1、厄尔尼诺和拉尼娜现象厄尔尼诺和拉尼娜现象一、沃克环流一、沃克环流二二、厄尔尼诺厄尔尼诺三、拉尼娜三、拉尼娜厄尔尼诺和拉尼娜现象厄尔尼诺和拉尼娜现象一、沃克环流一、沃克环流二二、厄尔尼诺厄尔尼诺三、拉尼娜三、拉尼娜2230AB27 30CD2227EF赤 道2230AB27 30CD2227EF赤 道G.T.沃克沃克J.皮耶克尼斯皮耶克尼斯厄尔尼诺和拉尼娜现象厄尔尼诺和拉尼娜现象一、沃克环流一、沃克环流二二、厄尔尼诺厄尔尼诺三、拉尼娜三、拉尼娜厄尔尼诺(E用的产物，它原是指赤道海面的一种异常增温，现在其定义在于全球范围内，海气相互作用下造成的气候异常。厄尔尼诺现象厄尔尼诺现象(EL Ninos)
2、厄尔尼诺是一种发生在海洋中的现象，其显着厄尔尼诺是一种发生在海洋中的现象，其显着特征是赤道太平洋东部和中部海域海水出现异常的特征是赤道太平洋东部和中部海域海水出现异常的增温现象。它是海洋和大气相互作用不稳定状态下增温现象。它是海洋和大气相互作用不稳定状态下的结果。由于这种现象经常发生在年末圣诞节前后，的结果。由于这种现象经常发生在年末圣诞节前后，所以当地人称为所以当地人称为“圣婴圣婴”（厄尔尼诺）。厄尔尼诺（厄尔尼诺）。厄尔尼诺现象发生时，由于水温高，浮游生物减少，鱼得不现象发生时，由于水温高，浮游生物减少，鱼得不到食物而大量死亡，所以以鱼为生的海鸟也将死亡到食物而大量死亡，所以以鱼为生的海鸟
3、也将死亡或迁徙。由于厄尔尼诺现象给全球带来巨大的灾难，或迁徙。由于厄尔尼诺现象给全球带来巨大的灾难，因此，这种现象已成为当今气象和海洋界研究的重因此，这种现象已成为当今气象和海洋界研究的重要课题。要课题。厄尔尼诺(El 洲吹向太平洋西岸的信风减弱暖水在太平洋中部和东岸积聚结论：结论：赤道附近太平洋东部和西部的温度差异赤道附近太平洋东部和西部的温度差异减小，减小，沃克环流减弱沃克环流减弱。温度温度距平值距平值东南信东南信风风突然突然减弱减弱，甚至转甚至转为西风为西风赤道逆流赤道逆流增强，温增强，温暖海水覆暖海水覆盖赤道附盖赤道附近太平洋近太平洋东岸海面东岸海面上升流消上升流消失，南美失，南美洲西
4、岸寒洲西岸寒流被暖流流被暖流取代取代赤道附近太赤道附近太平洋表层水平洋表层水温东岸升高，温东岸升高，西岸降低，西岸降低，东西温差缩东西温差缩小小 沃克环流减弱沃克环流减弱 厄厄 尔尔 尼尼 诺诺厄尔尼诺(El 短短期期气气候候改改变变其其实实不不单单会会影影响响到到太太平平洋洋沿沿岸岸国国家家，全全球球很很多多地地方方也也会会间间接接受受到到影影响响。这这是是因因为为在在厄厄尔尔尼尼诺诺影影响响下下的的大大气气循循环环会会扰扰乱乱全全球球正正常常的的大大气气循循环环，使使地地球球很很多多地地方方出出现现异异常常气气候候。例例如如正正常常多多雨雨的的地地方方会会发发生生干干旱旱，本本来来寒寒冷冷
5、的的地地方方会会变变得得异异常常寒寒冷冷等等等等，并并继继而而影影响响经经济济及及粮粮食食生生产产、甚甚至至威威胁胁人人们们的的生生命命。秘秘鲁鲁及及哥哥厄尔尼诺影响最显著的地区。每逢厄尔尼诺现象出现时，当地多会发生水灾及山洪暴发。同时，水灾亦会引致霍乱、疟疾或登革热等疾病的病例增加。另外，暖水会使南美的渔获量大减，影响以渔业为生的人的生计。这是因为原有的食物链、生物习性遭到破坏之故。HI印印度度尼尼西西，令农作物失收。同时，干旱亦会引致山林大火一发不可收拾，其中1997年的印度尼西亚山林大火，更令东南亚一带的空气受到严重污染。这次山林大火共使15000人因呼吸系统或眼部不适而要前往求诊。长远
6、而言，雨林面积的减少更会对全球气候构成不利的影响。非非生干旱。而在1982-83的厄尔尼诺年，因干旱所引起的农作物失收更引致埃塞俄比亚及中非的萨赫勒地带(Sahel)发生大饥荒。但另一方面，它却又会使非洲中部发生水灾，而在1997-98年，厄尔尼诺便为苏丹及肯亚带来大雨，令农作物失收。图图 17.1 1997年强厄尔尼诺事件发生过程中全球天气与气年强厄尔尼诺事件发生过程中全球天气与气候异常事件分布图（取自候异常事件分布图（取自Climate Prediction Center,USA）厄尔尼诺厄尔尼诺和拉尼娜现象厄尔尼诺和拉尼娜现象一、沃克环流一、沃克环流二二、厄尔尼诺厄尔尼诺三、拉尼娜三、拉
