【热点】新教材的海气相互作用—“拉尼娜”，到底有何“秘密”？

世界气象组织（WMO）近期发布的最新数据显示，拉尼娜现象已经连续第二年出现，预计将持续到2022年初，会影响温度和降水。

拉尼娜现象已经出现

我们将会经历怎样的一个冬天？

七问拉尼娜

带你揭秘

拉尼娜名称的由来？

拉尼娜与厄尔尼诺的名称一样，来自于生活，来自热带太平洋东岸渔民对渔业与海温变化的认知。

渔民们发现，冷水年，渔业大丰收；暖水年，沿海的鱼群会神秘消失，不知为什么赤道中东太平洋海水的冷暖会主宰着渔场的命运？数百年来，他们一直在用“拉尼娜”（La Nina）或“厄尔尼诺”（El Nino）表述新年来临前夕秘鲁沿岸海水异常现象。西方通常称为“圣婴”，特指这种现象在圣诞节前后出现或表现得最为显著。事实上，通过对1950年代以来的19个拉尼娜事件冬季冷水谷值的分析，出现最低值在当年11月和次年1月的概率均为37%，在当年12月的概率仅为21%。

拉尼娜与厄尔尼诺科学术语于1997年正式走进社交媒体界，不过，显然厄尔尼诺比拉尼娜更加耀眼。

拉尼娜的科学定义有国际标准吗？

目前世界各国对赤道中东太平洋冷暖事件监测和认定标准不一致，主要由于不同国家选择影响关联的监测区域不同，对于海洋资料的来源和统计方法处理也不一样，对海洋-大气相互作用的认识不同，以及不同国家和地区与监测关键区地理位置的差异。一般地，美国国家海洋和大气管理局厄尔尼诺事件的监测标准是：连续5个月的NINO3.4区海温指数3个月滑动平均值≤-0.5℃定义为一次拉尼娜事件；澳大利亚气象局将NINO3.4区月海温距平≤-0.8℃且大气南方涛动指数≥0.8定义为一次拉尼娜事件；日本气象厅将连续6个月的NINO3区海温指数的5个月滑动平均值≤-0.5℃定义为一次 拉 尼 娜 事 件 ；英 国 哈 德 莱 中 心 将NINO3.4区月海表温度距平值≤-0.5℃并持续至少6个月以上定义为一次拉尼娜事件。反之，则同样可定义为厄尔尼诺事件。由此可见，NINO3.4区是关注的核心。值得注意的是，一是假设拉尼娜与厄尔尼诺在强度上是对称的；二是采用3个月滑动平均值的计算，表明当月结束后无法立刻确定监测指标是否达标，仍然需要下个月的监测值参与计算，在实践中往往难以满足服务需求。

在2017年之前，我国有关厄尔尼诺的科学传播中，在定义中会出现诸如NINO综合区，即 NINO1+2区、NINO3区、NINO3.4区的总称。当NINO综合区（NINO1+2+3+4区）海温距平指数≤-0.5℃至少持续6个月（过程中间可有一个月未达标准）则定义为一次拉尼娜事件。从2017年开始，中国气象局厄尔尼诺/拉尼娜事件定义标准采用新的国家标准（GB/T33666-2017），连续5个月的NINO3.4区海温指数的3个月滑动平均值≤-0.5℃定义为一次拉尼娜事件。

拉尼娜究竟是怎样形成的？

拉尼娜与赤道中东太平洋海水温度变冷、信风的增强相关联。因此，拉尼娜实际上是热带海洋和大气共同作用的产物。在赤道中东太平洋，大气和海洋通过热量、水汽、动量在分界面上的物质相互交换而耦合在一起，海洋表层的运动主要受海表面风的牵制。来自南北半球赤道信（东）风把温暖的表层海水向西吹送，既增加了西太平洋次表层海水20℃等温线的深度，又为亚洲及印度尼西亚群岛上空气的对流和上升提供了能量；高空气流返回到东太平洋上空，并呈现下沉态势，形成热带纬圈（沃克）环流。当拉尼娜事件出现时，赤道信风会进一步加强，秘鲁沿岸海洋的冷水上涌不断加强，热带纬圈环流得到显著加强；当厄尔尼诺事件出现时，赤道信风减弱，亚洲及印度尼西亚群岛上空深对流区东移，形成相反的沃克环流。

在过去的100年间，拉尼娜与厄尔尼诺在年际时间尺度上的循环已成为最强的自然气候振荡，也是季节与年际气候预测中最重要的前兆信号。赤道中东太平洋海-气相互作用循环过程一般有2年至7年周期，平均为4年。进一步的研究发现，东太平洋的循环周期为3年至7年，而中太平洋平均循环周期为2年至3年。

拉尼娜如何引发区域或全球气候异常？

赤道中东太平洋大范围海表温度的持续异常，为什么会在全球范围产生一连串的极端天气？因为反常的海洋现象通过热带海-气相互作用，触发了异常的大气环流，导致出现异常的气候事件。由于暖水持续加热大气，形成上升气流，冷水区形成垂直下沉气流，冷暖海水区位置的变化，改变了大气运动的原有规律，从而造成气候异常，但不同区域的影响机理是不同的。尽管拉尼娜对全球气候异常的影响没有大名鼎鼎的厄尔尼诺猛烈，但造成的社会与经济影响还是十分显著的。

