近期我國多地開啟速冷模式,“降溫”登上熱搜。其中,北京門頭溝百花山、延慶佛爺頂在10月20日飄起了雪花,而新疆、內(nèi)蒙古、黑龍江等地早在9月就迎來了降雪。大家在深秋嗅到了冬的氣息,紛紛討論冷冬是否即將到來。
關(guān)于冷冬的熱議,離不開“幕后推手”拉尼娜。早在今年9月,世界氣象組織就預(yù)測拉尼娜準(zhǔn)備在秋季“返場”。許多人認(rèn)為拉尼娜的出現(xiàn),意味著冬天將變得更冷甚至帶來超強寒潮,但拉尼娜與冷冬是否能完全畫等號?它對氣候變化究竟有哪些影響?今天我們就來聊聊這個話題。
2024年10月20日,強冷空氣給新疆哈密帶來暴雪,天山北坡的落葉松被染上銀色。
進入我國的冷空氣從哪兒來
冬天進入我國的冷空氣是從哪兒來的?這要從冬季變冷的機制說起。
四季輪回主要是日地距離差異導(dǎo)致接收的地表太陽輻射發(fā)生變化,從而帶來了冷熱轉(zhuǎn)換。從夏季到冬季,由于太陽直射點從北回歸線逐漸南移到南回歸線,全球熱量分布發(fā)生變化。冬季北半球獲得的太陽輻射減少,降溫明顯,北極更甚,形成了高壓區(qū)。與此同時,中低緯度地區(qū)相對溫暖,形成了低壓區(qū)。在地轉(zhuǎn)偏向力和地形的作用下,這些高壓區(qū)和低壓區(qū)便形成了極地渦旋。它們好比一個大冰箱,是冷空氣的“預(yù)備軍”。當(dāng)極地渦旋減弱,低緯度氣團就會擠壓極地冷空氣,使其大規(guī)模南下,影響我國,也就是我們常在新聞中看到的冷空氣南下。
由于我國位于歐亞大陸,冷空氣通常會經(jīng)過西伯利亞地區(qū),在那里進一步積累,變得更強,因此科學(xué)家稱這一帶為“寒潮關(guān)鍵區(qū)”。冷空氣經(jīng)寒潮關(guān)鍵區(qū)入侵我國,主要有4條路徑。
1.西北路(中路):冷空氣經(jīng)蒙古國到達我國河套附近,再南下直達長江中下游及江南地區(qū),可引起長江以北地區(qū)偏北大風(fēng)和降溫,江南地區(qū)還可能伴有雨雪天氣。2.東路:冷空氣經(jīng)蒙古國到達我國華北北部,低空的冷空氣折向西南,再從黃河下游向南來到兩湖盆地,常使渤海、黃海、黃河下游及長江下游出現(xiàn)大風(fēng)、低溫和連陰雨雪天氣。3.西路:冷空氣經(jīng)我國新疆、青海、西藏高原東側(cè)南下,對西北、西南及江南各地影響較大,但降溫幅度不大。4.東路加西路:東路冷空氣從河套下游南下,西路冷空氣從青海東南下,兩股冷空氣常在黃土高原東側(cè),黃河、長江之間匯合,造成大范圍雨雪天氣。
冷空氣的一次次到來,逐漸拉低氣溫、形成降雨,所以有“一場秋雨一場寒”的說法,直到完成秋冬季節(jié)的轉(zhuǎn)換,因此一些率先遭遇冷空氣的地區(qū)出現(xiàn)降雪并不異常。
拉尼娜氣候現(xiàn)象使烏拉圭在去年7月遭遇水資源緊缺困境。
拉尼娜為何常在厄爾尼諾后現(xiàn)身
關(guān)注天氣新聞的人肯定對“厄爾尼諾”和“拉尼娜”這兩個名字不陌生,它們倆可以說是這些年天氣新聞榜頭條的“種子選手”。
厄爾尼諾和拉尼娜有同一個家——熱帶太平洋,但二者有著截然不同的性格特點。厄爾尼諾事件是指赤道中、東太平洋海表溫度異常,出現(xiàn)大范圍偏暖的現(xiàn)象,氣象學(xué)上一般稱之為“暖位相”;拉尼娜事件與之相反,是指赤道中、東太平洋海表溫度異常,出現(xiàn)大范圍偏冷,且強度和持續(xù)時間達到一定條件的現(xiàn)象,被稱為“冷位相”。需要注意的是,拉尼娜發(fā)生時,偏冷的不僅僅是海表面,熱帶太平洋的深層水也比正常情況下更冷。
有意思的是,厄爾尼諾和拉尼娜常常交替出現(xiàn)。1972年至1973年、1997年至1998年、2009年至2010年,拉尼娜都在厄爾尼諾后現(xiàn)身。當(dāng)然也有例外,比如,1991年至1992年、2002年至2003年,就沒有見到拉尼娜的身影。
