼诺之间的 1993、94 年冬季，美国暴风雪频繁，中部和东北部经历了近 25 年来最严寒的动机，近百个城市出现创记录的低温，五大湖面出现了 1978年以来最严重的解封 13。从相关数据分析得出，厄尔尼诺年与拉尼娜年美国冬季气温情况有明显的差异，厄尔尼诺年美国北部气温明显偏高，南部气温偏低。3.2 对非洲的影响南部非洲也是易受影响的地区，往往在厄尔尼诺年形成干旱。19691970、197273 年、198283 等年的厄尔尼诺事件中，南非南部都发生了严重的干旱。1987 年不同程度的干旱涉及了撒哈拉以南的津巴布韦、南非、肯
23、尼亚等 45 个国家。在 2002 年的厄尔尼诺事件中，南非再次遭遇旱灾，整个夏粮区的播种工作几乎陷于停顿。但 1997、98 年的厄尔尼诺期间，南部非洲还算风调雨顺。东非常常是厄尔尼诺发生的当年末到第二年初多雨。1982 年的这段时间东非多雨，布隆迪大雨形成洪水，大部豆类等农作物受损，肯尼亚庄稼和建筑遭到毁坏。1997 年的这段时间埃塞俄比亚、苏丹、肯尼亚、索马里等国的降雨量相当于正常年份的 10 倍，多次发生了洪水。3.3 厄尔尼诺现象对南亚气候的影响位于亚洲东南部的“ 千岛之国 ”印度尼西亚将其一万三千多个大大小小的岛屿镶嵌在热带印度洋和西太平洋之间的全球最大的暖水池中，年平均气温在 2
24、527之间，平均降水量达2000mm 以上。温暖湿润的热带雨林气候养育着茂密的热带雨林，其陆地面积的 67%为森林所覆盖，出产多种名贵木材和各种热带经济作物。厄尔尼诺期间，由于西太平洋海表温度下降，对流活跃区东移，印度尼西亚降水显著偏少，常常发生大范围的干旱。与印度尼西亚毗邻的菲律宾、澳大利亚也常常出现干旱，干旱的气候还会延伸到中南半岛等地区，另外厄尔尼诺年印度季风也常常偏弱，使得印度南部降水减少。上述地区与厄尔尼诺的关系在许多厄尔尼诺年都比较明显的反应。1972 年，印度尼西亚严重干旱使农作物受到严重影响；澳大利亚东南部也接近历史上最干年份。1997、98 年的事件同样造成了印度尼西亚、澳大
25、利亚等国严重旱灾，损失十分惨重。随着 2002 年一次新的厄尔尼诺事件的爆发，一场百年罕见的干旱正在困扰着澳大利亚，土地干裂、庄稼枯萎，高温干燥使得丛林火灾蔓延，几个月已有 47 万公顷林木被烧毁；越南也出现 27 年来最严重的干旱 14。4 结论一些研究已表明，厄尔尼诺与硬度、东南亚、印度尼西亚、澳大利亚等地的干旱，赤道中的太平洋岛屿、南太平洋延安的厄瓜多尔、秘鲁、智利、阿根廷等国家的异常多雨有着密切的关系，与西北太平洋、大西洋热带风暴的减小、日本及我国的夏季低温，我国降水有一定的关系。但是厄尔尼诺不是唯一的影响因素，具体关系还有待研究。参考文献：1 杨冬红,杨学祥.全球变暖减速与郭增建的
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