互动科普

2016年3月，热带太平洋上的厄尔尼诺信号逐渐衰退，它对美国的影响也已经告一段落。但在太平洋另一侧的中国，这次事件引发的最为显著的危机才刚刚到来。

从3月到6月，中国平均降水量为1961年以来历史同期最多，南方地区出现了20余次区域性暴雨，同样为历史同期最多。而受此影响，主要江河也暴发了20多次洪水。

从全球范围来看，在2015年下半年至2016年初，这次厄尔尼诺事件的影响范围主要是在澳大利亚、美洲和非洲，而在中国，尽管厄尔尼诺在这段时期也造成了一些气候异常，例如2015年冬季的全国平均降水量创历史最高纪录，但更为显著、破坏性更强的影响在2016年春夏季才姗姗来迟。

以往厄尔尼诺年的气象记录告诉我们，这样的情况并不是个例。在之前最强的两次厄尔尼诺事件（1982-1983年、1997-1998年）中，长江流域均在次年夏季出现特大洪水。是什么原因导致太平洋两侧对厄尔尼诺的响应截然不同，使得厄尔尼诺对我国的影响在其信号减弱甚至完全消失之后仍在持续显现？

解析复杂机制：三十年的探索

海水中的异常通常会引发大气的异常运动，进而影响大陆的气候。当厄尔尼诺信号出现，即中/东太平洋的表层海水温度上升时，海面上方大气的沃克环流随即发生改变。如同湖面泛起的涟漪，大气中也会产生“波列”。但与水中的涟漪可以向四面八方传递不同的是，在地球自转的作用下，由赤道向两极传递的大气波动会向东偏转，也就是说，波列向太平洋的下游——美洲地区传播，进而在厄尔尼诺最强盛的冬季对美国天气造成显著影响。

然而，这一传播方式却难以直接影响到上游的东亚地区。不难判断，在太平洋上方，必定有一条不同的途径将海水的异常信号保存至次年夏季，并传递至中国。作为我国最早研究厄尔尼诺的科学家之一，中国气象局国家气候中心研究员、中国工程院院士丁一汇告诉《环球科学》记者：“我们处在厄尔尼诺的上游，应用于我国的相关理论与美洲不同，因此要弄清楚厄尔尼诺的发生机制、对气候的影响，并对其作出预测，得由中国科学家来做。”

中国科学家研究厄尔尼诺的开端，源于40多年前的一次厄尔尼诺事件。1972年的一次厄尔尼诺席卷全球，虽然强度略逊于史上最强的三次，但仍然在全球范围内造成了严重的旱情。我国同样没能幸免，尤其是华北地区，持久的旱情导致了大规模的水资源短缺，天津甚至不得不采取限水措施。这次厄尔尼诺事件让我国的气候学家开始重视厄尔尼诺对气候的影响，并且开始将目光投向这一导致气候异常的海洋－大气现象。

在1972年之后的十多年内，气候学家的工作主要集中在整理过往的厄尔尼诺资料，通过分析这些案例增进对厄尔尼诺形成机制的理解。除了研究有气象记录以来的厄尔尼诺事件，研究人员还从各地县志中寻找过去数百年间厄尔尼诺给我国气候留下的踪迹。正是在这一时期，研究人员发现了厄尔尼诺在我国的特征性表现——主要在次年夏季影响我国的气候，造成北方多干旱，而南方常出现强降水天气。但在这一时期，气候学家尚不清楚这些现象是通过何种途径实现的。

到了上世纪末，随着研究的深入，研究人员逐渐弄清楚了厄尔尼诺影响我国气候的机制。1996年，现任复旦大学大气科学院院长的张人禾根据对1986-1987、1991-1992年两次厄尔尼诺的分析提出，在厄尔尼诺盛期，赤道西太平洋地区出现反气旋（顺时针转动的大气系统）异常，在其西侧盛行的西南风将西太平洋温暖、湿润的气流带到我国陆地上方，继而产生强降水。后来不久，美国夏威夷大学的王斌教授和张勤博士更进一步明确了这个反气旋发展的机理与优势地区，并称之为菲律宾反气旋。随后，研究人员发现，西太平洋反气旋可以一直持续到次年夏季，从而造成我国南方地区夏季的降水异常。但问题并没有完全得到解决。在次年夏季，太平洋上的海温异常已经消退，这时必须得有额外的能量继续维持西太平洋反气旋的活动。那么，这个额外的能量是什么，来自哪里呢？

不久后，当时任职于夏威夷大学的谢尚平教授给出了答案：印度洋的“电容器效应”。“厄尔尼诺发生时，太平洋暖海水向东偏移，热空气上升区域随之东移。在沃克环流的作用下，印度洋上空的云层减少。缺少了云层的反射，海水将吸收更多热量，如同给印度洋充上了电。”中国科学院大气物理所的黄刚研究员解释说。在最近这次厄尔尼诺中，自2014年3月信号出现开始，印度洋这块巨大的“蓄电池”经历了近两年的“充电”。随着今年夏季的到来，印度洋将充足的“电量”释放，通过激发大气波动，增强西太平洋反气旋。至此，太平洋海温异常与次年夏季我国气候异常之间的关系链得以建成。

预测气候影响：一波三折的事件

与此同时，随着我国科学家对于厄尔尼诺影响我国气候的机制的认识逐步加深，这些理论为厄尔尼诺预测模型的建立提供了条件。上世纪末，中国气象局建立起海气耦合模式，它能够根据早期的海洋信号预测厄尔尼诺的发展及其对我国气候的影响。1998年，该模式刚刚投入使用，便面临一次严峻的挑战——1998年的超强厄尔尼诺。丁一汇介绍：“当年的预测模式准确预报了长江以南夏季的大暴雨及其引发的洪水，但对东北汛情流域的预测有所偏差。”

