厄爾尼諾/拉尼娜事件對宣城氣候的影響

胡星月 胡文運

摘 要：為了揭示赤道中、東太平洋海溫的冷暖交替異常變化特征及其對宣城市降水量和氣溫的影響，根據(jù)1960年以來宣城市7個站的降水和氣溫資料，分析1960年以來宣城市年降水量和氣溫的變化趨勢，研究了厄爾尼諾事件/拉尼娜事件的發(fā)生和變化，以及厄爾尼諾/拉尼娜事件對宣城市年降水量和年平均氣溫以及旱澇災害的影響。結果表明，1960—2016年分別有17次厄爾尼諾事件和13次拉尼娜事件發(fā)生，發(fā)生概率分別為0.298和0.228，暖事件發(fā)生強度要大于冷事件發(fā)生的強度。宣城市年降水異常年份均出現(xiàn)在厄爾尼諾/拉尼娜事件發(fā)生年或結束年，且厄爾尼諾開始年和結束年所對應的氣候基本相反。宣城市年平均氣溫的高低與厄爾尼諾事件/拉尼娜事件有一定的對應關系，大旱大澇與厄爾尼諾/拉尼娜事件有極其密切的關系。

關鍵詞：厄爾尼諾；拉尼娜；降水；氣溫；宣城

中圖分類號 P461.2 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）22-0139-04

厄爾尼諾（El Nino）現(xiàn)象與拉尼娜（La Nina）現(xiàn)象（以下簡稱ENSO事件）是全球氣候變化研究的熱點之一。厄爾尼諾是指在秘魯沿岸和赤道東太平洋洋面上幾年發(fā)生1次的大規(guī)模高水溫現(xiàn)象，由于其大多出現(xiàn)于圣誕節(jié)前后而得名；而拉尼娜則是指上述洋面上水溫異常變冷的現(xiàn)象，是經(jīng)常出現(xiàn)在厄爾尼諾現(xiàn)象之后的一種使氣候發(fā)生驟變的現(xiàn)象。ENSO事件是低緯度海氣相互作用的強年際氣候信號，是造成全球氣候異常的重要因子。有許多學者探討了ENSO事件對中國氣候的影響[1-3]，但是具體到ENSO事件對宣城市氣候影響的相關研究還沒有。為了進一步揭示ENSO事件與宣城市氣候變化的關系，筆者根據(jù)1960年以來宣城市逐月降水量、氣溫與ENSO事件資料，研究ENSO事件給宣城市氣候帶來的影響，以減少ENSO事件對宣城市氣候、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人們生活造成的不利影響，為預防可能引起的災害提供科學依據(jù)。

1 資料與方法

資料采用1960—2016年宣城市7個測站逐月氣溫資料、降水資料、NCEP的ENSO監(jiān)測資料，采用國家氣候中心新30年標準劃分的ENSO冷暖事件。ENSO事件發(fā)生年對應的冬季指當年12月至次年2月，氣候標準值為1981—2010年。

2 結果與分析

2.1 1960年以來ENSO事件的變化特征

2.1.1 指標定義 ENSO事件的標準在不同國家略有不同，筆者根據(jù)國家氣象局的《厄爾尼諾/拉尼娜事件監(jiān)測業(yè)務規(guī)定》（氣預函〔2016〕22號），使用NINO3.4指數(shù)定義ENSO事件的起止、持續(xù)時間和強度。NINO3.4指數(shù)為赤道太平洋海區(qū)（170°～120°W，5°S～5°N）平均的海表溫度異常值。NINO3.4指數(shù)3個月滑動平均的絕對值（保留1位小數(shù)，下同）達到或超過0.5℃、且至少持續(xù)5個月，判定為一次ENSO事件。NINO3.4指數(shù)≥0.5℃為厄爾尼諾事件，NINO3.4指數(shù)≤-0.5℃為拉尼娜事件。

2.1.2 ENSO事件分型 根據(jù)ENSO事件空間模態(tài)的演變，將ENSO監(jiān)測指數(shù)區(qū)分為東部型指數(shù)（Ni?o Eastern Pacific index，簡寫為NEPI）和中部型指數(shù)（Ni?o Central Pacific index，簡寫為NCPI）。

其中：N3I：NINO3區(qū)（150°～90°W，5°S～5°N）月平均海表溫度異常值；N4I：NINO4區(qū)（160°E～150°W，5°S～5°N）月平均海表溫度異常值。當N3I和N4I同時大于0時，α=0.4；否則，α=0。

