科普看臺丨海氣聯動的奧秘：厄爾尼諾如何影響全球氣候？

來源：中國氣象局

據國家氣候中心預測，5月將進入厄爾尼諾狀態，并于夏秋季形成一次中等及以上強度的厄爾尼諾事件，此次厄爾尼諾事件將至少持續至今年年底。

本期科普看臺從科學視角出發，分析厄爾尼諾成因、觸發機制，以及對農業、能源、交通等行業的影響。以期通過數據案例和科學解讀，幫助讀者科學認識這一氣候現象，理解極端天氣背后的科學邏輯，并反映全球協同應對的努力，為科學防災減災提供參考。

遠洋的脈動

赤道太平洋，這片橫亙地球近半周長的遼闊水域，以無垠的洋面迎受太陽輻射。在正常年景，赤道信風自東向西吹拂，將表層暖水源源不斷地輸送至西太平洋，形成的“暖池”是全球海洋最溫暖的地方。暖池堆積的海水導致西太平洋海平面比東太平洋高出數十厘米。這是熱帶太平洋的年平均態——一個西暖東冷、西高東低的相對穩定格局。

然而，每2至7年，這種穩定狀態便會被打破。信風減弱，暖池的海水向東回流，赤道中東太平洋海表溫度持續異常升高——厄爾尼諾降臨了。

暖水與信風

氣象學家如何確認厄爾尼諾的到來？一個明確的標尺：赤道太平洋中東部，即從國際日期變更線附近到南美以西的遼闊海域，被稱為Nino3.4區——當這里的平均海溫較常年偏高0.5℃以上，且至少持續5個月以上，一次厄爾尼諾事件方可確認。

隨著研究的深入，科學家進一步發現，厄爾尼諾并不總是同一副面孔。依據每次事件中海溫最強增暖中心的位置，有學者將厄爾尼諾分為兩種形態：暖中心偏在赤道東太平洋的傳統事件，稱為東部型厄爾尼諾；暖中心位于赤道中太平洋的，稱為中部型厄爾尼諾。

而厄爾尼諾，本質上是海洋與大氣的一場雙向耦合。早在1969年，挪威氣象學家皮耶克尼斯首次用簡潔的物理鏈條解釋了這一機制。赤道東太平洋海溫升高，東西向海溫梯度減小，驅動信風的動力隨之減弱；信風減弱又抑制了東太平洋的次表層冷水上翻，使表層海溫進一步升高。這是一個推動東太平洋不斷升溫的正反饋回路。但這一機制只能解釋升溫，無法解釋循環。

為何厄爾尼諾事件終會衰減，為何大海會有節奏地擺動？答案，藏在海洋內部更緩慢的記憶中。學者們后來發現，海洋內部的赤道波動提供了關鍵的信號記憶與延遲響應。溫暖的開爾文波沿赤道向東傳播，遇到東邊界反射后，轉化為向西的羅斯貝波返回；這些波動在東西邊界之間往復，載著海洋溫躍層的起伏信息，決定了暖事件何時到達頂峰，何時走向衰減。熱帶太平洋就像一個巨大的熱容器，緩慢充電，而后釋放。一次完整的充電與放電，構成了一個厄爾尼諾事件的生命史。

要更精細地描述這一過程，科學家借助海洋混合層熱收支方程，將海溫變化分解為幾項物理過程。其中，溫躍層反饋是最主要的增溫引擎——次表層積累的暖水通過上升流進入表層，直接推升海溫；緯向平流反饋則在位相轉換中扮演關鍵角色——當表層洋流從正異常轉向負異常，厄爾尼諾事件便開始瓦解。東部型事件以溫躍層反饋為主導，中部型事件中緯向平流反饋的貢獻相對更大。而厄爾尼諾之所以可被預測，根源在于海洋擁有比大氣慢得多的記憶。赤道太平洋西部溫躍層的異常和西風距平的變化，是最重要的前期信號。

???制圖：黃琬婷

時間的錯位

厄爾尼諾對中國氣候的影響，與季節有密切的關系。事件發展的當年春夏，厄爾尼諾信號尚弱，西北太平洋副熱帶高壓（以下簡稱“副高”）尚不夠強大，容易偏東偏弱，導致副高引導的水汽輸送條件不佳，全國大范圍降水偏少的概率較大；而進入當年秋冬季至次年春季，全國氣溫容易偏高。