进入21世纪，理论研究的深入使得预测模式更加细致、准确。此外，厄尔尼诺的预测也变得更加立体化。除了中国气象局国家气候中心，中国科学院大气物理所、清华大学、北京师范大学等多家科研机构均开发了自己的模式，这些相互独立的模式构成了我国厄尔尼诺的预测网络。每年3月和10月，国家防汛抗旱总指挥办公室联合国家气候中心以及其他科研机构，分别针对夏季汛期和冬季气温召开会议，对不同模式下的预测结果进行汇总分析，达成共识后向公众发布。在4月和6月，国家气候中心还会发布滚动预报，及时跟进最新的气候变化。此外，在每年3月和10月的会议结束后，在东亚气候预测论坛上，我国科学家会与东亚其他各国、欧美等地的研究人员交流预测结果。

即便如此，对厄尔尼诺及其影响的预测仍然不容易，本次厄尔尼诺事件就是一个例子。2014年3月，东太平洋的表层海水开始出现变暖的信号，很多国家的研究人员都根据气候模式预测，这是厄尔尼诺的前兆，并且可能在年底发展成强厄尔尼诺事件。国家气候中心的预报员袁媛博士告诉《环球科学》记者，国家气候中心的判断是，当年只会发生一次较弱的厄尔尼诺事件，并发布了预报。随着时间推移，人们发现厄尔尼诺在2014年发展十分缓慢，在当年冬季，信号甚至呈衰减的趋势。当时包括我国在内的各国气候学家普遍认为，这是一次正在衰减的弱厄尔尼诺事件，之前人们担心的强厄尔尼诺并不会出现。

但在2015年3月，形势却出现了逆转，东太平洋上的海温再次出现攀升的迹象。在与其他科研机构进行会商后，袁媛等研究人员一致认为，这次厄尔尼诺并没有结束，在延缓了一年之后，它将继续发展，并形成一次强度较大的事件。

进入2016年春季，随着距离夏季可能出现的汛情越来越近，气候学家作出的厄尔尼诺预测就显得尤为关键。3月底全国汛期大会商的结果给出了比较一致的结果，2016年夏季长江流域会出现类似1998年夏季的大洪水。这是综合分析前期的监测资料与多家模式预报的结果得到的。但其强度是否会超过1998年尚没有得到肯定的结论。后来的事实证明，这次全国大会商的预测是正确的，提前了2〜3个月为我国抗御6月中旬到7月中旬的长江流域大暴雨/洪水提供了早期预警。

袁媛告诉记者，预报员对气候的预测并非单纯依靠气候模式的结果。尤其在春季，由于厄尔尼诺信号已经不明显，有些模式有可能给出不正确的结论，这被称作“春季障碍”。因此，研究人员需要结合当前的变化趋势以及以往案例进行综合分析。他们对3月至5月的监测结果进行分析后发现，厄尔尼诺在大气中造成的持续性影响没有减弱，而是进一步增强。因此，国家气候中心的研究和预报人员，在5月的滚动预报中继续将重点放在长江流域。最终，这一决策为防汛部门的准备工作提供了正确的指向。

未来工作：将“圣婴”抓得更牢

自上世纪末诞生以来，国家气候中心的海气耦合模式经过了多次修正与优化，但在面对混沌的大气系统时，任何模式在预测气候响应方面都难以做到万无一失。在接受《环球科学》采访时，浙江大学的贾晓静教授提到了阻碍厄尔尼诺预报准确性的另一个原因。自2000年以来，中部型厄尔尼诺（赤道太平洋中部的海温变暖）发生的频率较高，而气候模式主要是根据传统的东部型厄尔尼诺设计的，因此在处理中部型厄尔尼诺时，一些参数和物理过程都有待调整。

目前，我国的模式采用的监测数据主要来自美国海洋和大气管理局的国家数据浮标中心。为了得到第一手的监测数据，我国参与了全球海洋观测网计划（Argo）。截止2016年5月底，我国在西太平洋和印度洋布放了147个仍在工作的Argo剖面浮标，成为遍布全球海域的3814个Argo浮标的一部分。赤道太平洋的Argo浮标已经为国内一些厄尔尼诺预测模式提供了额外的数据。为了让该计划在气候模式中发挥更大的作用，我国的研究人员仍需要更高的参与度。因此，丁一汇说，我国在厄尔尼诺研究上的下一个重点就是增进国际合作。

在厄尔尼诺的预报领域，我国科学家同样需要进一步走向世界。在目前的全球厄尔尼诺发布平台上，我国的模式尚未加入其中。丁一汇说，随着我们的预报逐渐接近国际水平，“我们下一步的目标是扩大国际影响，把预报结果推送到国际平台，参加集合预报。”

对于袁媛等气候预报员来说，一次厄尔尼诺事件的结束可能意味着他们将迎来对另一次气候异常事件的预测。2016年夏季以来，东太平洋的海温异常转为负值。如果这一趋势延续至今年冬季，厄尔尼诺－南方涛动的另一端——拉尼娜事件就将形成。袁媛说，国家气候中心和我国其他机构也在对太平洋的海温变化分别进行模拟，在10月底的全国年度气候预测会上，他们将对我国冬季的气候进行商议并发布预测，帮助民众和灾害管理部门做好准备。