2014～2016厄尔尼诺事件的机制分析

2015~2016厄尔尼诺是有记录以来最强的厄尔尼诺事件之一.在此之前的2014年还发生了一次较弱的厄尔尼诺事件.本文系统地分析了形成这两次事件的动力机制.结果表明,2014年的弱厄尔尼诺有两个增暖阶段,春夏季的增暖主要来源于西风爆发驱动的异常东向热平流和东传的下沉开尔文波,而秋冬季的增暖主要来源于异常经向平流、净热通量和下沉开尔文波.2015~2016年的极端厄尔尼诺事件则主要是在一系列西风爆发的驱动下,通过持续的中太平洋东向热输运异常、东太平洋垂向热输运异常以及Bjerknes正反馈而形成.西风爆发的多寡是造成这两次厄尔尼诺事件强度大相庭径的主因.相比于1982~1983和1997~1998极端厄尔尼诺事件,2015~2016极端厄尔尼诺在发生机制和空间形态上具有相当不同的特点.只有在经典的厄尔尼诺理论框架中加入西风爆发的作用,才能从一个统一的视角解释这些特点,也才能进一步改进我们认识和预测厄尔尼诺的能力.     

季节补偿效应导致2015/2016厄尔尼诺期间北半球未发生明显的碳汇降低

厄尔尼诺事件通常在北半球导致广泛的植被生长下降和碳汇降低.然而,基于遥感观测、全球陆地生态系统模型模拟及大气CO₂反演多套数据,本研究表明在2015/2016厄尔尼诺成熟阶段,北半球(主要为热带之外的区域)植被普遍持续增绿,陆地碳汇未见减弱.研究结果发现,春季植被生长增强对随后的夏季和秋季植被生长有明显的补偿效应,这种补偿效应维持了夏季植被增绿,并导致2015年春季、夏季及2016年春季陆地碳汇略有增加,特别是在生长季前期(前一年的11月至当年的3月)水分供应增加的北半球热带之外的区域.两套独立数据集结果表明,相对于厄尔尼诺事件发生前5年均值, 2015年春季和夏季陆地碳汇分别平均增加23.34%和0.63%, 2016年春季平均增加6.82%.同时,相较于1997/1998厄尔尼诺事件,更强的季节补偿效应有效地缓解了2015/2016年厄尔尼诺事件对植被生长的不利影响.本研究进一步明确,生长季前期的供水对后续植被生长的遗留效应能够持续约6个月.该研究结果凸显了季节补偿效应在应对偶发性极端厄尔尼诺事件时对植被生长和陆地碳汇的调节作用.     

厄尔尼诺事件的成因链

提出了厄尔尼诺事件成因链的概念．指出影响厄尔尼诺事件的物理因子都是层层相接、环环相扣的,它们组成了一个互相联系、互为因果的厄尔尼诺事件成因链．成因链上物理因子之间的反馈作用和消长作用,导致成因链上的各种成因理论都不能完全地自圆其说,因而也无法完全确定地用于厄尔尼诺事件预测．只有深入探讨反馈作用和消长作用,并综合分析物理因子的贡献率,才能提高厄尔尼诺事件预测的准确率．这为解决厄尔尼诺事件的成因问题提供了一种新的思路。     

FOAM海气耦合模式中印度洋海温年际变化在厄尔尼诺不同发展阶段的影响

热带印度洋与热带太平洋是全球海气耦合最活跃的区域之一,两者的海温场中均存在着显著的年际变化模态,而且这两个洋盆间的海温异常模态间是相互联系的.本文采用一个复杂的全球海气耦合模式,模拟了两组分别包含和不包含热带印度洋海温年际变化对热带大气强迫的耦合试验,对比研究印度洋海温年际变化在厄尔尼诺事件演变中的贡献.结果表明,热带印度洋海温年际变化的存在使得厄尔尼诺事件的成熟期强度增加,且在厄尔尼诺的发展年秋季出现明显的快速增长.但在厄尔尼诺衰亡年,热带印度洋海温年际变化却使得热带太平洋暖海温减弱甚至转变为冷海温,使得厄尔尼诺事件的演变周期减短.具体来讲,发生于厄尔尼诺发展年的印度洋偶极子正异常事件能够在热带印度洋东部到热带西太平洋之间强迫出一支异常的下沉气流及异常Walker环流,加强原有的西太平洋低层西风异常,通过海洋平流及波动调整过程增强厄尔尼诺期间太平洋的暖海温异常;而在厄尔尼诺衰亡年出现的印度洋全洋盆增暖则在南亚季风爆发的背景下,在印度大陆上空产生一支明显的异常上升气流,激发西太平洋东传的Kelvin波及低层大气的东风异常,削弱了热带太平洋洋面的西风异常,促使厄尔尼诺从暖位相向冷位相转化,并使得西北太平洋出现反气旋式大气环流和降水的减少.因此,印度洋海温偶极子模态主要影响厄尔尼诺事件的发展阶段,而印度洋海温洋盆一致变化模态显著影响厄尔尼诺事件的衰亡阶段,两者均可通过改变大气环流而遥强迫太平洋海域.     

