2020下半年或发生超级厄尔尼诺 专家:警惕98年特大洪灾

你知道2020年以来的全球新冠肺炎疫情让我们忽略了疫情外哪些重要的事件吗?

下面这件便是一件被彻底无视的极其重要的事情:2020年是超级厄尔尼诺年,我国有可能发生1998年同等规模的特大洪灾!

谁都不会忘记,1998年影响全国的特大洪灾的罪魁祸首,正是1997年~1998年发生的超级厄尔尼诺,而气象专家表示,今年的厄尔尼诺发展的程度已经和1997年相去无几。

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洪水

那么,真的如专家所说,今年下半年会是引发特大气象灾害的“超级厄尔尼诺年”吗?

什么是厄尔尼诺?

我们都知道,厄尔尼诺是一种反常的气象现象,这种气象往往伴随着洪涝、干旱以及台风等气象灾害的发生。那么,你了解什么叫“厄尔尼诺现象”吗?你知道厄尔尼诺是怎么形成的吗?哪些气象特征代表着已经发生了厄尔尼诺?

其实,厄尔尼诺现象是指某些年份赤道附近太平洋中部或东部地区(约在国际换日线及西经120度)的海面异常升温现象,这种现象使得世界的气候发生异常,造成一些地区极端干旱而另一些地区降雨量骤增,而这种影响往往持续多达数月甚至一年以上,造成全球灾难。

比如我们记忆中比较熟悉的1998年特大洪水,就是由于1997年5月发生延续到1998年6月的超长厄尔尼诺现象导致的,那一年,北方黄河流域、南方的长江及珠江流域的降水量均达到历年峰值,多条河流及水库水满为患,最终导致了下游地区决堤的特大洪灾。

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奋战在98年大洪水中的官兵

其实,“厄尔尼诺”在西班牙语中是“圣婴”的音译,意思是上帝之子。

相传,居住在秘鲁和厄瓜多尔海岸附近的古印第安渔民发现,当地的海水温度每几年就会异常变暖,导致鱼类大量死亡漂浮在海面,使得渔民遭受无鱼可吃的灾难。而发生海温上升的时间正好在圣诞节前后,古印第安人认为这是上天派下来惩罚人类的上帝之子,便将其称为“圣婴”,厄尔尼诺的叫法因此而来。

那么,厄尔尼诺是怎么形成的呢?

我们上面讲到,厄尔尼诺是指某些年份赤道附近太平洋中部或东部的海面温度异常升高的现象,那么问题来了:为什么太平洋中东区域的海面会异常升温呢?

水温升高一般和南半球的东南信风减弱有关,下图是太平洋海域厄尔尼诺发生前后的大气洋流情况。

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从上图看到,在没有厄尔尼诺的正常年份,北半球赤道附近吹东北信风,南半球赤道附近吹东南信风。赤道东风带驱动太平洋东部海域表层的水面洋流(暖海水)向西流动,深层的冷水流上升顶替被吹走的暖海水,使得太平洋西部海域温度较高,东部海域温度降低,整个太平洋呈现东冷西热的状态。

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正常年份大气洋流

而在发生厄尔尼诺现象的年份,东南信风减弱,北半球的东北信风越过赤道变为西北风,驱动太平洋西侧的表层海水自西向东流动,温水向南美洲吹送,冷水不再上涌,太平洋赤道中东段的水温就会异常升高。此外,太平洋东西气压也会随着气流变动,导致太平洋沿岸一些地区迎来反常降水,另一些地方则干旱严重,这就是所谓的南方涛动。

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厄尔尼诺年份

信风指的是在低空从副热带高压带吹向赤道低压带的风,因为每年都在固定的时间出现,很守诚信,“信风”的称呼由此而来。

上面我们讲了厄尔尼诺现象发生的原因。试想一下,东太平洋的温度在正常范围为内正常年份,当温度异常升温时为厄尔尼诺现象,那太平洋中东部温度有没有可能比正常范围低呢?其实,这完全是有可能的,而这种异常气象被称为拉尼娜现象,这是一种反向的厄尔尼诺,常被用来指发生在太平洋东部和中部海域大范围异常变冷的现象。

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如上图中表示,拉尼娜的出现也与东南信风密切相关:当信风加强后,东太平洋深层冷海水上翻现象更加剧烈,导致海表温度异常降低,增强的下沉气流继而引起南美洲西部旱灾加剧,增强的上升气流则会造成亚洲东南部引发洪涝灾害。

