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1、有關(guān)氣象的背景知識(shí)--厄爾尼諾現(xiàn)象氣象理論認(rèn)為驅(qū)動(dòng)氣候長(zhǎng)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(yáng)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
2、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
3、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)出來(lái)。厄爾尼諾問(wèn)題首先是在大氣研究中提出的。二十世紀(jì)初,英國(guó)數(shù)學(xué)家、印度氣象臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)SirGilbertWalker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(lái),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(lái)的四十年溫度、氣壓和降水資料,發(fā)現(xiàn)
4、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(shuō),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(guò)來(lái)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(wú)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
5、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(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)。Walker很有洞察力和遠(yuǎn)見(jiàn),但他卻不能識(shí)別南方濤動(dòng)的物理機(jī)制。后來(lái)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(yǔ)"ElNino"意為"小孩",寫成"ELNINO"則是"圣
6、嬰"(Christchild)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,像天性反復(fù)無(wú)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(rùn)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
7、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(lái),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),
8、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