2014年超強(qiáng)厄爾尼諾與寧夏氣候的關(guān)聯(lián)分析

周楠 馬霞 張翠

摘 要 厄爾尼諾現(xiàn)象是發(fā)生在大氣環(huán)流和海洋環(huán)流之間的強(qiáng)耦合事件的例子。大氣環(huán)流施加于海洋的應(yīng)力是海洋環(huán)流的主要驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)，來自海洋的熱量，特別是蒸發(fā)作用對(duì)大氣環(huán)流有極大的影響?；诖?，選取2014年超強(qiáng)厄爾尼諾事件為切入點(diǎn)，分析其與寧夏氣候的關(guān)聯(lián)關(guān)系，首先對(duì)2014年超強(qiáng)厄爾尼諾及其影響進(jìn)行闡述，然后分析了寧夏氣候的特點(diǎn)，以及厄爾尼諾時(shí)間對(duì)于寧夏氣候的SPSS關(guān)聯(lián)分析，并通過控制變量法給出了分析結(jié)論，以及建議報(bào)告。

關(guān)鍵詞 強(qiáng)厄爾尼諾；溫度；災(zāi)害性天氣；SPSS；控制變量法

中圖分類號(hào)：P732；P461.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.23.077

研究表明，在過去的幾十年，我國(guó)的地面氣溫升高十分明顯，東亞季風(fēng)趨于減弱，降水呈現(xiàn)出南澇北旱的趨勢(shì)[1]。不少研究指出，厄爾尼諾對(duì)我國(guó)的氣溫、降水，甚至登陸臺(tái)風(fēng)都會(huì)產(chǎn)生影響。據(jù)了解，寧夏平均氣溫在20世紀(jì)40年代以前處于正常偏暖的時(shí)期，年際變化不大，40年代明顯偏高，50年代到80年代中期處于一個(gè)相對(duì)偏低的時(shí)期，80年代中后期以后氣溫持續(xù)上升，進(jìn)入了一個(gè)偏暖時(shí)期[2]。厄爾尼諾發(fā)生的次年，寧夏雨量偏多的年份并不多，但會(huì)發(fā)生階段性的嚴(yán)重暴雨過程，中等局部偏重洪澇的概率為70%以上。

1 2014年厄爾尼諾事件

1.1 厄爾尼諾的影響

近百年來，全球氣候發(fā)生了以變暖為主要特征的顯著變化，已經(jīng)并且繼續(xù)給全球的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境帶來了巨大的影響[3]。根據(jù)國(guó)家氣候中心的監(jiān)測(cè)指標(biāo)，ENSO事件期間各月海溫距平之和記為其強(qiáng)度指數(shù)，厄爾尼諾強(qiáng)度可分為5個(gè)等級(jí)，分別為極弱（≤3.8）、弱（3.9～7.0）、中等（7.1～13.3）、強(qiáng)（13.4～16.5）、極強(qiáng)（>16.6），厄爾尼諾持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，溫度越高，強(qiáng)度越大，對(duì)全球氣候的影響越顯著。

強(qiáng)厄爾尼諾事件易導(dǎo)致我國(guó)秋季、冬季南方降水偏多，而長(zhǎng)江以北地區(qū)降水偏少，次年夏季長(zhǎng)江流域降水偏多。厄爾尼諾事件發(fā)生當(dāng)年，冷空氣活動(dòng)偏弱，嚴(yán)寒、大雪和冰凍天氣易減少[4]。此外來自南方強(qiáng)大的暖濕氣流易與北方弱冷空氣結(jié)合且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，造成江南地區(qū)冬季降水量偏多。厄爾尼諾事件之后次年夏季，主要雨帶位置偏南的可能性較大，我國(guó)南部地區(qū)夏季降水容易偏多，而北方地區(qū)常常會(huì)出現(xiàn)大范圍高溫干旱。