由于宣城市各氣象觀測站建站均在19世紀50年代后期，至1960年全市氣象觀測站才全部建成，所以僅統(tǒng)計1960年以來ENSO事件對宣城市的影響情況。1960—2016年共發(fā)生了17次厄爾尼諾事件，12次拉尼娜事件，見表1和表2。

從表1可見，厄爾尼諾事件的峰值基本出現(xiàn)在11月（7次）、12月（2次）或1月（4次）、2月（1次），即峰值發(fā)生在深秋和冬季的概率為82.4%，8月、9月、10月分別出現(xiàn)1次；開始時間出現(xiàn)在4～10月，結束時間出現(xiàn)在1～6月；維持時間超過12個月的有7次，小于等于6個月的有4次。弱厄爾尼諾事件有7次，中等強度事件有6次，強事件1次，超強事件3次。

從表2可知，拉尼娜事件的峰值也基本出現(xiàn)在11月（2次）、12月（6次）或1月（4次），即峰值發(fā)生在深秋和冬季的概率為100%；開始時間也出現(xiàn)在4～10月，結束時間也出現(xiàn)在1～6月；維持時間超過12個月的有6次，小于6個月的只有1次。弱拉尼娜事件有5次，中等強度事件6次，強事件1次。

2.1.3 ENSO事件強度變化特征 為了更好的研究ENSO事件發(fā)生的強度特征，根據(jù)海溫距平，對厄爾尼諾、拉尼娜年的強度等級進行量化。量化標準為：超強厄爾尼諾年（峰值所在年份，下同）強度等級定量為4，強厄爾尼諾年強度等級定量為3，中等厄爾尼諾年強度等級定量為2，弱厄爾尼諾年強度等級定量為1；強拉尼娜年強度等級定量為-3，中等拉尼娜年強度等級定量為-2，弱拉尼娜年強度等級定量為-1；因為大部分ENSO事件是跨年度的，所以規(guī)定ENSO事件發(fā)生年且強度未達到峰值的年份則等級降一級；正常年份強度等級定量為0。依據(jù)以上量化標準，統(tǒng)計繪制了1960年來發(fā)生的ENSO事件發(fā)生強度圖（圖1）。

圖1表明，1960年以來ENSO事件的發(fā)生有明顯的周期性波動特點，波動周期約為2～7年。厄爾尼諾事件發(fā)生強度高峰期有4個，分別為1972—1973年、1982—1983年、1997—1998年、2014—2016年；拉尼娜事件發(fā)生的強度高峰期只有1個，即1988—1989年。圖1顯示20世紀80年代以來，厄爾尼諾事件明顯增多，強度明顯增強，其發(fā)生強度要大于拉尼娜事件發(fā)生的強度。

2.2 ENSO事件與宣城市降水量的關系

2.2.1 厄爾尼諾事件年與宣城市降水量的關系 從表3可見，厄爾尼諾峰值年年降水量偏多、偏少的概率均僅為1/17；汛期降水量偏多的概率為2/17，偏少的概率為5/17；梅雨期降水量偏多的概率為4/17（3次為超強厄爾尼諾年），偏少的概率為10/17。

厄爾尼諾次年年降水量偏多的概率僅為1/17，汛期降水量偏多的概率為4/17，梅雨期降水量偏多的概率為5/17。其中1984年、2016年異常偏多，這2年均為超強厄爾尼諾事件次年。

2.2.2 拉尼娜事件年與宣城市降水量的關系 拉尼娜年年降水量在正常范圍內(nèi)。汛期降水量偏多的概率為1/11。梅雨期降水量偏多的概率為2/11，偏少的概率為4/11。

拉尼娜次年年降水量變化幅度都在正常范圍內(nèi)。汛期降水量偏多的概率為3/11。梅雨期降水量偏少的概率為5/11，其中3次為顯著偏少，1次異常偏多。

2.3 ENSO事件與宣城市氣溫的關系 厄爾尼諾年年平均氣溫在1993年前基本上都偏低（1978年例外），春季和冬季平均氣溫也普遍偏低，其中1976年及1983年異常偏低；1993年以后厄爾尼諾年年平均氣溫、春季和冬季平均氣溫則普遍偏高。

拉尼娜年年平均氣溫基本在正常范圍內(nèi)；春季平均氣溫偏低的概率為5/11；夏季平均氣溫除1971年顯著偏高外，基本都在正常范圍內(nèi)；秋季平均氣溫偏高和偏低（包括顯著偏低）的概率均為3/11；冬季平均氣溫顯著偏低的概率為4/11。