一次厄爾尼諾事件結(jié)束后出現(xiàn)拉尼娜,主要原因是東南信風(fēng)(指在低空從副熱帶高壓帶吹向赤道低氣壓帶的風(fēng),年年反復(fù)穩(wěn)定地出現(xiàn),猶如潮汐有信,故而得名)增強,赤道暖流自東向西送去更多的暖水,使得東西兩面海水的溫差增大,沃克環(huán)流(赤道海洋表面因水溫東西面差異而產(chǎn)生的一種緯圈熱力環(huán)流)增強。
然而,要確定厄爾尼諾發(fā)生后拉尼娜到底會不會悄然而至,還得看海洋,目前科學(xué)家主要運用Ni?o3.4指數(shù)來判定。Ni?o3.4指數(shù)是衡量厄爾尼諾和拉尼娜現(xiàn)象強度的重要指標(biāo),它代表赤道太平洋東部和中部一個特定區(qū)域(170°W-120°W,5°S-5°N)的平均海溫距平(即該區(qū)域海水溫度與長期平均值的偏差)。當(dāng)Ni?o3.4指數(shù)持續(xù)超過0.5℃時,表明厄爾尼諾正在發(fā)生;而當(dāng)指數(shù)低于-0.5℃時,表明拉尼娜正在發(fā)生。這個指數(shù)的監(jiān)測對于預(yù)測和了解氣候變化模式,尤其是厄爾尼諾和拉尼娜的影響,具有重要作用。對我國而言,連續(xù)5個月Ni?o3.4指數(shù)的3個月滑動平均值≤-0.5℃,就被定義為一次拉尼娜事件。
厄爾尼諾的發(fā)生不規(guī)律,大約每2到7年發(fā)生一次,通常在一年內(nèi)迅速成熟并衰減。拉尼娜的強度雖然比厄爾尼諾弱,但持續(xù)時間更長,通常為9個月至12個月,有時甚至能持續(xù)兩年以上,也就是所謂的“多年期”。2021年至2023年就出現(xiàn)了本世紀(jì)首次“三重”拉尼娜事件,而上一次出現(xiàn)這種現(xiàn)象還是在20世紀(jì)90年代末期。
極端氣候事件能否提前知曉
氣候現(xiàn)象這么多,為何科學(xué)家尤為關(guān)注厄爾尼諾和拉尼娜?這是因為厄爾尼諾和拉尼娜合稱為厄爾尼諾-南方濤動(簡稱ENSO),是地球氣候系統(tǒng)中最強的年際變異信號,影響自然不容小覷。
在全球范圍內(nèi),與拉尼娜有關(guān)的極端災(zāi)害造成了巨大的人員和經(jīng)濟損失,其中包括美國西南部的嚴(yán)重干旱、熱浪和野火,澳大利亞、孟加拉國、中國和委內(nèi)瑞拉的毀滅性洪水以及致命的颶風(fēng)。
對我國而言,在拉尼娜發(fā)生的當(dāng)年秋季,北方降水易偏多,出現(xiàn)秋汛的可能性大;而在拉尼娜發(fā)生的當(dāng)年冬季,氣溫容易偏低,出現(xiàn)冷冬的可能性也較大。比如,2007年至2008年的拉尼娜事件期間,我國南方在2008年初發(fā)生了大范圍低溫雨雪冰凍災(zāi)害;2021年至2023年的“三重”拉尼娜期間,華北地區(qū)在2021年冬季有60多個氣象觀測站最低氣溫達到或突破建站以來的歷史極值,內(nèi)蒙古多地更是遭遇了有歷史氣象記錄以來的最強暴風(fēng)雪。
值得關(guān)注的是,厄爾尼諾和拉尼娜還可能對全球糧食生產(chǎn)造成重大影響。厄爾尼諾事件會影響全球至少四分之一的農(nóng)作物產(chǎn)量,包括小麥、玉米、水稻、大豆和高粱。而受拉尼娜影響,氣溫較低地區(qū)的農(nóng)作物生長周期會延長,可能導(dǎo)致產(chǎn)量下降;氣溫較高地區(qū)的農(nóng)作物生長周期雖然會縮短,但可能導(dǎo)致病蟲害的滋生和蔓延。部分研究表明,從長期來看,與厄爾尼諾相比,拉尼娜對我國糧食生產(chǎn)力的凈影響總體可能是積極的。
前面提到,厄爾尼諾和拉尼娜合稱為ENSO,是海洋-大氣系統(tǒng)的一部分,在全球天氣和氣候變化中扮演著重要角色。那么,我們能否準(zhǔn)確預(yù)測出ENSO的變化,從而提前得知洪水和干旱等極端氣候事件的可能性,以減少損失呢?