1.2 寧夏地理氣候特征

寧夏深居內(nèi)陸，位于我國(guó)西北東部，處于黃土高原、蒙古高原和青藏高原的交匯地帶，大陸性氣候特征十分典型。在我國(guó)的氣候區(qū)劃中，固原市南部屬中溫帶半濕潤(rùn)區(qū)，原州區(qū)以北至鹽池、同心一帶屬中溫帶半干旱區(qū)，引黃灌區(qū)屬中溫帶干旱區(qū)。寧夏的基本氣候特點(diǎn)是干旱少雨、風(fēng)大沙多、日照充足、蒸發(fā)強(qiáng)烈，冬寒長(zhǎng)、春暖快、夏熱短、秋涼早，氣溫的年較差、日較差大，無霜期短而多變，干旱、冰雹、大風(fēng)、沙塵暴、霜凍、局地暴雨洪澇等災(zāi)害性天氣比較頻繁。

根據(jù)寧夏的氣候條件、農(nóng)牧業(yè)分布和生態(tài)環(huán)境狀況以及傳統(tǒng)習(xí)慣，把寧夏劃分為3個(gè)區(qū)域。1）引黃灌區(qū)。年平均降水量在200 mm左右。2）中部干旱帶區(qū)。年平均降水量在200～400 mm。3）南部山區(qū)。年平均降水量在400 mm以上。

2 2014年厄爾尼諾與寧夏氣候的關(guān)系

2.1 2014年超強(qiáng)厄爾尼諾的特征

從2014年1月開始，日界線附近大氣低層西風(fēng)異常由西向東逐步加強(qiáng)，赤道太平洋中西部、東部海表溫度異常升高，但春季以后，這種海溫升高形式在赤道中太平洋沒有得到持續(xù)發(fā)展[5]。7月開始，大于2 m·s-1的異常偏西風(fēng)出現(xiàn)在中太平洋地區(qū)。至2014年秋季，赤道中太平洋才開始出現(xiàn)大范圍異常增暖特征，進(jìn)入冬季后西風(fēng)異常的范圍變小。與此相對(duì)應(yīng)，至2015年年初赤道東太平洋海表溫度又恢復(fù)正常，但赤道中太平洋海溫仍然異常偏高。

從2015年2月開始，赤道中太平洋開始向東出現(xiàn)西風(fēng)異常增強(qiáng)現(xiàn)象，4月，隨著源于赤道西太平洋的開爾文波的東傳，赤道東太平洋海溫再度出現(xiàn)異常升高；春末時(shí)，整個(gè)中東太平洋地區(qū)出現(xiàn)大范圍海溫異常升高，大部分海域海表溫度距平（SSTA）大于1℃，2015年春季之后發(fā)展形成強(qiáng)厄爾尼諾特征。與此同時(shí)，大氣中也表現(xiàn)出相應(yīng)的異常特征，在低層風(fēng)場(chǎng)上，赤道西太平洋和中東太平洋西風(fēng)異常明顯，高層則是東風(fēng)異常。由此，對(duì)應(yīng)的熱帶中太平洋和東太平洋上空對(duì)流活動(dòng)異常強(qiáng)烈，但熱帶西太平洋地區(qū)對(duì)流活動(dòng)受到抑制；與低空風(fēng)場(chǎng)、對(duì)流活動(dòng)相聯(lián)系，5月以后南方濤動(dòng)明顯偏弱；秋季時(shí)，大部分赤道中東太平洋地區(qū)海溫異常己經(jīng)超過2 ℃，表明超強(qiáng)的厄爾尼諾特征己經(jīng)非常明顯，并在11—12月達(dá)到了峰值。2016年1月起，這次超強(qiáng)厄爾尼諾開始迅速衰減。2014年厄爾尼諾事件發(fā)生前后全球逐月海表溫度距平分布如圖1所示。