7、尼娜拉拉尼尼娜娜(L水异常变冷的情况。拉拉尼尼娜娜(La N拉拉尼尼娜娜(La N常美国西南部和南美洲西岸变得异常干燥澳洲、印度尼西亚、马来西亚和菲等东南亚地区有异常多的降雨量非洲西岸及东南岸、日本和朝鲜半岛异常寒冷在西北太平洋区，热带气旋影响的区域会比正常偏南和偏西2008这次大范围的雨雪过程应归因于與拉尼娜现象有关的大气环流异常：环流自1月起长期经向分布使冷空气活动频繁，同時副热带高壓偏强、南支槽活跃，源自南方的暖湿空气与北方的冷空气在长江中下游地区交汇，形成强烈降水。大气环流的稳定使雨雪天气持续，最终酿成这次雪灾。2008海洋海洋大气大气沃克环流沃克环流厄尔尼诺厄尔尼诺热热 带带 太太
8、平平 洋洋拉尼娜拉尼娜水分交换水分交换热量交换热量交换正常正常异常异常温度低处升高，温度低处升高，高处降低高处降低温度较低处降低温度较低处降低增强增强减弱减弱厄尔尼诺和拉尼娜现象对气候的影响厄尔尼诺和拉尼娜现象对气候的影响拉莲娜与厄尔图图17.2 月平均地面气压与雅加达地面气压的相关。在南月平均地面气压与雅加达地面气压的相关。在南太平洋高压区相关系数是负的大值，而在澳大利亚太平洋高压区相关系数是负的大值，而在澳大利亚印尼印尼低压区是大的正值。由于低压区是大的正值。由于SO不是一种定常振荡，故相关不是一种定常振荡，故相关系数在无时间后延处没有最大值系数在无时间后延处没有最大值1 17 7.2 2
9、 厄厄尔尔尼尼诺诺图图17.3（a）海表温度的季节变化）海表温度的季节变化（虚线）和典型（虚线）和典型ENSO事件（事件（1951，1953，1957，1963，1965，1969和和1972年事件）的海表温度变化（在年事件）的海表温度变化（在3oS12oS沿南美海岸沿南美海岸100公里处航线公里处航线上测到的海温平均值）。在中、东热带上测到的海温平均值）。在中、东热带太平洋，海表温度，海平面高度和温跃太平洋，海表温度，海平面高度和温跃层厚度大，垂直密度层（分开暖表层水层厚度大，垂直密度层（分开暖表层水与深厚冷海水的层次）之间相关提高；与深厚冷海水的层次）之间相关提高；（b）ENSO事件期间对
10、规则季节变化事件期间对规则季节变化的海表温度偏差。的海表温度偏差。1976年（未给出）年（未给出）强增温与强增温与1972年相似；（年相似；（c）ENSO事事件期间特鲁克岛（件期间特鲁克岛（152oE7oN）的海）的海平面高度变化。这些变化代表了热带西平面高度变化。这些变化代表了热带西太平洋的变化；（太平洋的变化；（d），（），（c）中）中ENSO事件的平均海平面高度变化（实线），事件的平均海平面高度变化（实线），虚线是不包括虚线是不包括ENSO事件的特鲁克岛的事件的特鲁克岛的海平面高度年变化海平面高度年变化 图图17.4 1950到到1973年间年间7次次NESO事件平均的海表温事件平均的海
11、表温度分布（度分布（）。（）。（a）爆发后的）爆发后的3月和月和4月；（月；（b）以后的）以后的8，9，10月；（月；（c）以后的）以后的12，1，2月；（月；（d）爆发后）爆发后1年年5，6，7月。月。图图17.5 Nino3区（区（90 oW150oW，5 oN7oS）海表）海表温度距平。南方涛动指数（温度距平。南方涛动指数（SOI）与对流活动的指数）与对流活动的指数（COI）的时间序列（国家气候中心诊断室）的时间序列（国家气候中心诊断室）表表17.1 EL Nino事件分类一览事件分类一览表表 注：注：VS很强，对暖（冷）事件强度指数很强，对暖（冷）事件强度指数18.0（16）；）；VW
12、很弱，对暖（冷）事件，强度指数很弱，对暖（冷）事件，强度指数-4.5（-3.5）；）；S强，对暖（冷）事件强度强，对暖（冷）事件强度指数为指数为17.914.0（15.912.0）；）；M中中等，对暖（冷）事件强度指数为等，对暖（冷）事件强度指数为13.97.0（11.96.0）；）；W弱，对暖（冷）事件强度指数弱，对暖（冷）事件强度指数为为6.94.6（5.93.6）；）；E动太平洋爆发动太平洋爆发型；型；C中太平洋爆发型。中太平洋爆发型。表表17.2 La Nina事件分类一览事件分类一览表表 图图17.6 南方涛动两个阶段的概括图。上图是厄尔尼诺前或南方涛动两个阶段的概括图。上图是厄尔尼
