1、走 近 “圣 婴“-谈谈厄尔尼诺现象自 1997 年 8 月以来，发生在印尼加里曼丹岛和苏门答腊岛的森林大火持续燃烧了近三个月，被梵毁的热带森林多达 1000 平方千米，估计损失高达 1250万美元。这场大火不仅使印尼的大片林地、耕地和数以万计的珍稀动物惨遭灭顶之灾，而且其产生的有害烟尘及不可避免的酸雨还波及到周边一些国家和地区，严重影响了当地居民正常的生活和经济秩序。在这场“世纪性环保灾难“中，印尼邻国中受害最严重的国家是马来西亚和新加坡，浓烈而令人窒息的烟尘迫使街上行人和中小学生不得不戴上防烟口罩。尽管如此，受烟雾危害而起的呼吸道感染、咽喉疼痛和皮肤不适症患者成倍增加。许多烟雾笼罩地区的大
2、气能见度降至几百米甚至仅有 1 米左右，交通部门陷于瘫痪。在印尼伊里安查理省，由于火灾阻断交通，有 270 多人死亡、失踪 29 人的重大海难空难事故。印尼这场本世纪世界最大的森林大火，究其原因，是印尼在 1997 年夏天遭受了严重干旱，当地居民原始落后的耕作方式与烧荒时引发的上千处火情蔓延所致，而自 1997 年 3 月起再次出现的“ENSO“现象更为这场森林浩劫的发生起了助纣为虐的作用。1998 年夏，我国长江中下游地区连续普降暴雨，洪水猛涨，沿江多数地区水位突破历史最高纪录，数百万军民上堤严防死守，仍然险情迭出，九江长江大堤决口达 123 小时之久，引起全国上下关注。据华盛顿的世界观察研
3、究所发表的一份天气灾害调查报告说，90 年代初至1995 年期间所发生的气候灾害比 80 年代增加了 5 倍，且每次天灾经济损失超过 30 亿元的竟达成 16 次。1997 年1998 年由于“天灾“给全世界造成了百多亿美元以上的经济损失和 7000 多人的死亡。“老天爷“为何狂躁不安？专家们比较一致的看法由于赤道东南太平洋地区形成了近几百年来持续时间最长的一次厄尔尼诺现象，由于厄尔尼诺而引起了世界天气、气候异常。联合国世界气象组织已把它提升为影响当今世界天气异常的三大因子之首（其余两个是人类活动造成的大气温室效应和森林破坏）。 一何谓“厄尔尼诺“现象正常年份，在南美洲西海岸、南太平洋东部，自
4、南向北流动着一条著名的秘鲁寒流，使这里的水温较低。气象学和海洋学中，厄尔尼诺指赤道太平洋东部和中部广大海区海面温度持久性的异常偏高的自然现象。十分偶合的是该现象差不多总是在每年圣诞节前后达到高潮。早在几百年前，赤道太平洋东岸一带的秘鲁、厄瓜多尔渔民就发现，每年 12 月中下旬圣诞节前后，这一带的海水就出现增暖现象。在正常年份，升温幅度、范围都比较小，而不引起人们注意。但有的年份，增温范围和强度比较大，可以扩大到整个太平洋东赤道地区，时间也可持续一年以上。与此同时，还伴有鱼、鸟大量死亡现象。当地人就把这一神秘的现象称?quot;厄尔尼诺“（ElNino），在西班牙语里为“圣婴“之意，是它在显灵。
5、初看起来，厄尔尼诺只是一个地区性的海洋现象。二厄尔尼诺现象海气相互作用的信息1891 年秘鲁地球物理学会路易斯.卡林泽博士首先正式指出，厄尔尼诺还对当地气候状况有重大影响。一百年来，这一现象引起了愈来愈多的海洋学家与气候学家的注意和研究。1982-1983 年，出现了一次百年来最强的厄尔尼诺现象，给热带西太平洋带来严重干旱，给热带东太平洋带来灾难性洪涝，更加促使科学家们走近厄尔尼诺，了解厄尔尼诺。他们在世界范围内组织广泛的监测与研究，逐渐揭开了蒙在厄尔尼诺上的神秘面纱。 现在，厄尔尼诺仍然专指在赤道太平洋东部秘鲁、厄瓜多尔一带发生的海温异常升高现象，但气象学家早已不把它看成是一个孤立的海洋事件