厄尔尼诺事件的随机特征

厄尔尼诺事件与强潮汐、日食、月食、火山、地震以及洋流冷暖循环相关．统计资料表明，厄尔尼诺事件的发生具有明显的随机特征，当各因素的最大值相互叠加时，就会发生强厄尔尼诺事件．厄尔尼诺与火山地震活动密切相关，具有区域性强，能量变化大，活动频繁，有规律但无严格周期等特点．厄尔尼诺事件是多种因素形成的。因而更具有随机特征．     

2001年发生厄尔尼诺事件的天文条件

据 2 0 0 1年 8月 2 3日《长春晚报》报道 ,最近上海天文台预测 ,厄尔尼诺事件将在今年年末发生 .笔者在1999年就曾预报 2 0 0 0～ 2 0 0 1年将发生厄尔尼诺事件 ,并在 2 0 0 1年进一步预测其发生时间在 2 0 0 1年末[1～ 3 ] .当太阳、地球和月球大致成一线 ,月球处于近地点 ,地球处于春分、秋分或近日点 ,地球扁率发生最大变化 ,是发生厄尔尼诺事件的天文条件 .行星冲日 ,亦称为特殊天象组合期 ,地球自转异常减慢[2～ 8] ,会对厄尔尼诺事件的发生起强化作用 .关于潮汐对地球气候影响的研究在近年来取得了令人瞩目的成果 .地壳、地幔排液排…     

2002年厄尔尼诺事件的天文条件

自《西北地震学报》2 0 0 1年第 4期发表了笔者的文章《2 0 0 1年厄尔尼诺事件的天文条件》以来[1] ,全球气候异常越来越显著 .近期研究发现 ,近地潮与日月大潮的叠加有 6～ 8个月的准周期变化 ,厄尔尼诺事件发生时间与强潮汐时段有很好的对应关系 .1991年 5月～ 1992年 8月 ,1993年 4月～ 1994年 1月 ,1994年 10月～1995年 6月 ,1997年 4月～ 1998年 6月 ,厄尔尼诺事件发生时间都在近地潮与日月大潮叠加的强潮汐时段 (见表 1) .表 1　 1991年 3月～ 1997年 5月的厄尔尼诺天文条件近地点时间日期时间农历日 日食月食潮汐强度极端气候变化199…     

2001年发生厄尔尼诺事件的天文条件

用潮汐产生的地球流体与固体的差异旋转,可以解释1500-1800a周期的气候变化.强潮汐加大垂直方向和水平方向海水的混合,将太平洋深层冷水翻上表面(或使太平洋西部暖水流向东部,北部暖水流向南部),使海洋上方空气变冷(或变暖),产生拉尼娜冷事件(或厄尔尼诺热事件).天文资料表明,强潮汐与厄尔尼诺事件有很好的对应关系,火山活动亦受强潮汐的控制.火山喷发使海洋底层暖水上升到海洋表面,火山灰遮蔽阳光使气候变冷,它们是控制厄尔尼诺事件发生的重要外强迫因子.当火山灰在低纬度地区上升到平流层,较小的气溶胶可在数月内传播至全球,并可在平流层内持续飘浮1-3a,最后降落在两极地区,减弱被遮蔽区的太阳辐射,与该区发生日食的效果相同,是厄尔尼诺事件的延迟因子.     

极端天气来势凶猛

正伴随全球气候变化,极端天气事件的种类、频率和强度将发生改变。"厄尔尼诺"、"拉尼娜"周期在不断缩短。这一现象引起了科学家的注意。极端天气是指一定地区在一定时间内出现历史上罕见的气象事件,其发生概率通常小于5%或10%,但社会影响大。厄尔尼诺和拉尼娜现象是全球气候异常的最强信号,这在气象     

厄尔尼诺事件研究的新进展

简述了厄尔尼诺事件研究的最新进展，研究表明：强潮汐加大垂直方向和水平方向海水的混合，将太平洋深层冷水翻上表面（或使西部暖水流向东部），吸收（或释放）CO2减弱（或增强）温室效应，使海洋上方空气变冷（或变暖），产生拉尼娜冷事件（或厄尔尼诺热事件）。海底火山活动亦受强潮汐的控制。