13、诺前或正常条件的情况；下图是厄尔尼诺发生的情况。实线代表海正常条件的情况；下图是厄尔尼诺发生的情况。实线代表海平面等压线；实箭头代表地面风；粗虚线代表平面等压线；实箭头代表地面风；粗虚线代表ITCZ和和SPCZ（南半球辐合区）位置；双箭头还给出了（南半球辐合区）位置；双箭头还给出了Walker环流的上环流的上升支（取自美国科学委员会，升支（取自美国科学委员会，1988）图图17.7 赤道东太平洋海温距平变化曲线（从赤道东太平洋海温距平变化曲线（从19811987年）。虚线为过去年）。虚线为过去6次厄尔尼诺平均次厄尔尼诺平均图图17.8 沿赤道地区沿赤道地区OLR（射出长波辐射）的距平时间（射出
14、长波辐射）的距平时间经度图。（经度图。（a）19861987年；（年；（b）19821983年；年；单位：单位：Wm-2图图17.9 赤道太平洋热力结构对变化的信风的响应。上图：正常风场条件赤道太平洋热力结构对变化的信风的响应。上图：正常风场条件下，西部海平面上升，温跃层加深；中图：强信风情况，上述海洋的响应下，西部海平面上升，温跃层加深；中图：强信风情况，上述海洋的响应明显加强，这造成强赤道上翻和南赤道流，西太平洋有暖水积累，温跃层明显加强，这造成强赤道上翻和南赤道流，西太平洋有暖水积累，温跃层加深。同时赤道东太平洋（尤其是秘鲁沿岸）海温降低；下图：当信风减加深。同时赤道东太平洋（尤其是秘鲁
15、沿岸）海温降低；下图：当信风减弱时，水向东流，这导致沿南美沿岸的温跃层加深，海平面高度上升，而弱时，水向东流，这导致沿南美沿岸的温跃层加深，海平面高度上升，而在西太平洋海平面高度下降，温跃层上升。在西太平洋海平面高度下降，温跃层上升。Correlations with the SO index(SOI)(based on normalised Tahiti minus Darwin sea level pressures)for annual(May to April)means for sea level pressure(top left)and surface temperature(t
16、op right)for 19582004,and GPCP precipitation for 19792003(bottom left)updated from Trenberth and Caron(2000).The Darwin-based SOI from 18662004(Knnen et al 1998)(lower right)features seasonal values with an 11-point low frequency filter,which effectively removes fluctuations with periods of less tha
17、n 8 months(Trenberth,1984).The heavy line represents a low pass filter(heavy line)to emphasize decadal variability.Red values indicate positive sea level pressure anomalies at Darwin and thus El Nio conditions.dyxYYIYYE21121dyyLIH1因而瓦克环流可以看作是更一般的纬向或东西环因而瓦克环流可以看作是更一般的纬向或东西环流的一部分。时间平均的东西环流基本上是辐散流的一部分。
18、时间平均的东西环流基本上是辐散运动。因而可用辐散风或速度势定义东西环流和运动。因而可用辐散风或速度势定义东西环流和哈得莱环流：哈得莱环流：图图17.11北半球冬季和夏季北半球冬季和夏季IE强度和东西环流强度和东西环流 图图17.12是瓦克环流的概略图。上部代表冷水期和高是瓦克环流的概略图。上部代表冷水期和高SO时期。在坎顿岛以东是相对高压区，盛行下沉运动。下时期。在坎顿岛以东是相对高压区，盛行下沉运动。下部是反位相振荡时期。低压在坎顿以东。坎顿上方的环部是反位相振荡时期。低压在坎顿以东。坎顿上方的环流圈方向是相反的。流圈方向是相反的。图图17.12 Walker环流概略图。上图是对南美沿岸冷水期，环流概略图。上图是对南美沿岸冷水期，风箭头是风箭头是200和和850hPa平均风距平（平均风距平（ms-1）；下图是）；下图是El Nio暖水月的情况暖水月的情况E EN NS SO O事事件件对对El NinoEl Nino年对中国降水的影响年对中国降水的影响El NinoEl Nino次年对中国降水的影响次年对中国降水的影响La Nina年对中国降水的影响年对中国降水的影响La Nina次年对中国降水的影响次年对中国降水的影响