6、，更加多的是注意到其中海气之间的相互耦合。他们早就发现，南太平洋与印度洋之间的气压变化趋势，常有较密切的跷跷板一样的反向关联（即太平洋区气压和热带印度洋区气压升降呈相反的振荡现象），气象上把这种远距离的关联现象形象的称之为遥相关，而将上述地区气压变化的联系称?quot;南方涛动“，用英文字头简写为 SO。其后发现，厄尔尼诺和南方涛动有密切的联系。当南方涛动偏强时，低纬信风增大，促使秘鲁寒流加强；南方涛动衰弱时，也就是印度洋海面气压上升，南太平洋中东部气压下降时，赤道中太平洋信风带就大大减弱，预示着厄尔尼诺即将发生。现在，气象学家已经把这两种现象合起来一起研究，并将他们的英文字头拼成“ENSO“
7、，称之为恩索现象。很明显，这里特别强调海气间的相互作用和影响，厄尔尼诺现象的出现，已经被看成是海气作用，并进一步引起全球气候异常的重要信息。 三、走近厄尔尼诺成因研究厄尔尼诺现象怎样形成的，又为什么会影响到大气的状态和变化呢？这一直是国际海洋和气象科学研究上的一个重要课题。世界气象组织制定过从 1985年开始为期十年的热带海洋和全球大气计划（TOGA），其目的之一就是想通过对海气相互作用的研究，寻求提高对厄尔尼诺及异常气候的预测能力。中美两国科学家也执行过“中美热带西太平洋海气相互作用联合研究“计划。现在已经知道，在正常情况下，太平洋赤道两侧盛行稳定强劲的偏东信风，它将温暖的表层海水，吹离南美
8、沿岸，并向西流动，在赤道太平洋西部堆积，其海面可比东侧高 30-40 厘米；同时，在南美沿岸也相应出现了为补偿西去海水而形成的上升流（称为涌升区）。上翻的海水来自深层，含有丰富浮游生物，为鱼类提供了大量的食饵。更有意义的是它的温度比较低，因此最终在赤道太平洋地区形成了西暖东冷、对比明显的水温分布型。对大气来说，海水就象一台热机，西部海温高，被加热的大气上升，到达高空后转向东；而东部海温低，空气被冷却下沉，到达海面后转向西（即东南信风），由此在赤道上空形成一个完整的纬向垂直环流圈，被气象学家称为“瓦克环流“。常年如此，结果赤道太平洋东侧沿岸因盛行下沉气流，成为著名的赤道干旱带，日界线以东，南纬0
9、0-100 范围内年降水量仅 500 毫米左右，在临近冷水岸的秘鲁、智利沿岸就更少了。与此相反，在西侧菲律宾、印度尼西亚一带，对流上升气流旺盛，形成湿润多雨气候区，常降水量在 2000 毫米以上，瓦克环流也正是产生南方涛动的纽带。但是，当有某种原因引起了偏东气流减弱，使中东太平洋深层冷水涌升大大减弱，甚至由于在赤道附近出现西风气流，使原堆积在西部的暖海水向东回流，吹拂着水温较高的赤道逆流海水沿秘鲁寒流来的方向逆洋流南下，把秘鲁寒流变性为暖流。这股悄然而至不固定的暖流被称之为厄尔尼诺暖流。这样原来的海温分布格局受到破坏，太平洋西侧海温下降，赤道中东太平洋海温上升。当增温幅度高于 0.5并持续几个
