厄尔尼诺预测与可持续发展，本文主要内容关键词为：厄尔尼诺论文,可持续发展论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1997年3月以来，赤道中、东太平洋海水大范围持续增温，南方涛动指数持续出现异常低值，赤道太平洋对流层低层信风异常减弱，赤道中太平洋对流活动异常加强。这些异常迹象充分表明：热带太平洋一次新的厄尔尼诺 （El Nino）事件已经形成，而且发生速度快，来势猛，类型特殊。据专家们预测，新的厄尔尼诺 事件在未来几个月内可能继续加强和发展，将对我国天气气候产生一定影响。 由于自然因素和人类活动的共同作用，全球生态环境发生了显著的变化，大气和海洋均出现了很多异常现象，El Nino现象就是其中典型的一例。这些异常现象反过来又会对生态环境产生不利影响，制约社会、经济的可持续发展。因而需加强对厄尔尼诺的监测和研究，认识其发生发展的机理，探索科学的预报方法，并采取行之有效的对策措施。
一、厄尔尼诺现象及其发生机理
很早以前，人们就发现在一段时间内南美厄瓜多尔和秘鲁太平洋沿岸海洋寒流水温会异常地升高，不仅使得海洋中鱼类大量死亡，而且还造成了陆地上洪水灾害。因为这种现象一般出现在12月圣诞节前后，所以南美人就将其称作El Nino”，在西班牙语中其涵义为“圣婴”。人们有时还发现海水温度会异常下降，并会随之产生天气气候异常现象，开始人们称之为逆厄尔尼诺或反厄尔尼诺，后来又与厄尔尼诺相对应，称之为拉尼娜（La Nina），意为“女婴”。以后的观测表明：El Ni－no和La Nina事件发生时，不仅仅在南美沿岸，而且是在整个赤道东太平洋地区的海表水温都会持续出现异常现象。当海表水温持续升高时，即称发生了El Nino事件；当海表水温持续降低时，则称发生了La Nina事件。
本世纪20年代，英国气象学家G.Walker发现南方涛动（SouthernOscillation，简称SO）与El Nino现象之间有着非常好的相关关系。Walker发现在太平洋东部和西部之间的气压在某些年份具有一种相反变化的趋势，尤其是在赤道以南更为显著，他把这种变化称为南方涛动。人们通常用达尔文岛和塔希提岛之间的气压差作为南方涛动振幅和位相的指数。当赤道东太平洋海表温度（SST）异常升高（降低）时，南方涛动指数（SOI）往往是负（正）值，两者间的负相关系数在－0.57到－0.75之间，达到99.9%的信度。正因为如此，当代科学家则将厄尔尼诺现象和南方涛动结合在一起研究赤道太平洋海温异常与海气相互作用之间的联系，并将厄尔尼诺—南方涛动合称为ENSO。
关于历史上(El Nino)年和Ei Nino年的统计，各研究者的结果稍有出入，这里仅给出一般的结果。据统计，在近470年（1525—1994）中，共出现106次El N-Ino事件（1525—1997 473年中则有107次），其中包含了156个El Ni-no年。平均4.4年就出现一次Ei Nino事件，3.0年中就有1个ElNino年，每个世纪平均有22—23次El Nino事件和33个El Nino年，其发生概率分别为23%和33%。根据另外的分析结果表明，从1886—1988的103年中共出现了24次LaNina事件（参见表1）。El Nino事件持续时间差别很大，66%的El Nino事件只持续1年左右，23%的El Nino事件持续2个左右，持续3年左右的只有9%，持续4年的El Nino只出现过两次，即1858—1561年的那一次和1991—1994年的这一次。
表 11884-1997年间的EI Nino和La Nina 事件
厄尔尼诺1884、1888、1891、1896、1899、1902、1904-1905、1911、1913-1914、
1918、1923、1930、1935、1940-1941、1944-1945、1948、1951、1953、