2.4 3次超強ENSO事件對比分析 1960年以來發(fā)生了3次超強厄爾尼諾事件，分別是1982年4月至1983年6月、1997年4月至1998年4月、2014年9月至2016年5月。通過3次超強厄爾尼諾事件海溫異常演變的對比可以看到，從持續(xù)時間上看，2015—2016年厄爾尼諾事件發(fā)展階段要明顯長于前2次超強事件。此次事件從2014年9月開始至2015年11月到達峰值，共歷時15個月，而在1982—1983年及1997—1998年2次事件中從爆發(fā)到峰值均在6個月左右。但是，在2015—2016年的厄爾尼諾事件中，前期2014年秋季至2014—2015年冬季的發(fā)展過程十分緩慢，到2015年春季得到再次發(fā)展。這次的發(fā)展與前2次超強厄爾尼諾事件的發(fā)展類似，大約用了半年左右達到盛期。

3次超強厄爾尼諾事件中，1997—1998年事件中超過3.5℃的暖海溫異常范圍最大，且位置偏東；1982—1983年次之；在2015—2016年厄爾尼諾事件中中心強度基本沒有超過3.5℃，但是超過2.5℃的暖海溫異常范圍大于前2次超強事件。并且由于在厄爾尼諾盛期，前2次事件的暖海溫異常中心都偏東，因此在Nino3.4區(qū)并不是暖海溫異常中心。而在2015—2016年事件盛期，暖海溫異常擴展到日界線以西。因此，雖然中心強度弱于前兩者，但是Nino3.4區(qū)的暖海溫異常要強于前2次事件。在厄爾尼諾事件的衰減階段，前2次超強事件中的赤道西太平洋異常冷海溫比較強盛，而2015—2016年厄爾尼諾事件中赤道西太平洋地區(qū)海溫基本表現(xiàn)為中性狀態(tài)。

3 小結

（1）厄爾尼諾事件的峰值發(fā)生在深秋和冬季的概率為82.4%，拉尼娜事件的峰值發(fā)生在深秋和冬季的概率為100%。

（2）1960年以來ENSO事件的發(fā)生有明顯的周期性波動特點，波動周期約為2～7年。20世紀80年代以來厄爾尼諾事件明顯增多，強度明顯增強，其發(fā)生強度要大于拉尼娜事件發(fā)生的強度。

（3）ENSO事件對年降水量影響較小；厄爾尼諾年汛期和梅雨期降水量偏少的概率大于偏多的概率；厄爾尼諾次年汛期和梅雨期降水量偏多的概率大于偏少的概率，超強厄爾尼諾次年汛期和梅雨期降水量更可能異常偏多。

（4）厄爾尼諾年年平均氣溫在1993年前基本上都偏低（1978年例外），春季和冬季平均氣溫也普遍偏低。1993年以后厄爾尼諾年年平均氣溫、春季和冬季平均氣溫則普遍偏高。拉尼娜年年平均氣溫基本在正常范圍內(nèi)，冬季平均氣溫偏低的概率為7/11。

（5）2015—2016年厄爾尼諾事件是自1960年以來繼1982—1983年和1997—1998年厄爾尼諾事件之后的第3次超強厄爾尼諾事件，并且在持續(xù)時間、峰值強度、累計海溫距平和海溫距平連續(xù)超過2.0℃的時間等指標上均強于前2次超強厄爾尼諾事件。

（6）ENSO事件只是影響宣城市氣候特別是汛期氣候的強信號之一，對它的認識也是剛剛起步，目前還不能只用它來簡單地預測氣候，必須綜合考慮其他因素對氣候的影響。

參考文獻

[1]張紅英，吳素芬.厄爾尼諾/拉尼娜事件變化特征及與長治氣候的關系[J].中國農(nóng)學通報，2015，31（15）：247-253.

[2]馬乃孚，楊景勛.厄爾尼諾與湖北暖冬及冷冬的關系[J].華中師范大學學學報，1999，33（4）：592-595.

[3]邵艇，周兵.2015-2016年超強厄爾尼諾事件氣候監(jiān)測及診斷分析[J].氣象，2016，42（5）：540-547.

（責編：徐世紅）