10、月至半年时，便形成了一次新的厄尔尼诺现象。通常增温不仅发生在海表，有时可影响到 200 米深处。97 年的厄尔尼诺开始后，就观测到太平洋中东部暖水区扩大了 300%，12 月中东太平洋海域水温高出正常年份 5。海温的异常必然影响到瓦克环流。为什么增温 0.5就算异常了呢？海水的比热大、吸收太阳辐射能力强，因此广阔的大洋通常被视为大气的重要热库。有人计算过，100 米深的海水温度变化 0.1所用的热量，便足以使上面 5000 米厚度的大气层温度提高 6。赤道太平洋水域占全球海域 1/4，因此那里的海温异常变暖，立即会影响瓦克环流的强度与方向。在自然界，持续的上升气流意味着水汽不断凝结和大量降雨，
11、而持续的下沉气流则相应久晴和干旱。由于南美沿岸增温处附近原下沉气流盛行区变为上升对流旺盛区，所以异常多雨，发生洪涝，干旱区多年积累的花草种籽，遇雨百花怒放，沙漠顿时成绿洲。而在西部，印度尼西亚、伊利安岛、澳大利亚北部的热带雨林区由于海温降低引起气流上升对流减弱，造成降雨大幅度减少，导致干旱发展。去年印尼数月大火就在这样的背景下发生。同时，在海洋中，上升流的减弱或消失，使水中浮游生物骤减，鱼类因食物锐减随之死亡，以鱼为食的海鸟也成批饿死或迁徙。例如 1925 年厄尔尼诺期间，秘鲁不仅大批鱼死鸟亡，还在 3 月份观测到 394.4 毫米的降水量，而这里前 5 年的降水量总和才不过 17.9 毫米。
12、人们还发现，厄尔尼诺的发生并不遵循严格的规律。通常是在冬春形成，翌年冬春结束，持续一年左右，平均每 2-7 年一次。100 年来大小已经发生过30 多次。 50 年代至今，全球已发生 ENSO 事件 13 次，1997 年是第 14 次，这也是最近 10 年发生的第四次强 ENSO 现象。厄尔尼诺现象的形成、每次的征兆及异常增温位置都不尽相同。又是什么原因最初引起偏东气流的突然变化呢？遗憾的是这层面纱仍未被完全揭开。我国的一些专家提出了地球运动和内部的某些变化，例如自转速率大幅度持续减慢、太平洋火山爆发、海底地震以及太阳活动等，都可能引发厄尔尼诺的形成，除了这?quot;纯自然的因素外，是否多
13、少与人类活动导致自然环境恶化有关？这些推测都有待进一步论证。但太平洋中部信风的减弱是导致厄尔尼诺形成的直接原因。每年 10 月至次年 3 月时值南半球夏季。南半球海域水温普遍升温。向东流动的赤道逆流得到加强，恰逢此时，全球的气压带和风带向南移动，东北信风跨过赤道受到南半球的自转偏向力作用而偏转成西北季风。西北季风削弱了秘鲁西海岸的离岸风-东南信风，甚至形成西风气流。由此而造成中东赤道异常增温海区对大气异常加热，影响赤道地区的瓦克环流，破坏了正常平衡，进而引发其它地区气候异常。这种看法，已为较多的专家所接受。四、评价厄尔尼诺它的影响与预测因为厄尔尼诺期间，西太平洋的降温，使上升气流减弱以至出现下
14、沉气流；中、东太平洋升温，出现上升气流。这种变化，致使瓦克环流圈发生东移。这不仅使厄尔尼诺的影响局限在它直接影响的地区，还会使相邻的其他大气环流圈调整而影响到世界大部分地区，造成世界性气候的异常变化。厄尔尼诺对世界各地气候异常的影响可分为两种。瓦克环流影响所及的赤道太平洋周边地区，称为直接影响区。东雨西干就是它直接影响的结果，影响的相关程度是很高的。世界其余地区，即瓦克环流圈东移，通过相邻其他环流圈或其他方式而影响的地区，是为间接影响区。和直接影响区相比，间接影响不仅相关程度低得多，而且甚至影响方式也可以相反。 事实已证明，厄尔尼诺是气候变化的强信号，它所引起的短期气候异常效应，甚至超过了温室