1957、1963、1965、1968-1969、1972、1976、1982-1983、1986-1987、
1991-1994、1997
反厄尔尼诺 1886、1889、1892、1898、1903、1903、1906-1907、1909、1912、1921
1924、1933、1937、1942、1946、1949、1954、1964、1967、1970、
1973、1975、1988
根据El Nino事件开始的时间，可以将其分为春季型和秋季型，春季型多开始于5月，秋季型多开始于7—8月。另外，根据SST主要增暖区的位置，也可将其分为两类：一类是太平洋东部（秘鲁沿岸）SST增暖，然后暖区向西扩展；另一类是赤道中东太平洋SST大范围增暖，然后暖区向东扩展。
El Nino事件发生的机理可以用海流和大气环流异常的理论来解释。赤道太平洋海区存在着海洋环流。在正常情况下，环流西侧为暖洋流，东侧为冷海流，沿赤道自东向西为南、北赤道海流。在大洋西部有海水积聚，大洋东部有海水辐散，海面自亚洲海域向南美海域略有倾斜。大洋东部表层海水的温度比大洋西部低，二者相差6—10℃。在海洋中层，还存在着一个倾斜的（东部较浅，西部较深）温盐边界层，它将表层的暖水与深层的冷水隔离开来。
由于赤道太平洋海区东冷西热，因此在赤道太平洋上空形成一个纬向热力环流。南美西海岸强烈的下沉气流受冷海水影响降温后随偏东信风向西吹去，到达西太平洋后因受热上升作用转向成为高空西风，以补充东部冷海区的下沉气流。于是在赤道太平洋的垂直剖面图上，就形成了大气低层为偏东风，大气上层为偏西风的东西向热成闭合环流。由于秘鲁寒流较强，Walker环流的下沉气流区远大于上升气流区，从南美西岸可伸展到赤道太平洋中部海域，因此在南美造成干旱，使阿塔卡马沙漠是世界上沿海岸沙漠中最靠近赤道的一个。
有些年份，由于海洋和大气状况的变异使得Walker环流减弱，赤道以南的东南信风也随之突然减弱，太平洋西部暖池的海水向东向南扩张，赤道暖流代替了秘鲁寒流，温盐边界层的斜率减小导致秘鲁沿岸深层冷海水涌升和表层海水幅散同时减弱甚至停止，厄瓜多尔和秘鲁沿岸的冷海水急剧增温，SST可比常年偏高2—3℃，有时高达5—6℃。原来长期处于严重干旱的秘鲁中、北部和厄瓜多尔沿岸出现频繁的暴雨，而赤道太平洋西侧的上升气流却受到削弱，甚至转变为下沉气流，导致印尼、新几内亚等地降水量急剧减少，甚至出现严重的干旱现象，这样就出现了El Nino事件。另外一些年份，海洋和大气变异使得Walker环流加强，从而导致秘鲁寒流加强，这样就出现了La Nina事件。
二、厄尔尼诺对可持续发展的深刻影响
由于ENSO事件的发生是全球海洋和大气状况大范围异常的结果，因而它必然会伴随全球大范围的气候异常现象，制约社会、经济的可持续发展。ENSO对全球不同区域的影响程度差异较大，有学者将其分为三类：第一类地区基本上不受或很少受ENSO影响，如欧洲特别是北欧地区；第二类地区有时受ENSO影响，且造成的灾害较重，但ENSO与灾害之间的对应关系尚不确定，中国、南非等国则属于这种类型；第三类地区为经常受ENS。影响地区，如南美的一些国家经常遭受暴雨袭击，造成水灾和泥石流灾害，并使长期生活在冷海水中的浮游生物死亡，进而导致鱼类死亡和鸟类消失；西太平洋和印度洋地区则经常出现旱灾，如印尼80%以上的干旱与EN-SO有关，澳大利亚90%以上的干旱出现在El Nino年，印度也有70%的干旱与ENSO有关。ENSO对全球生态环境的影响遍及亚、非、南美、北美和大洋洲，影响的领域包括大气环境、海洋生态、海岸侵蚀、农业生产、森林植被、人体健康、生物迁栖等诸多方面。以下就其主要影响作进一步的讨论。
1.ENSO对全球气候的影响