下面是我在NOAA网站上找的一种涵盖了三种气象情况下的热带太平洋海温图,从上往下分别是拉尼娜年、正常年和厄尔尼诺年,分别对应的是1998年,1993年和1997年。

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海温图

在1993年的正常年份,西经140°,南纬10°~北纬10°之内的太平洋海域面积温度如第二张图所示,大约为26℃左右,海温正常。

在1998年的拉尼娜年,西经140°,南纬10°~北纬10°之内的太平洋海域面积温度如第一张图所示,大约为18~22℃之间,低于正常海温。

在1997年的厄尔尼诺年,西经140°,南纬10°~北纬10°之内的太平洋海域面积温度如第三张图所示,大约为28~30℃之间,远高于正常海温,这也是近代以来厄尔尼诺最严重的年份(据说今年可能刷新纪录)。

很多人对上面的平面图理解起来比较困难,可以参考下面这张常见的海温图,色标表示的是偏离正常的温度值。

图中清晰可见,厄尔尼诺年份的海温为红色,大约高出正常值4摄氏度左右,拉尼娜年份的海温为深蓝色,大约低于正常海温值4摄氏度。


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海温图

厄尔尼诺的判断条件

上面我们讲到,厄尔尼诺发生时太平洋中东部海域会发生水温异常上升,那么,当水温上升到哪个温度范围,持续多长时间才代表厄尔尼诺已经发生了呢?

其实,世界上各个国家的判断标准不尽相同,国际上一般将NINO3区海温距平指数连续6个月高于0.5°C以上定义为一次厄尔尼诺事件。

美国将NINO3.4区海温距平指数连续3个月滑动平均值高于0.5°C以上定义为一次厄尔尼诺事件。

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NINO3.4区

而我们国家则主要以NINO综合区的海温距平指数作为判定依据则为:

一次厄尔尼诺事件发生条件为NINO综合区海温距平指数持续6个月高于0.5°C或者该区指数持续5个月≥0.5°C,且5个月的指数之和≥4.0°C。

厄尔尼诺发生后的影响

影响1:暖冬现象

相信不少网友都感受到,今年的冬季并不寒冷,除了一方面是温室效应、全球变暖的影响外,也与2019年下半年持续至今的厄尔尼诺效应有关。

我国大部分区域受到海陆热力性质差异。我国冬季天气严寒主要是因为受到冬季风的影响,也就是我们口中说的东北风。每年盛行的冬季风主要受到蒙古高压和海洋低压的气压差的海陆压差影响。

但是当厄尔尼诺发生的时候,按照我们上文讲到的原理,西太平洋海域的水温就会降低,致使海面气温降低,与陆上的气压差减小,压差减小则会导致冬季风的风力减弱,从而出现了暖冬现象。

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冬季的雪地

影响2:南涝北旱现象

厄尔尼诺发生年份,西太平洋海域的水温就会降低,致使海面气温降低,与陆上的气压差减小,对流运动减弱,使得赤道低压带收缩,副热带高压带位置南移。

副热带高压带南移之后,使得原本能够在夏季到达我国北方地区的雨带,更长时间停留在南方,带来长达数月的降雨,南方因此发生较大的洪涝灾害,而北方因为雨带迟迟不来而出现大面积干旱。

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南涝北旱

其实,厄尔尼诺现象导致的灾害远不止上述两种。

在宛如世界末日开端般的2020,先后发生了澳洲大火、美洲流感、新型冠状病毒和东非大蝗灾等一系列灾难在全球横行肆虐。

而专家表示,上述灾难可能与以厄尔尼诺为代表的海温度异常引起的气候反常密切相关!

