2010年2月22日
极端天气——厄尔尼诺现象
地球的表面被四分之三的海洋所覆盖，地球的上方又有一层大气，无论是海洋还是大气，它们表面上风平浪静，内中却有着既是周期性特点又非周期性的复杂运动。在不经意中，海洋和大气左右着人类的生活，有时会对人类产生巨大的影响。人类每天都与水打交道，但很少注意它的奇特性质。水非常善于储存和传递能量，全世界的海洋储存了大量的太阳能，仅墨西哥湾暖流，每天输送给欧洲的能量就相当于全世界10年的煤产量，使英国和爱尔兰在冬日要比北美和俄罗斯暖和。吸收同样的热量，水上升的温度并不高，但在寒冷的日子里，水又能缓缓地释放它所储存的热量，稳定热循环和适宜的温度以维持地球生命。
不幸的是，人类的活动却打乱了这种稳定，反常气候的频繁出现就是一个明显的例子，例如厄尔尼诺现象。厄尔尼诺（El Nino）原文是“圣婴”的意思，它的出现犹如“哪吒”出世，能造成翻江倒海，引起大大小小无数的灾难。在历史上，对厄尔尼诺最早的记载可以追溯到1541年。
很早以前，秘鲁沿岸的渔民就发现了这种奇异的天气。本来，在圣诞节前后，应该有一股冷洋流出现，结果却出现了暖洋流，搅乱了他们打渔的规律，当地人把这个现象叫做“圣婴来了”。
这一现象也引起了秘鲁地理学家的注意。他们发现这种现象是由太平洋暖洋流异常强大引起的。本来，在秘鲁沿岸，每年的圣诞节前后，南半球太平洋有强劲的东南信风向西北横扫，把海水向西推动，与此同时，南美沿岸大洋的冷流不停地翻动，给这里的鱼类和水鸟等海洋生物输送大量养料，这通常是打渔的最好时机。然而，这种好机会每隔数年就要被打乱一次，一向强劲的东南信风渐渐变弱，甚至可能倒转成西风，而东太平洋沿岸冷水上翻的势头也会随之削弱或者完全消失，于是太平洋上层的海水温度迅速上升，并向东回流，构成一股异常的太平洋暖流。
进入20世纪，英国科学家吉尔伯特·沃克爵士（图1）最早注意到了这股海洋暖流，同时也发现了这股暖流与大气压间的关系，他引出了一个新概念——“南方振荡”——来说明这种关系。为了研究这种“振荡”关系，他前往印度研究了西南季风，发现沿赤道太平洋的冷暖流确实呈现“振荡”状态，从而也引起动荡不定的大气压，与此同时，大气压的振荡也引起海流的动荡不定。他选定了两个地理位置，一个是澳大利亚的达尔文，一个是南太平洋的塔希提岛。他发现当达尔文的大气压强上升时，塔希提岛的大气压随之下降，反之也如此。由于这种差异，造成海洋环流失去了正常的状态，“沃克环流圈”就是以他的名字所命名的。
图1
到了20世纪50年代，沃克所发现的“振荡”关系不仅被进一步证实，而且还发现海洋与大气的“振荡”与厄尔尼诺有密切的关系。到了20世纪60年代，著名气象学家雅各布·博客尼斯（图2）提出，厄尔尼诺现象是一种在大范围内的太平洋赤道带海洋与大气相互作用失去平衡的气候扰动，而这种气候扰动是由洋流引起的。在正常状态下，热带太平洋区域的季风洋流是从美洲流向亚洲，使太平洋表面保持温暖，给印度尼西亚等地带来降雨，但是这种模式每几年就被打乱一次，这时风向和洋流都发生逆转，太平洋表面的热流反过头来向东走向了美洲，随之便带走了热带雨，使欧亚地区本该下雨的时候反而干旱起来。
图2
根据世界气象组织的记录，1997年到1998年间是20世纪厄尔尼诺现象最严重的一年，经过详细的勘察，人们发现了一个出乎意料的因果关系，原来这一恶劣天气的出现是由“微不足道的一点点温差”引起的。请看关于温度的统计数字：这一年地面和海平面的平均温度比1961年到1990年这30年的平均温度16.5摄氏度高出仅0.4摄氏度；而在1998这一年全年所有的时间内，全球陆地和海洋的温度都比1997年的平均温度高出0.7摄氏度，不要小看这两个不足1摄氏度的温差，它所闯下的灾祸可真不小。
1997年到1998年这一年，厄尔尼诺在全球各地肆虐，异常天气如多米诺骨牌，使大小灾难接踵而来，造成“无处不灾”的局面；在西太平洋群岛、印度尼西亚、澳大利亚、菲律宾、印度、东南非洲和巴西发生特大干旱；与此相反，墨西哥和中美洲发生严重洪水，气候异常变暖，致使大量海鱼成群死去；除秘鲁发生特大洪水，美国加利福尼亚州、俄勒冈州和华盛顿州相继出现特大暴雨，多处泥石流出现，太平洋珊瑚礁等深海生物大量死亡；北美夏天异常多雨，冬季出现异常的特大暴风雪；加拿大、美国阿拉斯加由于温暖气流影响，出现暖冬和晚秋现象，造成冰川融化加快。图3是厄尔尼诺袭击澳大利亚的情况，狂风席卷着沙尘，如大墙似地扑向了墨尔本。
图3
迄今为止，科学家仍然没有找到产生这种异常气候变化的最终答案。各种说法彼此胶着，都没能给出明确的回答，火山爆发说、地球自转年际速度不均说、地球膨裂说、人为生态环境破坏说等其说不一。更令人困扰的是，这种现象出现的周期原因不明地逐渐缩短，原来每十年或七八年一次，进入20世纪90年代以来，几乎每三年就降临一次。目前全世界的科学家已经加强世界范围的厄尔尼诺预报，并积极探索温室效应与厄尔尼诺的关系。
在厄尔尼诺现象原因不明的情况下，为了减小所造成的灾害，加强预报预警变得更加重要。由于它的出现与海洋表层温度异常有关，日本海洋研究所与东京大学和法国海洋开发研究院合作，对太平洋和印度洋表层水温进行了500年来的资料汇总，并做了模拟计算。由此研究组有了重要的发现，在厄尔尼诺现象出现的十多个月前，印度洋东侧的表层水温有所上升，而印度洋西侧的表层水温有所下降。他们以此推断，厄尔尼诺现象与太平洋之间的大气循环系统紧密相关，只要着眼于印度洋面的水温变化，就可以预测一年后太平洋可能出现的变化。图4是研究组进行海洋水温观测。这一成果为厄尔尼诺的预报研究开辟了方向。2010年2月22日，这一项联合研究成果发表在《自然·地球科学》杂志上。
图4
关键词：厄尔尼诺现象，吉尔伯特·沃克爵士，雅各布·博客尼斯，El Nino phenomenon，Sir Gilbert Walker，Jacob Berknes
图1：http://www.weatheronline.co.uk/reports/weatherbrains/Sir-Gilbert-Walker.htm
图2：http://www.uib.no/en/gfi/58026/who-were-they
图3：https://www2.ucar.edu/atmosnews/perspective/13287/here-comes-el-nino-what-exactly-it
图4：https://www2.ucar.edu/atmosnews/perspective/13287/here-comes-el-nino-what-exactly-it