70年代以来，人们对ENSO与降水的关系进行了广泛的研究，发现ENSO与一些地区的降水有很高的相关关系。正相关最大值出现在澳大利亚、印尼、马来西亚到印度一带，再向西可延伸到非洲东部。赤道中太平洋、南美为负相关，即ENSO年从赤道中太平洋到南美多雨，从澳大利亚向西北到印度一带均为干旱，而赤道中太平洋到南美则多雨，不同地区降水对厄尔尼诺的反应有所不同：例如太平洋的中部、南部往往出现热带风暴，印度、印尼、巴布亚新几内亚、澳大利亚、南美洲的东北部则被干旱气候所控制；而洪涝灾害却经常光顾美国南部和南美洲的南部。
全球气温明显受ENSO影响有10个地区，且以正相关为主。气温最高值常出现在ENSO当年末到来年初，如东南非、印度次大陆、东南亚、北美西北及加勒比海西南部及东北部，但澳大利亚北部及南太平洋中部高温常出现在ENSO前一年，墨西哥湾则出现在ENSO当年的上半年。ENSO对气温的影响仍以热带地区最明显，但关系不如降水密切。
2.ENSO事件对中国天气气候的影响
有关研究结果表明：热带地区气候异常有多达50%的方差与ENSO现象联系在一起，温带地区特别是沿太平洋海域的气候异常与ENSO现象也有很好的遥相关联系。至今我们对ENSO与我国天气气候异常关系的认识尚不充分，但也有一些初步的研究结果：
（1）ENSO事件对雨带分布的影响。统计研究表明，ENSO当年夏季降水以黄河与长江之间多雨、黄河以北和长江以南少雨的可能性较大，次年则以黄河流域（含）以北和长江以南地区多雨、江淮地区少雨的可能性较大。进一步的分析发现下半年发生的西部型ENSO事件对应情形有所不同，次年我国夏季降水常集中在长江流域及其以南地区。
（2）ENSO事件对长江中下游梅雨的影响。一些研究表明：ENSO现象与梅雨的强度和入梅期早晚有较好的对应关系，ENSO当年或次年长江中下游地区梅雨以入梅期迟、梅雨量偏多为基本特征。
（3）ENSO事件对我国气温的影响。不少学者的研究得出了初步结论，ENSO当年春夏季全国大范围气温偏低，而从冬季到次年春季温度常偏高，ENSO年有冷夏暖冬迹象，ENSO次年情形几乎与ENSO当年相反。
（4）ENSO事件对台风活动的影响。初步研究结果显示：一般在ENSO年台风生成位置较常年偏东，西太平洋（160E以西）台风发生偏少，登陆我国的台风也较常年偏少。
3.ENSO对全球社会、经济发展的影响ENSO事件的发生对全球造成了巨大的灾难。如1953年ENSO发生后，1954年我国长江发生特大洪水，南京和武汉的年降水量分别是年均降水量的1.5倍和1.7倍，7月份降水量分别为平均值的2.5倍和3.5倍，1982—1983年ENSO造成直接经济损失总量超过130亿美元。澳大利亚、印尼干旱严重，持续近半个世纪的非洲干旱更为加剧。美国西海岸则遭受到特大暴风雨的袭击，雨量为常年（平时干旱少雨）的10—15倍，秘鲁某些河流的流量超过年均值1000倍，造成严重的洪水泛滥，这次ENSO事件的受灾面积超过全球面积的四分之一。1986—1987年ENSO事件的影响也几乎遍及全球。1987年1月，中国、日本、美国和加拿大等地出现少有的暖冬，而通常冬季较为温和的欧洲却出现创记录的低温。2月上旬，上海出现20℃以上的持续高温，最高气温曾达到26.8℃，创10O多年来同期的最高纪录。1987年3月以后，世界各地高温、暴雨、沙暴、蝗虫等灾害接连不断，造成的损失相当惨重。
4.EINSO对中国农业产量的影响
赵宗慈等专家设计了一种统计计算方法，绘制了El Nion年和La Nina年我国各省粮食、水稻、小麦总产量的合成分布图。ElNino年，长江流域与东北北部水稻易减产欠收，而华南与新疆易增产丰收；长江流域、东北北部和西部大部地区粮食总产亦减产下降，西南和华南粮食总产亦增产上升；四川、湖北与云南小麦增产丰收，广西、河北与山西小麦减产欠收。La Nina年的情况恰好相反。两类合成图的分析表明，El Nino年与La#Nina年粮食产量的明显差异区主要是在南方，亦即ENSO对我国南方地区的农业产量影响较大。