2.2 2015年寧夏氣候分析

2014年12月，赤道中東太平洋海溫偏暖程度較11月略有減弱，受其影響：2015年全區(qū)平均氣溫較常年偏高1.0 ℃，為1961年以來第4高值[6]。階段性特征明顯，冬季偏暖，春、秋季氣溫偏高，季節(jié)氣溫變幅大，夏季總體“涼爽”；中北部高溫出現(xiàn)晚，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，強(qiáng)度大；8月下旬最高氣溫≥30 ℃的日數(shù)多，日較差大。全區(qū)平均降水量277.3 mm，較常年偏多3.4%，時(shí)空分布不均。年內(nèi)干旱、冰雹、暴雨洪澇、大風(fēng)和大霧等災(zāi)害，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸?shù)仍斐闪藝?yán)重影響。

2014—2015年，寧夏冬季氣溫總體偏高，為顯著暖冬年份，階段性特征明顯，前期偏冷，中后期大部地區(qū)異常偏暖。降水總體偏少，1月份中南部大部地區(qū)降水偏多，日照總體偏少，前期大部地區(qū)日照充足，后期顯著偏少。

2015年春季（3—5月），大部地區(qū)平均氣溫偏高，全區(qū)平均氣溫偏高1.1 ℃，為1961年以來第6高值。石炭井、賀蘭、平羅、銀川、興仁和麻黃山等地的降水量略偏少，其他地區(qū)偏多，全區(qū)平均降水量較常年同期偏多37%，近4年連續(xù)偏多，為1961年以來第2次出現(xiàn)連續(xù)4年偏多的情況，而南部山區(qū)偏多83%，為1961年以來的第3高值，為1961年以來首次出現(xiàn)4年連續(xù)偏多的情況。日照時(shí)間引黃灌區(qū)大部偏多，其他地區(qū)偏少。

2015年夏季（6—8月），全區(qū)平均氣溫略偏高，夏季9個(gè)旬中，有5旬氣溫低于常年同期值，“涼爽”時(shí)段之長(zhǎng)，為2005年以來除2014年以外僅有的1年。中北部高溫出現(xiàn)晚，部分地區(qū)創(chuàng)2000年以來最晚記錄，高溫持續(xù)日數(shù)之長(zhǎng)、氣溫之高創(chuàng)1961年以來新高；8月下旬日較差達(dá)1961年以來同期最大，中北部最高氣溫≥30 ℃日數(shù)為1961年以來的第3高值。夏季降水持續(xù)明顯偏少，為近54年第2低值，光照充足，為2003年以來日照時(shí)間最多的夏季。由于降水持續(xù)偏少，加之氣溫偏高，全區(qū)出現(xiàn)氣象干旱，大部地區(qū)達(dá)特旱，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，部分地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)降水及冰雹災(zāi)害，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來一定的影響。

2015年秋季（9—11月），全區(qū)各地平均氣溫偏高，全區(qū)平均氣溫較常年同期偏高0.9 ℃，為1961年以來同期第4高值，尤其以11月份偏高最明顯。大部地區(qū)的降水量較常年同期偏多，吳忠以北及鹽池偏多，在125%以上；全區(qū)平均降水量為115.7 mm，較常年同期偏多1倍，為1961年以來第4高值，其中引黃灌區(qū)創(chuàng)新高。日照時(shí)間明顯偏少，全區(qū)平均日照時(shí)間為1961年以來的第5低值。降水量和降水日數(shù)明顯偏多，且降水量3個(gè)月持續(xù)偏低，并超過夏季，引黃灌區(qū)中雨以上日數(shù)創(chuàng)新高；降水偏多緩解了旱情，但陰雨日數(shù)過多，會(huì)給秋作物及經(jīng)濟(jì)林果造成一定的不利影響。11月大霧達(dá)1981年以來同期最多，對(duì)交通運(yùn)輸、環(huán)境空氣質(zhì)量和人體健康等都造成了明顯的影響。