從根本上說,ENSO是海洋的一種不穩(wěn)定性存在,也是一種從背景狀態(tài)獲得能量的波動。雖然人們已經(jīng)大致搞清楚天氣系統(tǒng)在短時間內(nèi)(一天左右)會如何變化,但一旦拉長預(yù)測時間,結(jié)論就變得不那么可信了。打個比方,根據(jù)一個小孩今年的身高可大概推測其明年的身高,但很難推測6年后能長多高。因為在逐年往后推測的過程中會產(chǎn)生誤差,隨著誤差不斷積累,就會產(chǎn)生蝴蝶效應(yīng),導(dǎo)致結(jié)果截然不同。這就是氣象學(xué)家總提到的:天氣和氣候模型有多準(zhǔn)確取決于想要多遠(yuǎn)的預(yù)測結(jié)果和多少細(xì)節(jié)。
由于ENSO預(yù)測十分重要,目前國內(nèi)外許多機構(gòu)和團隊都發(fā)展了自己的動力學(xué)和統(tǒng)計模型(包括AI模型),嘗試對其進行實時滾動預(yù)測。但從實際情況來看,每個模型的預(yù)期技能不盡相同,有的相差甚遠(yuǎn),甚至同一模型對不同ENSO事件的預(yù)報準(zhǔn)確率也不穩(wěn)定。
總的來看,海洋-大氣相互作用實在是太復(fù)雜了,ENSO依然具有很強的不可預(yù)測性。
今年拉尼娜影響大小還需觀察
公眾最為關(guān)注的是,拉尼娜究竟會不會帶來一個更冷的冬天?
所謂“冷冬”“暖冬”,不是根據(jù)個人感覺或幾天的異常天氣來認(rèn)定,而是有明確國家標(biāo)準(zhǔn)的。其 中,根 據(jù)《GB/T 33675-2017冷冬等級》,冷冬主要通過全國冬季3個月(12月至次年2月)的平均氣溫來定義,通過計算冬季平均氣溫與其常年值的差值(距平)與標(biāo)準(zhǔn)差來判斷。具體來說,如果某一站點的冬季平均氣溫距平小于等于其標(biāo)準(zhǔn)差的-0.43倍,可定義為單站冷冬;如果冷冬站數(shù)超過區(qū)域總站數(shù)的50%,可定義為區(qū)域性冷冬;如果冷冬面積超過全國有效面積的50%,則定義為全國性冷冬。
所以,拉尼娜與冷冬不能直接畫等號,兩者是充分非必要的關(guān)系。我國冬季究竟是偏冷還是偏暖,與東亞冬季風(fēng)的強度密切相關(guān),除了拉尼娜之外,北極海冰、歐亞積雪以及大氣環(huán)流系統(tǒng)內(nèi)部自然變率等也起到了重要作用。
從1951年到20世紀(jì)80年代中期,拉尼娜事件當(dāng)年我國冬季氣溫均顯著偏低(氣溫較常年同期偏低1℃多,1954年冬天甚至偏低3℃多)。但在全球變暖的大背景下,自1986年以來,拉尼娜事件當(dāng)年冬季氣溫偏高的情形也時有發(fā)生。不過從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看,出現(xiàn)拉尼娜以后,我國冬季偏冷的概率更大一些。由于今年的拉尼娜可能是一個較弱的事件,它會在多大程度上影響這個冬季的氣溫,還需拭目以待。
其實從全球范圍來看,拉尼娜不算是大概率事件。在過去100年里,全球共發(fā)生了20次拉尼娜事件,其中10次為一年事件,10次為多年事件。但值得注意的是,多年期拉尼娜事件的確發(fā)生得越來越頻繁:自21世紀(jì)初以來,全球已發(fā)生5次多年期拉尼娜事件,包括1998年至2000年、2007年至2008年、2010年至2011年、2016年至2017年、2021年至2023年。多年期拉尼娜事件由于對應(yīng)著更強的海溫異常,往往會給全球氣候、環(huán)境及經(jīng)濟社會帶來持續(xù)性和疊加性的破壞影響,并顯著提高極端天氣災(zāi)害的發(fā)生風(fēng)險。
這些觀測事實揭示了目前多年期拉尼娜事件的加速趨勢。部分研究表明,未來拉尼娜連續(xù)發(fā)生的頻率可能增加,且數(shù)量會隨著溫室氣體排放強度的增大而增加。在已發(fā)生的多年期事件中所看到的極端天氣和氣候,可能在未來更頻繁地出現(xiàn)。
世界氣象組織的最新報告顯示,未來5年內(nèi)至少有一年的全球年平均氣溫將暫時超過工業(yè)化前水平1.5℃,這個可能性為80%。這意味著我們離《巴黎氣候變化協(xié)定》設(shè)定的目標(biāo)越來越近,也離全球應(yīng)對氣候升溫的目標(biāo)越來越遠(yuǎn)了。但厄爾尼諾和拉尼娜實在不該為人類所面臨的氣候困境負(fù)責(zé)——畢竟早在環(huán)境污染或全球變暖之前,它們就已存在于地球的循環(huán)之中。
總之,全球變暖已是既定事實,而未來氣候特別是各區(qū)域的氣候變化趨勢依然有很大不確定性,對于改善全球氣候大環(huán)境的努力,我們還需堅持,同時繼續(xù)探索更有效的應(yīng)對方式。
來源:北京日報