三、加强厄尔尼诺监测预报的对策措施
由于ENSO是热带太平洋大尺度海气相互作用的表现，引起热带地区乃至全球性频繁发生气候异常和社会灾难，因而早就受到人们的密切关注。近年的研究又表明：ENSO是大气海洋年际变化的一个强信号，了解它的形成条件及其与全球气候异常联系的机制是进行季到年际短期气候预报的可能途径之一，所以ENSO的监测、研究和预报已成为各国政府和国际机构高度重视的热点问题。
为了加强对包括ENSO在内的气候异常现象的观测和研究，世界气象组织（WMO）、联合国开发计划署（UNDP）、联合环境规划署（UNEP）等国际机构制定了多项气候国际合作计划，如全球气候观测系统计划（GCOS）、世界气候计划（WCP）等。为深入了解气候变化的过程与机理，在世界气候计划的主要予计划——世界气候研究计划（WCRP）之下设立了热带海洋全球大气试验计划（TOGA）及TOGA耦合海气响应试验计划（TOGA—COARE）、全球能量和水分循环试验计划（GEWEX）、世界大洋环流试验计划（WOCE）、气候变率及其可预报性研究计划（CLIVAR）。1995年，WMO又推出了气候信息和预报服务计划（CLIPS）。这些计划都将ENSO列为观测、研究和服务的重点内容之一，其中TOGA—COARE已取得一批重要的观测资料和研究成果并用于预测ENSO事件的发生和演变。目前世界上17个海气耦合模式中已有一部分可以模拟年际气候变化和ENSO事件，美国气候诊断中心已开始用海气耦合模式进行SST和ENSO业务预测，并提前一年成功地预报出1986—1987和1991—1994年ENSO事件的发生。
1995年11月，美国政府专门举办了“厄尔尼诺预测国际论坛”，包括中国在内的40多个国家和地区的高层代表出席了这次论坛。论坛在总结交流ENSO监测、研究和预报成果的基础上，制定了“国际季一年际气候预测计划”（SCPP），并决定组建“国际气候研究院”，吸收一些国家的气候中心作为它的区域研究和应用中心。根据有关专家分析，包括ENSO预报在内的短期气候预测极有可能于下世纪初在理论和技术方法等方面取得重大 突破，从而可以建立新一代的预报和服务系统。
中国位于世界气候脆弱带，地处东亚季风区，旱、涝、高温、冷害、早霜冻、台风等气象灾害频繁发生，近期还呈加剧的趋势。引起中国气候变率的物理因子是多方面的，El Nino事件是其中的一个重要因子，它对预测中国旱涝形成和未来分布具有直接或间接的影响，气象部门正在考虑如何利用这些关系改进中国的旱涝预报，特别是汛期气候预报。目前，国家气候中心已建立了ENSO监测诊断系统，准实时地监测大气海洋状况，及时发布ENSO监测简报，并成功地预报了近几次ENSO事件的发生发展过程。但东亚季风区的气候异常远比其它地区复杂，除与ENSO有关外，还与亚洲季风的变异、青藏高原冰雪覆盖、中国近海海温变化等因素有关，我们需要对其进行综合的系统的研究。
为了加强对包括ENSO在内的气候异常的监测、预测及其应用、服务工作，我国有关部门正在采取一系列行之有效的措施：一是加强观测试验计划，目前“GCOS”中国委员会”已经成立，青藏高原气候观测计划和淮河流域能量及水分循环计划（HUBEX）已经实施，与ENSO关系更为密切的南海季风试验计划（SCSMEX）也即将启动；二是加强科学研究，短期气候预测研究已被列为国家15个重中之重科技项目之一，ENSO预测模式的研究是其中的一个重要内容；三是加强基础设施的建设，“九五”期间国家将设立骨干工程项目，建立新一代的气候业务系统，提高对ENSO等气候异常现象的监测和预报能力；四是加强气候异常适应与减缓技术措施的研究，针对ENSO等气候异常现象可能出现的时间、区域和造成的危害，提出一些趋利避害的政策建议和技术措施，尽可能减轻自然灾害的损失，促进社会、经济的可持续发展。