氣象背景知識(shí)
氣象理論認(rèn)為驅(qū)動(dòng)氣候長期變化的動(dòng)力是熱帶太平洋的加熱和冷卻。海風(fēng)就是個(gè)眾所周知的例子。在晴朗的下午，大陸要比海洋增溫快；陸地上的空氣加熱并抬升，海洋表面上的冷空氣流向海岸取代熱空氣。在高層，熱空氣流向海洋并冷卻下沉，于是一個(gè)循環(huán)就形成了。這種原理在整個(gè)地球都適用。一年中，赤道得到的太陽直射光線比中緯度和極地都要多，因此，赤道海洋比其它海域吸收的熱量要多得多。赤道海洋上空的空氣被海水加熱后膨脹上升（帶著熱量），流向極地；相反，副熱帶和極地的高密度冷空氣流向赤道，取代了那里的熱空氣。換言之，大氣和海洋的相互作用就像一個(gè)地球的熱機(jī)。這種熱量的連續(xù)再分配，再加上受地球自西向東轉(zhuǎn)動(dòng)的影響，產(chǎn)生出了高空急流和盛行向西吹的信風(fēng)。然后，風(fēng)隨地球的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)了大尺度的洋流，如北大西洋的墨西哥灣流、南太平洋的洪堡海流、南、北赤道洋流。在熱帶海洋處，東風(fēng)獲得了海上的水汽并將之從世界的一個(gè)地方帶到另一個(gè)地方然后下沉。例如，海洋-大氣的動(dòng)力作用使南美太平洋沿岸地區(qū)一般比較干燥，而在太平洋海盆另一側(cè)的印度尼西亞和新幾內(nèi)亞卻有著茂密的叢林。信風(fēng)向西吹帶動(dòng)熱帶海洋的上層暖水。當(dāng)暖水在西太平洋堆積時(shí)，東太平洋的深層海水便涌升至表面。
正如研究人員逐步認(rèn)識(shí)到的那樣，如果他們獲取了熱帶太平洋某些海域的次表層溫度，就能提前幾個(gè)月預(yù)報(bào)出信風(fēng)。相反，如果知道了信風(fēng)的特點(diǎn)，海表溫度也能預(yù)報(bào)出的。厄爾尼諾問題首先是在大氣研究中提出的。二十世紀(jì)初，英國數(shù)學(xué)家、印度氣象臺(tái)臺(tái)長Sir Gilbert Walker利用已有的氣象資料在大氣科學(xué)研究中做出了根本性的突破。1899年，印度農(nóng)民所希冀的季風(fēng)雨遲遲未來，緊接著一場(chǎng)大饑荒發(fā)生了。Walker授命研究這種天氣異常的預(yù)報(bào)方法，他精選從全球氣象觀測(cè)網(wǎng)中挑出來的四十年溫度、氣壓和降水資料，發(fā)現(xiàn)東南太平洋（塔希提島以東）和印度洋（澳大利亞的達(dá)爾文站以西）氣壓之間有一種蹺蹺板式的關(guān)系，也就是說，這其中的一個(gè)地區(qū)氣壓偏高，另一個(gè)地區(qū)的氣壓反過來就偏低。在1928年給皇家氣象科學(xué)會(huì)提供的一篇論文中，Walker將這種蹺蹺板式的氣壓型定義為南方濤動(dòng)，還給出了測(cè)量?jī)蓚€(gè)地區(qū)之間的氣壓差的尺度。他觀測(cè)得到，每當(dāng)氣壓東邊很高西邊很低時(shí)，印度的季風(fēng)雨量就會(huì)很大。而東西差異不大時(shí)，雨量則小，甚至無雨或干旱。此外，Walker的研究還指出干旱條件不僅襲擊澳大利亞、印度尼西亞和印度，還會(huì)襲擊非洲的次撒哈拉沙漠地帶，與此同時(shí)，加拿大則可能出現(xiàn)暖冬。由于Walker用圖點(diǎn)出了一年中不同時(shí)段兩地氣壓差之間的時(shí)間滯后相關(guān)性，他認(rèn)為這些觀測(cè)結(jié)果也可以用于一些地區(qū)的長期天氣預(yù)報(bào)。Walker 很有洞察力和遠(yuǎn)見，但他卻不能識(shí)別南方濤動(dòng)的物理機(jī)制。后來的三十年，由于各方面的因素，對(duì)南方濤動(dòng)的深入研究跌入低谷。其中最主要的是在1930年到1950年之間，表征厄爾尼諾和南方濤動(dòng)的氣候信號(hào)較以前異常不明顯，人們的研究熱情隨之降低。
什么是厄爾尼諾現(xiàn)象?