15、效应。旱变涝、涝变旱，是厄尔尼诺以及瓦克环流直接控制的赤道太平洋东西部地区在受它影响时气候异常的最主要特点。97 年 6 月，智利北部曾出现 48 小时降雨量达到过去 21 年总和的强降水记录，暴雨引起了近十年来最严重的洪水；而地处赤道附近的印尼的旱情为近 50 年所罕见，更西的印度洋西岸的赤道东非的一些国家，去年 10 月以后的降水量相当于常年的 10 倍。气候异常也通过大气环流波及中纬其他地区，影响了正常的温度和降水分布。但这些地区的气候条件还同时要受到其它地区以及其他一些因素的影响与制约，如冰雪覆盖面积、地形、西风带环流（中纬环流）等，厄尔尼诺只是其中主要因子之一，因此相互作用的关系和后
16、果要复杂得多，气候异常的表现每次也更加不确定。我国主要位于中纬地区，同时受东风、西风带的影响。据专家们对历年资料的分析，发现在出现厄尔尼诺的年份里，多数年份可能会表现在以下几个方面：我国当年的夏季风减弱，位置偏南，导致华北一带少雨干旱；同时我国东部地区降水容易出现北少南多的分布型，长江流域的梅雨出现时间也偏晚；厄尔尼诺年中我国还容易出现冬暖夏凉，尤其是东北地区出现冷夏；西北太平洋和南海地区生成的热带气旋也比常年偏少，一般登陆我国的热带气旋只有 4 个（常年平均为 7-8 个）。98 年夏长江中下游频繁暴雨的直接天气原因，主要是今夏南方副热带高气压位置长期偏南（中间虽曾一度北上造成江南短时期高温
17、天气后旋即南退），而北方南下的冷空气又较频繁。因而副热带高压发出的偏南暖湿气流和北方南下冷空气之间的锋面雨带长期偏南，较稳定停留在长江中下游地区的缘故。98年夏大水时此次厄尔尼诺过程已经结束，那末这一大气环流异常是否受到了厄尔尼诺的影响？气象部门专家普遍认为是有影响的，对此是肯定的。因为海温对大气的影响具有滞后的特性，但这种影响十分复杂。简单说来，影响主要可能表现在对副热带高压位置和强度的异常上。厄尔尼诺使赤道东太平洋高温，有利于位于北太平洋东部的副热带高压母体增强，然后逐渐向西传递，使西太平洋副热带高压西伸并加强，从而增强了它发出的偏南暖湿气流。同时，厄尔尼诺期间西太平洋“暖池“冷却则有利于
18、副热带高压位置偏南。当然，98 夏长江中下游大水，决非仅仅是因为厄尔尼诺的影响。如从长期来说，之前青藏高原积雪异常偏多（1991 年江淮大水也是如此），从近期说，大水期间如果没有北方冷空气频繁南下，雨带也不可能维持在长江中下游，雨带上也不可能发生强降雨天气。此外还应指出，暴雨还并非是长江大水洪涝的唯一主因。有关专家指出，98 夏入汛以来长江一些河段洪水流量比 50 年代少每秒 1 万多立方米，而水位却高出几十厘米以至 1-2 米。砍伐森林、水土流失等人为因素亦是洪水泛滥的重要原因。如 50 年代洞庭湖水面萎缩 33.2%，湖泊容积减少 43.7%；鄱阳湖湖底每年升高 3 厘米，泥沙淤积量每年