影响3:新型冠状病毒的爆发

据统计,世界上76%的传染媒介或病原体受到气候的影响。尤其是近些年来,随着全球气候的异常,疟疾、登革热、流感和SARS等常见传染病日益增多。

比如,在新冠肺炎爆发前夕,2019年湖北气候反常现象就已经十分显著:2019年的湖北气温整体高于往年,而且每个月忽冷忽热,冷暖变幅较大。湖北、湖南和江西等地的降水也比往年偏少,夏季7~9月份出现了大面积干旱,冬季的气温也比往年偏高,且晴天较少、阴雨绵绵的异常现象。

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影响4:全世界极度干旱

受到厄尔尼诺现象影响,2019年全球各个国家几乎都发生了不同程度的干旱。

澳大利亚因为干旱爆发了持续半年的熊熊大火,这场大火造成了1200万公顷土地被烧毁,大约10亿只野生动物丧命,几十名消防员殒命。

无独有偶,2019年的厄尔尼诺使得美国的科罗拉多河流流域发生了有记录以来最严重的旱灾,导致4000万人口饮用水短缺,严重影响居民生活。

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美国科罗拉多河流流域特大干旱

影响5:东非及西亚蝗灾肆虐

厄尔尼诺导致的干旱不仅会导致森林大火,还会进而导致蝗灾肆虐。

2019年,全球变暖导致东非持续大雨,沙漠蝗利用雨季在土中疯狂产卵,为蝗虫的繁殖创造了条件。而19年11月份到来的极端干旱,又恰巧为蝗虫的迁徙创造了气象条件。

最终,东非在11月份爆发了70年一遇的超强蝗灾,影响了上千万居民的口粮,甚至导致东非和西亚多个国家粮食危机。

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蝗灾

2020年会发生超级厄尔尼诺现象吗?

自1900年以来,至少发生了30起厄尔尼诺事件,而伴随着每一次厄尔尼诺现象的发生,我国都曾发生过大面积的洪涝灾害:

1954年发生中等偏弱厄尔尼诺,长江全流域一般洪水;

1983年发生强厄尔尼诺,长江和淮河流域发生大洪水;

1998年发生极强厄尔尼诺,长江全流域发生史上最强洪水;

2003年发生中等厄尔尼诺,淮河流域大洪水;

2007年发生中等厄尔尼诺,淮河流域大洪水。

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历年厄尔尼诺现象

为此,我们不免惶恐:2020年是超级厄尔尼诺年吗?会发生洪涝及干旱灾害吗?

其实,预测厄尔尼诺是否发生是非常困难的。传统的预测方法只能在厄尔尼诺发生前的6个月范围内给出比较准确的预测,而无法提前一年给出准确预测,这称之为春季预测障碍。

为了克服传统预测障碍,北京师范大学陈晓松教授以及来自波茨坦气候影响研究所的孟君、樊京芳博士提出了一种全新的框架用以预测厄尔尼诺事件的开始,即气候网络的方法,这一方法可以提前一年预测厄尔尼诺事件的发生,并且准确率高达90%,远高于传统方法。例如,在这一方法的指导下,2014年发生至2016结束,以及2018发生至2019年结束的两场厄尔尼诺事件均得到了准确预测,并做了及时部署。

而这三位学者均表示:厄尔尼诺将有很大概率会在2020年下半年再次发生。

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2020年3月25日厄尔尼诺曲线变化

如上图所示,2020年2月南极半岛海冰极小值异常偏小,导致3月厄尔尼诺指数突破厄尔尼诺底线0.5,目前这一指数仍在上升,预示着厄尔尼诺将有很大概率会在2020年下半年再次发生。

那么,2020年下半年的厄尔尼诺强度会怎么样呢?会不会导致类似1998年大洪水的灾难呢?

关于厄尔尼诺强度的预测,上述三位学者提出了一套基于信息熵理论的全新的方法,用来计算厄尔尼诺区域近海平面空气或海表温度的复杂度。

这一理论认为:Nino3.4区域温度变化的复杂度与厄尔尼诺现象强度存在着非常强和稳定的线性关系,即一年内Nino 3.4区域的温度变化复杂度越大,那么下一年发生的厄尔尼诺的强度就越大。

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系统熵理论预测厄尔尼诺事件的开始时间以及强度

如上图中绿色方框所示,2020年下半年大概率会发生中等强度甚至超高强度厄尔尼诺事件,而且预测厄尔尼诺的强度为1.48±0.25℃。

值得注意的是,该方法目前成功的预测了1984至2019年期间10个厄尔尼诺事件中的9个事件的发生年份,以及24个没有厄尔尼诺现象发生的年份当中的21个,特别是对厄尔尼诺强度预测的平均误差仅为0.23摄氏度!

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其实,关于今年是否会发生洪水,长江委于3月31日召开的联防联控发布会上就已经明确:今年1月至3月,长江流域降水频繁,长江水位处于高位。因此,今年汛期有较大的可能性发生区域性大洪水,甚至发生流域性较大洪水。

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