真正的戲碼集中在次年夏季。此時，赤道中東太平洋的海溫異常雖在衰減，但其前期異常影響的滯后效應卻達到了頂峰。核心角色是菲律賓以東洋面上的反氣旋環流。它由冬季厄爾尼諾達到盛期時的中東太平洋異常對流加熱所激發，又因厄爾尼諾期間印度洋的滯后增暖而得以從冬春季持續至次年夏季，驅動副高增強、較常年西伸，脊線位置偏南 。

在東部型厄爾尼諾的次年夏季，東亞—太平洋上空的大氣波動呈“正—負—正”的遙相關波列，副高偏強，其西側引導的西南氣流像一條寬闊的輸送帶，將來自西北太平洋和南海的水汽源源不斷輸送至長江流域。與此同時，中高緯度歐亞大陸上環流經向度加大，阻塞高壓活躍，其東側強勁的偏北氣流，引導極地冷空氣南下，南北冷暖氣流在中國東部交匯，致使長江流域降水偏多，容易發生洪澇災害。而對于中部型厄爾尼諾，其次年夏季的反氣旋位置偏北，導致雨帶主要在長江以北地區，影響范圍相對較小。

厄爾尼諾是混沌氣候系統中一種沉穩的節律。它提醒我們，在這個復雜的星球上，海洋從不獨語，大氣必有回響，遙遠的赤道信號終將穿越半球阻隔，抵達陸地。（黃琬婷）

席卷全球的氣候連鎖反應

作為赤道中東太平洋海溫異常增暖引發的自然現象，厄爾尼諾平均每2至7年發生一次，每次持續約9至12個月，其核心影響機制在于打破了海洋與大氣之間長期形成的熱量交換平衡。

然而，全球變暖并非均勻升溫，大氣溫度每升高1℃ ，其持水能力增加約7%。在厄爾尼諾作用下，大氣如同一塊被過度烘烤的“超級海綿”，對天氣過程產生強烈的放大效應。在上升氣流活躍區域，這塊“海綿”會釋放出遠超常年的水量，引發極端暴雨和洪澇；而在下沉氣流控制區域，則會導致干旱加劇，野火風險陡增。

在全球變暖背景下，偏強厄爾尼諾將通過多重因素協同作用，間接對各類行業造成深遠影響。在氣候變暖引發的高溫熱浪頻發的基礎上，若疊加厄爾尼諾事件的影響，可能形成復合極端高溫天氣，其強度與影響范圍都遠大于單一氣候因素引發的高溫災害。與此同時，全球變暖還會進一步增強水循環的強度與波動性，使得氣候狀態在“干”與“濕”之間的轉換更頻繁、劇烈和突然，一旦疊加厄爾尼諾事件，部分地區可能會增加旱澇急轉風險。

在全球范圍內，厄爾尼諾通常會給南美洲沿岸國家帶來暴雨洪澇，而印度尼西亞、非洲東南部等地則會陷入嚴重干旱。對于我國而言，厄爾尼諾發展年一般會導致副高相對較弱，水汽輸送條件差，長江中游地區容易出現干旱。而厄爾尼諾衰減年，副高明顯增強，長江中下游降水增多。當然，厄爾尼諾僅是影響我國氣候的重要因子之一，還有其他的因素，例如積雪、極冰、大氣自身的變率等的作用會導致我國的氣候異常出現復雜性。在實際預報業務中，不能單純僅考慮厄爾尼諾，要從多因子協同影響的角度進行研判。

在年際尺度下，偏強的厄爾尼諾事件常常會與高溫、干旱、極端降水及其復合事件共同對全球多個行業形成系統性沖擊。

農業首當其沖。厄爾尼諾的發生通過改變關鍵產糧區的光、溫、水等條件，導致全球糧食生產格局發生變化。南美洲西海岸的秘魯、厄瓜多爾等地常因暴雨成災波及農田；而東南亞、澳大利亞等傳統產糧區則易因干旱導致作物減產。國際市場上，可可、食用油和大米等對氣候敏感的大宗商品價格，往往會在厄爾尼諾年出現明顯波動。秘魯作為受厄爾尼諾影響最嚴重的國家之一，2023年就因其北部強降雨與洪水、南部干旱以及頻繁火災，導致漁業和種植業產量大幅下滑，經濟陷入負增長。

能源系統則面臨“供需雙向擠壓”的嚴峻考驗。隨著全球清潔能源轉型加速，水電在許多國家能源結構中的占比不斷提升，而厄爾尼諾引發的區域干旱會直接導致水電發電量銳減，對水電依賴型地區造成嚴重沖擊。與此同時，極端高溫天氣又會大幅推升制冷用電需求，形成供需矛盾。2023年，巴西亞馬孫地區遭遇極端干旱，多條河流水位降至歷史低點，全國第四大水電站圣安東尼奧電站一度暫停運營，影響了當地居民的正常生活。