19、1210 万吨。当然，对间接影响区，以我国为例，厄尔尼诺年我国东部地区旱涝多数年份确有异常，但影响情况相当复杂。不仅与厄尔尼诺形成的年份（当年或次年）和季节早晚有关，而且与中、东太平洋海温异常强度及其地理分布亦有关。再如厄尔尼诺年中我国华北北部、东北以及朝鲜、日本等东北亚地区一般都是凉夏，可是 1997 年夏季恰好相反，我国东北不少地区出现高温并打破了历史记录。对间接影响区影响不确定性大大增加的原因，主要是因为厄尔尼诺只是影响当地气候异常的一个因子，一个外因。这种影响虽然不同程度地存在，但决定一个地区气候异常最主要的因子乃是当地大气环流的变化，远处某种异常气象也要通过当地大气环流改变才能实现。
20、这就是不确定性增加的原因所在。因此，在间接影响区，把所有的气象灾害都归罪于厄尔尼诺，显然是不公平的。 厄尔尼诺既然会引起巨大灾害，就会迫使人类去研究它。气象事业本身就是一个很好的例子。目前厄尔尼诺预报不太准确的原因主要有两方面，一是用来预报的数值模式还不够完善，这主要是因为人类对大气运动规律性的认识还有局限所致。另一方面是观测资料不足。因为赤道太平洋海区的气象资料在 70年代以前是很稀少的，50 年以前甚至几乎没有。因此，1982-1983 年发生的强厄尔尼诺几乎快到结束时才被人们发现。为了监测这一自然现象，经过酝酿，在 90 年代终于组织了赤道太平洋海区的国际监测网。其中主要有两个方面，一是
21、在 1992 年发射了美法联合研制的波塞冬卫星，它在 830 英里高空轨道上定时定路线地测量洋面水位，其测量误差在边缘区也仅 5 英寸。这种资料对研究和预测厄尔尼诺十分重要，因为这里的海面高度就是热带东风强弱的标志，而热带东风强弱正是决定厄尔尼诺发展或消退的主要因素。另一种新设备是从新几内亚横跨太平洋直达南美洲秘鲁沿海的浮标阵。它将观测到的气温、水温、风和湿度等气象海洋资料及时迅速地传回岸上的研究基地。这样，科学家对赤道太平洋海区的了解就象看自家后院的池子一样容易。2000 年美法还计划发射一枚新的海洋探测卫星和装备更强大的计算机。只有积累了丰富的观测资料，厄尔尼诺的规律才能更加清楚，预测程度
22、也能得到提高。随着人类利用航天技术等高科技对大气及洋流运动监测水平的提高，“厄尔尼诺“这个肆虐地球的“恶魔“必将被人类所遏制。五、从厄尔尼诺谈起一点启示人们了解厄尔尼诺现象的过程，从单纯的海洋现象到海气相互作用，又到气候异常的信号，眼下不断扩大，认识也不断深入。从最初秘鲁渔民看到海洋生物暂时消失、鱼类死亡以及陆地上荒漠中的生机，而给暖洋流冠?quot;圣婴“美名，而现在的统计却是每次厄尔尼诺带来上亿元的损失，但对“暖冬“是褒还是贬却又不能立即作出明确的判断。人们还注意到厄尔尼诺期间，暖流代替了上翻冷水，直接导致浮游生物消失，随之鱼类减少，又使以鱼为饵的鸟类死亡或迁徙，鱼粉、鸟粪的减少，引起肥料
23、与动物饲料（鱼粉）的短缺。随之作为饲料的鸡禽价格猛增，例如1982 厄尔尼诺现象之后两年，秘鲁捕鱼量从 1030 万吨锐减到 180 万吨，同时日本、美国的大豆价格随之上涨 3 倍以上。如果再考虑菲律宾因干旱引起椰子价格上涨，随之肥皂、清洁剂原料的短缺，最终超越了气候异常的领域，而进入了生态环境与生态经济的讨论。我们现在面对的是一个地球系统，一个包括了大气、海洋、生物等几个圈层的系统，只有建立在一个地球系统的基础上才能更全面的评价和研究厄尔尼诺等这些发生在这个系统中的各种现象。六、从“厄尔尼诺“到“拉尼娜“厄尔尼诺和拉尼娜均系西班牙语，前者意为“耶稣的小男孩“（EI Nino），后者意为“耶酥