“厄爾尼諾”現(xiàn)象正在威脅著世界。西班牙語“El Nino”意為“小孩”，寫成“EL NINO”則是“圣嬰”（Christ child）的意思。這個(gè)詞最初出現(xiàn)在19世紀(jì)，當(dāng)時(shí)的秘魯航海家發(fā)現(xiàn)，每隔數(shù)年，在圣誕節(jié)前后，海岸附近的海水溫度升高，海流變向朝南。同時(shí)，氣候變壞，象天性反復(fù)無常的小孩在大發(fā)脾氣。正常情況下，強(qiáng)勁的西向貿(mào)易風(fēng)將太平洋南美洋面的海水吹向亞洲，在溫暖的海水上面，潮濕的空氣上升，大氣壓降低，導(dǎo)致大量的降雨，滋潤了亞洲的雨林。同時(shí)，高空的冷空氣流向南美，在那里形成高氣壓，導(dǎo)致南美太平洋沿岸降雨減少，成為地球上最干旱的地區(qū)之一。但是調(diào)皮的“圣嬰”改變了這種天氣模式。西太平洋沿岸的大氣壓升高，導(dǎo)致從澳大利亞到印度的階段性干旱天氣。貿(mào)易風(fēng)減弱，在極端的年份甚至變成向東吹。在氣象學(xué)上，“厄爾尼諾”現(xiàn)象是指南美赤道附近（約北緯4度至南緯4度，西經(jīng)150度至90度之間）幅度數(shù)千公里的海水帶的異常增溫現(xiàn)象。由于水的比熱要比空氣約大四倍，密度約大1000倍，因此海水溫度的微小變化所釋放的熱量就可使其上空的大氣環(huán)流發(fā)生劇烈變化，造成氣候異常。
原來，太平洋洋面并不是完全水平的。在南半球的太平洋上，由于強(qiáng)勁的東南信風(fēng)向西北橫掃，將海水也由東南向西推動(dòng)，結(jié)果是位于澳大利亞附近的洋面要比南美地區(qū)的洋面高出約50厘米。與此同時(shí)，南美沿岸大洋下部的冷水不停上翻，給這里的魚類和水鳥等海洋生物輸送大量養(yǎng)料。令人不解的是，每隔數(shù)年，這種正常的良性環(huán)流便被打破。一向強(qiáng)勁的東南信風(fēng)漸漸變?nèi)跎踔量赡艿罐D(zhuǎn)為西風(fēng)。而東太平洋沿岸的冷水上翻也會(huì)勢(shì)頭減弱或完全消失。于是太平洋上層的海水溫度便迅速上升，并且向東回流。這股上升的厄爾尼諾洋流導(dǎo)致東太平洋海面比正常海平面升高二三十厘米，溫度則升高2-5攝氏度。這種異常升溫轉(zhuǎn)而又給大氣加熱，引起難以預(yù)測(cè)的氣候反常。例如，厄爾尼諾曾使南部非洲、印尼和澳大利亞遭受過空前未有的旱災(zāi)，同時(shí)帶給秘魯、厄瓜多爾和美國加州的則是暴雨、洪水和泥石流。那次厄爾尼諾效應(yīng)造成了1500余人喪生和80億美元的物質(zhì)損失。
厄爾尼諾現(xiàn)象的成因
關(guān)于厄爾尼諾現(xiàn)象的成因，迄今科學(xué)家們尚未找到準(zhǔn)確的答案。有人認(rèn)為，可能是太平洋底火山爆發(fā)或地殼斷裂噴涌出來的熔巖的加熱作用造成洋流變暖，進(jìn)而導(dǎo)致信風(fēng)轉(zhuǎn)弱和逆轉(zhuǎn)。另有人則推斷，也許是因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)的年際速度不均造成的。他們說，每當(dāng)?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)的年際速度由加速度不均造成的。他們說，每當(dāng)?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)的年際速度由加速變?yōu)闇p速之后，便會(huì)發(fā)生厄爾尼諾現(xiàn)象。還有人提出，太陽黑子異?？赡苁菍?dǎo)致厄爾尼諾現(xiàn)象的原因。來自美國國家航空航天局和霍普金斯大學(xué)物理研究室的專家，以及委內(nèi)瑞拉安第斯大學(xué)天體物理學(xué)系的研究人員 2月26日在委內(nèi)瑞拉西北部共同觀測(cè)了日蝕。他們對(duì)太陽直徑進(jìn)行了精密的測(cè)量，將所得數(shù)據(jù)與近20年的統(tǒng)計(jì)相比較，希望以此確定太陽活動(dòng)與地球氣候變化之間的必然聯(lián)系。這些科學(xué)家說，太陽黑子的“頑皮的行為”很可能是導(dǎo)致溫室效應(yīng)和“厄爾尼諾”等全球性氣候反?，F(xiàn)象的原因。盡管厄爾尼諾的成因尚未查清，但人類并未在它面前聽天由命、無所作為。1986年國外科學(xué)家成功地提前一年預(yù)報(bào)了厄爾尼諾現(xiàn)象的來臨，并積極探索溫室效應(yīng)與厄爾尼諾現(xiàn)象之間的聯(lián)系?？梢灶A(yù)言，人類終將能解開這一肆虐人類的大自然之謎，并找出辦法，避免它的危害。
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