2.3 2014年厄爾尼諾與寧夏氣候的關(guān)系

此次厄爾尼諾事件為極強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)。2014年，厄爾尼諾事件成為有完整氣象觀測(cè)記錄以來的第2強(qiáng)，僅次于歷史上最強(qiáng)的1997年、1998年。該極強(qiáng)厄爾尼諾事件持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，從2014年3月開始至今已持續(xù)20個(gè)月，根據(jù)國(guó)家氣候中心監(jiān)測(cè)顯示，12月第2周（12月7—13日），厄爾尼諾指數(shù)為2.4 ℃，而美國(guó)監(jiān)測(cè)指數(shù) 為2.8℃。暖水區(qū)主要位于赤道太平洋東部海區(qū)，中心強(qiáng)度超過4.0 ℃。2014年3月以來厄爾尼諾指數(shù)逐周演變情況如圖2所示。

自20世紀(jì)60年代以來，厄爾尼諾事件共發(fā)生14次，發(fā)生當(dāng)年，寧夏冬季降水以偏多為主，氣溫偏暖或暖冬的概率達(dá)71%。厄爾尼諾事件之后次年，寧夏夏季降水量偏多、偏少年份相當(dāng)，如1998年夏季為超強(qiáng)厄爾尼諾次年，寧夏降水量接近常年，在一定程度上說明厄爾尼諾事件是影響寧夏夏季降水的重要但非唯一因子，其本身的年代變化更為顯著。對(duì)于氣溫來講，其年代變化明顯，20世紀(jì)90年代以前厄爾尼諾次年氣溫偏低，其后的厄爾尼諾次年，寧夏夏季氣溫以偏高為主（如圖3、圖4、圖5、圖6所示）。值得注意的是，若厄爾尼諾事件結(jié)束于春季初，寧夏省夏季氣溫偏高的概率較大，若厄爾尼諾持續(xù)至夏季，那么寧夏出現(xiàn)涼夏的概率較大。

3 結(jié)論

ENSO現(xiàn)象是一種準(zhǔn)周期氣候變化，主要影響太平洋赤道附近地區(qū)，主要發(fā)生在10月—次年3月，在近30年以來（1980—2010），發(fā)生過ENSO現(xiàn)象的年份有1982—1983年、1986—1987年、1991—1994年、1997—1998年、2002—2007年、2009—2010年，共12年。雖然寧夏并不是ENSO現(xiàn)象的主要影響區(qū)域，但其仍會(huì)對(duì)寧夏氣候變化造成一定的影響，因?yàn)镋NSO現(xiàn)象出現(xiàn)的年份，冬春季節(jié)寧夏地區(qū)會(huì)出現(xiàn)西風(fēng)，導(dǎo)致降水異常偏多，并且由于大量溫暖海水涌向太平洋東部，發(fā)源于西北太平洋并襲擊寧夏的臺(tái)風(fēng)頻率會(huì)減少，進(jìn)而導(dǎo)致夏季降水減少。

參考文獻(xiàn)：

[1] WU Jian-mei，SUN Jin-sen，CHEN Lin-xiang，et al.Analysis on Climate Change in Zhucheng City of Shandong Province in Recent 50 Years[J].Meteorological and Environmental Research，2012，3（8）：4-6.

[2] REN Guoyu，DING Yihui，ZHAO Zongci，et al.Recent Progress in Studies of Climate Change in China[J].Advances in Atmospheric Sciences，2012，29（5）：972-974.

[3] 張翀，李晶，任志遠(yuǎn).基于Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的中國(guó)近40年氣候要素時(shí)空變化分析[J].地理科學(xué)，2011，31（2）：211-217.

[4] 李爽，王羊，李雙成.中國(guó)近30年氣候要素時(shí)空變化特征[J].地理研究，2009，28（6）：1593-1605.

[5] 王德瀚.從氣溫、降水年變論寧夏氣候[J].熱帶地理，1989，9（1）：25-30.

[6] 周林，王漢杰.寧夏島云量、降水量的EOF分析及其與EI Nino關(guān)系的研究[J].氣象科學(xué)，2000，20（2）：180-188.

（責(zé)任編輯：趙中正）