在交通運輸方面，暴雨引發的洪水會沖毀道路橋梁，而干旱則會導致內河航運水位下降，其中巴拿馬運河的通行能力受旱情影響尤為突出。據巴拿馬運河管理局統計，2023年是運河區域自140多年有官方記錄以來降水量第三少的年份。由于船只通行需要消耗大量淡水資源，運河每日通行船只數量銳減，不僅推高了全球海運價格，還對全球物流鏈造成了廣泛影響。

值得特別關注的是，厄爾尼諾的影響具有明顯的“滯后性”。厄爾尼諾對全球氣溫的最大推升效應，通常在其峰值出現后的半年到一年才會充分顯現。

由于氣候預測本身存在不確定性，厄爾尼諾的具體形成時間、強度和影響區域仍需持續的動態監測。面對這一全球挑戰，各界需提前做好應對預案，攜起手來，共同守護人類家園。（羅瀾）

數看厄爾尼諾事件

厄爾尼諾是赤道中東太平洋海域海表溫度異常升高的氣候現象。在判定規則上，厄爾尼諾狀態與事件有著清晰界定。國家氣候中心主要對特定區域海溫指數（區域平均的海溫距平）進行監測，當指數3個月滑動平均的絕對值達到0.5℃，但持續時長不足5個月時，僅判定為厄爾尼諾狀態；當指數3個月滑動平均的絕對值達到或超過0.5℃且持續至少5個月，則正式判定為一次厄爾尼諾事件。厄爾尼諾事件一般2至7年發生一次。當然，不同國際業務機構對厄爾尼諾的監測標準有一定差異。

從強度分級來看，當前國內氣象業務用的國家標準中，以厄爾尼諾事件峰值強度絕對值分為四個級別：0.5℃至1.3℃為弱事件、1.3℃至2.0℃為中等事件、2.0℃至2.5℃為強事件、2.5℃及以上為超強事件。

據國家氣候中心歷史監測資料，1951年以來共發生22次厄爾尼諾事件，其中有3次為超強級別（1次強事件，8次中等事件，10次弱事件）。分別是1982年4月至1983年6月，海水溫度比常年偏高的峰值為2.7℃；1997年4月至1998年4月，峰值為2.7℃；2014年10月至2016年4月，峰值2.8℃，這也是迄今強度最高的一次厄爾尼諾事件。

歷史數據印證厄爾尼諾對我國氣候有著顯著影響，但是由于我國所處的地理位置及地形地勢的復雜性，厄爾尼諾不是唯一的影響因子。因此每次厄爾尼諾事件發生，我國出現的天氣氣候特征都不完全一樣，呈現多樣性和復雜性。我們既要高度重視厄爾尼諾可能造成的顯著影響，又要科學對待其影響的復雜性，緊密監測并滾動預測，提前做好應對預案，提高防災減災能力。（蘇杰西）

數據來源：國家氣候中心 專家顧問：國家氣候中心首席預報員 陳麗娟 制圖：蘇杰西

厄爾尼諾科普問答

厄爾尼諾和拉尼娜有什么區別？

兩者是赤道中東太平洋海溫冷暖交替的異常現象，是全球氣候年際變率最強信號。厄爾尼諾是海溫持續偏高，拉尼娜是持續偏低，通常2—7年交替出現。

歷史上最強的厄爾尼諾是哪次？

1951年以來最強的厄爾尼諾是2014—2016年事件，峰值強度達2.8℃，持續19個月。

此次事件造成全球氣候異常：全球平均氣溫創歷史新高，巴西遭遇嚴重干旱，澳大利亞發生森林大火，非洲多國出現洪澇。

厄爾尼諾會持續多久？

通常持續6-18個月，平均約12個月。弱事件多持續6-8個月，中等及以上事件可持續12-18個月。

全球氣候變暖會加劇厄爾尼諾嗎？

氣候變暖讓海洋蓄熱增多，為強厄爾尼諾提供能量支撐，近年超強事件頻次有所上升。氣候變暖還會改變大氣響應形態，讓氣候異常更極端，但具體變化規律仍在持續觀測研究中。

公眾如何科學應對厄爾尼諾？

公眾應對厄爾尼諾需聚焦不同季節不同地區關鍵災害，基于官方預警精準防范。夏季重點防范高溫、暴雨洪澇，冬季注意氣溫波動預防疾病，南方防范陰雨寡照，北方加強防火節水。及時關注官方渠道發布的氣象信息。

（責任編輯：張林）