拉尼娜事件对北美等地的影响主要是通过下游效应和大气遥相关来传递。就冬季而言，在赤道中东太平洋下沉区北侧的北回归线附近，热带辐合带对流活动加强，北太平洋阻塞高压好天气系统加强，东北太平洋与北美西海岸低值坏天气系统发展（好天气系统指受高压系统控制，阳光明媚，万里无云，天气晴好；反之，坏天气系统受低压系统控制，对流系统活跃，容易出现降水等天气现象），美国南部出现干旱暖冬气候；反之，厄尔尼诺事件使得北美西海岸高温干旱，东北部则暴风雪肆虐。

拉尼娜事件对东亚的影响主要是通过控制西太平洋副热带高压的位置与强度、影响东亚季风环流发生作用的。由于亚洲及印度尼西亚群岛上热带地区热带辐合带对流活动加强，西太平洋副热带高压位置偏北、强度偏强，有利于我国北方秋冬季降水增多，形成北方及华西秋汛。同时，东亚冬季风偏强，冬春季冷空气较常年活跃。而厄尔尼诺事件，使得南方汛期降水偏多。

拉尼娜事件对太平洋以外热带地区的影响主要是通过纬圈次级环流的异常控制的，南美洲北部暴雨洪涝会频发，澳大利亚北部和东南亚等地洪涝风险加大。

从全球范围来看，拉尼娜会造成气温偏低、降水偏多，但是具体到各个国家和地区并不同。当拉尼娜发生时，南美沿岸附近地区（如阿根廷）降水稀少，而印度尼西亚、澳大利亚东部则多雨；当拉尼娜长时间持续时，非洲中部、美国东南部等地常发生干旱，巴西东北部、印度和非洲南部等地则容易出现洪涝。

拉尼娜对我国冬季冷暖的影响？

拉尼娜对我国气候的影响主要有两方面：一是拉尼娜发生的当年秋季，北方降水易偏多，出现秋汛的可能性大，如1974年、1984年和2000年发生的拉尼娜事件，都造成了当年秋季黄河和淮河流域降水偏多；二是其发生的当年冬季，气温易偏低，出现冷冬的可能性较大。如2000年发生的拉尼娜事件，导致2000/2001年冬季东北、华北地区气温明显偏低，部分地区出现了少见的严寒；2007至2008年拉尼娜事件导致2008年初我国南方发生大范围低温雨雪冰冻灾害。

国家气候中心的数据表明，1954年以来的15次拉尼娜事件中冬季偏冷的概率为67%，但20世纪80年代以来，由于全球变暖现象更加凸显，冬季出现偏冷的可能性仅为50%，但也比没有拉尼娜事件要总体偏冷。历史上，1964年、1973年、1974年和1988年等拉尼娜事件发生后，出现了明显的华西秋雨，1999年和2007年则出现明显冬季低温雨雪冻害。

我国对拉尼娜预测水平如何？

目前，我国拉尼娜/厄尔尼诺气候预测已跻身国际领先水平，但全球变暖叠加赤道中东太平洋海温异常的自然气候振荡，极端天气呈现广发、频发、强发和并发态势，使得极端天气变得更为复杂。目前，国家气候中心第3代气候模式（BCC-CPSv3）建立了次季节-季节-年际尺度一体化气候模式预测业务系统，气候预测性能有明显提升。对赤道中东太平洋厄尔尼诺/拉尼娜事件、热带印度洋东西海表温度异常结构的跨季度预测能力也优于美国、英国和日本业务水平。来自南京信息工程大学等高校院所机构的中国科学家团队在研究中对厄尔尼诺/拉尼娜事件提前24个月的预测技巧超过0.5，基于机器深度学习的人工智能预测对冬季尼诺3.4区海温预测技巧可以延长到20个月。

图/中国气象局微博

此次拉尼娜事件未来的强度与影响如何？

世界气象组织在9月9日正式对外宣布，2021年晚些时候将迎来一次弱拉尼娜事件。10月国家气候中心预计，冬季将形成一次弱-中等强度拉尼娜事件，并将使我国冬季冷空气活动更加频繁、势力偏强，中东部地区气温总体以偏冷为主，出现极端寒潮事件的概率增大。

2021年是双拉尼娜年，上一次事件峰值出现在2020年11月，这次又于今年10月已进入拉尼娜状态，目前在进一步发展。华西极端秋雨、秋季“南旱北涝”、10月南海-西太平洋台风接踵而来，历史第四强寒潮席卷全国，这些气候异常的推手竟都聚焦在此次拉尼娜。联合国粮农组织数据显示，10月份全球食品价格指数涨幅超3%，创下近十年新高，拉尼娜也使全球饥饿情况持续恶化。

因此，需特别关注冬季我国中东部大范围强降温天气过程、北方地区可能出现的低温雪灾、西南地区东部和江南西部可能出现的阶段性低温雨雪冰冻天气过程以及江南华南等地的干旱发展。但也需要特别指出，在全球变暖的气候背景下，影响我国冬季气候的因素更加复杂，北极海冰融化、欧亚积雪变化以及其他海域的海温异常等因素都会影响东亚冬季风环流的变率，进而影响我国冬季气候异常。

拉尼娜事件增加了极端气候异常出现的概率，气象部门将加强实时监测、滚动预测和精细化服务，以减少气象灾害对农业生产、能源供给、人体健康、交通运输等经济社会和人民生活等方面的不利影响。防灾减灾乃政治之责、核心之要、战略之重，应切实提高气象灾害风险科学防范能力，充分发挥第一道防线的积极作用。

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