24、的小女孩“（Lanina），由于这两种异常的自然现象在发生的时间上常常一先一后，所以科学家们也称其为“一对孪生兄妹“。 1997 年底，厄尔尼诺的增温现象稳定下来了，海洋和气象学家预计这一次厄尔尼诺事件在当年 56 月份就可结束，全球的气候将趋于正常。但出乎意料的是，以赤道太平洋东部和中部广大海区海面温度持久性的异常偏低为标志的“拉尼娜“（反厄尔尼诺）又出现了，比 1997 年厄尔尼诺的暖水事件更使海洋和气象学家震惊，因为 1997 年的厄尔尼诺虽然创下了历史最高值，大范围的海表温度比正常的气候值高出 5 摄氏度，部分地区高出约 7 摄氏度，但这样的高温是从 1997 年 4 月份开始，经过了
25、约 8 个月的时间才达到的，远不如这次拉尼娜来得迅猛。 热带海洋的变冷，将使大气从海洋获得的热量比正常时少，大气环流的格局也将因此偏离正常状态而出现气候异常。但是，拉尼娜造成的气候异常并不正好与厄尔尼诺造成的气候异常相反，而是有它们自己的规律。对东亚来讲，如厄尔尼诺期间一般副热带高压强度偏强纬度偏北，而拉尼娜期间，则副热带高压的强度要弱些，位置也要偏南些。而现在的形势是，厄尔尼诺的影响并未完全消失（对大气影响的时滞性），而拉尼娜的影响便开始了，这将使中国的气候状态变得异常复杂。从另一个角度上看，厄尔尼诺年中，西北太平洋和南海的台风一般偏少，由于大气对海洋的响应有一定的时滞性，厄尔尼诺尚有后效应
26、，而现在拉尼娜又来了，根据过去的资料分析，在拉尼娜时期台风应偏多，当然这只是对物理一般分析后的估计，何况影响东亚和中国气候的因子很多，不单是厄尔尼诺和拉尼娜的影响，需对多种因子作综合分析后形成预报。拉尼娜期间瓦克环流圈的位置并不发生移动，只是因为赤道太平洋西部更暖东部更冷，因而环流圈强度比正常年更强些而已。在赤道太平洋周边的直接影响区，拉尼娜年中仅仅是西太平洋上升气流更强、雨量更多些；东太平洋则下沉气流更强、雨量更少些罢了。由于这些地区中原来雨量已经很多或很少，因此雨量再分别增加一些和减少一些，一般不会引起重大灾害。而在间接影响区中，因为瓦克环流圈位置不发生移动，就不会象厄尔尼诺期间那样使全球
27、大气环流乱套。因此，从这个意义上说，拉尼娜期间所造成的世界大气环流变化和气象灾害也要比厄尔尼诺小得多。但应当说明，拉尼娜年不出现厄尔尼诺“天下大乱“式的气候异常，不等于世界上没有气象灾害。因为即使不发生厄尔尼诺和拉尼娜的正常年份，我们也并没有少听到世界上气候异常的报导。由此可见，把拉尼娜年中发生的气象灾害统统算到拉尼娜的帐上同样也不公平。当然不排斥拉尼娜年中确有可能因拉尼娜影响所出现的气象灾害。如拉尼娜年我国台风灾害有可能增加等。以洋流水温上升为特征的厄尔尼诺刚刚离去，以洋流水温下降为特征的拉尼娜又迅猛而来，使全球气候变得更加异常复杂，灾害频仍，举世瞩目。厄尔尼诺和拉尼娜现象已经成为导致全球气候异常的“祸首“
