不久前，國(guó)家氣候中心預(yù)計(jì)，2023年5月開(kāi)始的厄爾尼諾事件，將于今年4月到5月結(jié)束。一直以來(lái)，厄爾尼諾對(duì)氣候變化的影響、發(fā)展趨勢(shì)以及圍繞厄爾尼諾開(kāi)展的相關(guān)研究進(jìn)展，備受關(guān)注。本期論壇邀請(qǐng)氣象專家學(xué)者，聚焦科學(xué)認(rèn)識(shí)厄爾尼諾、厄爾尼諾轉(zhuǎn)拉尼娜趨勢(shì)分析、厄爾尼諾的影響和分型，以及新質(zhì)生產(chǎn)力對(duì)厄爾尼諾預(yù)測(cè)的支撐作用等話題展開(kāi)交流。

專家顧問(wèn)：中國(guó)工程院院士 丁一匯

本期嘉賓：

中國(guó)氣象局氣候服務(wù)首席專家、國(guó)家氣候中心二級(jí)研究員 周兵

中國(guó)氣象局首席氣象專家、國(guó)家氣候中心正高級(jí)工程師 鄭志海

中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所國(guó)際氣候與環(huán)境科學(xué)中心研究員 鄭飛

一 了解厄爾尼諾發(fā)展過(guò)程

關(guān)鍵點(diǎn)：四個(gè)鏈條環(huán)環(huán)相扣，成為判斷厄爾尼諾發(fā)展的重要依據(jù)

周兵：幾百年前，秘魯沿海的漁民發(fā)現(xiàn)，有一些年份赤道東太平洋沿岸的海表溫度異常升高，鸕鶿、鵜鶘等突然消失，鳀魚捕撈量急劇下滑，世界最大的漁場(chǎng)呈現(xiàn)出一派蕭條的景象。由于這一現(xiàn)象通常發(fā)生在圣誕節(jié)前后，漁民將海表溫度異常升高現(xiàn)象稱之為厄爾尼諾。相反，海表溫度異常偏低現(xiàn)象為拉尼娜。

厄爾尼諾是赤道中東太平洋海溫持續(xù)偏高并造成大氣環(huán)流異常的一種氣候現(xiàn)象。隨著科學(xué)發(fā)展，科學(xué)家逐漸了解了厄爾尼諾的發(fā)展過(guò)程，并總結(jié)出有利于厄爾尼諾發(fā)展的四個(gè)環(huán)節(jié)，主要包括：赤道中東太平洋信風(fēng)減弱、赤道西太平洋西風(fēng)增強(qiáng)，西太平洋暖池表層暖水向東傳輸；中東太平洋次表層海水上涌減弱，對(duì)流活動(dòng)加強(qiáng)；赤道中東太平洋海表水變暖，赤道西太平洋次表層冷水上涌，表層海水變冷；沃克環(huán)流減弱，大氣和海洋之間的相互作用使熱帶緯圈環(huán)流減弱，菲律賓以西副熱帶高壓增強(qiáng)。這四個(gè)環(huán)節(jié)像鏈條一般環(huán)環(huán)相扣，成為判斷厄爾尼諾發(fā)展的重要依據(jù)。

我國(guó)在2017年正式推出《厄爾尼諾/拉尼娜事件判別方法》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定Ni?o3.4區(qū)海溫指數(shù)（海面溫度距平的平均值）3個(gè)月滑動(dòng)平均達(dá)到或超過(guò)0.5℃，且至少持續(xù)5個(gè)月，定義為一次厄爾尼諾事件；小于或等于-0.5℃，且至少持續(xù)5個(gè)月，定義為一次拉尼娜事件。

厄爾尼諾與拉尼娜常常交替出現(xiàn)，循環(huán)周期一般為2年到7年，平均周期為4年。1951年以來(lái)，累計(jì)發(fā)生22次厄爾尼諾事件，其中超強(qiáng)厄爾尼諾事件分別發(fā)生在1982/1983年、1997/1998年和2015/2016年。

二 厄爾尼諾的影響

關(guān)鍵點(diǎn)：厄爾尼諾影響全球氣候發(fā)生異常變化

　　厄爾尼諾年氣候影響

周兵：厄爾尼諾的發(fā)生，有利于全球平均溫度創(chuàng)新高。2023年，全球平均溫度比工業(yè)化前水平高出1.45℃，其中，厄爾尼諾的貢獻(xiàn)達(dá)0.1℃左右。

一般情況下，在厄爾尼諾年，南美沿海岸國(guó)家易遭受暴雨洪澇災(zāi)害，而印度尼西亞、澳大利亞?wèn)|部、非洲東南部等地易出現(xiàn)干旱，巴西東北部也會(huì)出現(xiàn)干旱，北美出現(xiàn)暖冬，大西洋颶風(fēng)數(shù)量減少，北半球東太平洋颶風(fēng)數(shù)量增加。如1982/1983年和1997/1998年的兩次超強(qiáng)厄爾尼諾事件，導(dǎo)致厄瓜多爾、秘魯、智利、巴拉圭、美國(guó)東西部地區(qū)和巴西等國(guó)出現(xiàn)暴雨洪澇，南非、澳大利亞等國(guó)出現(xiàn)大范圍干旱。與此同時(shí)，東亞夏季風(fēng)偏強(qiáng)，西太平洋副熱帶高壓強(qiáng)度增強(qiáng)、位置偏南，西北太平洋臺(tái)風(fēng)活動(dòng)中心偏東偏南，活躍范圍包含日本海及其以東洋面，而冬季風(fēng)偏弱，冬季東亞大槽偏弱，北方地區(qū)容易出現(xiàn)暖冬。

對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)，厄爾尼諾事件發(fā)生當(dāng)年，南方秋季多雨，北方地區(qū)冬季易出現(xiàn)暖冬。在典型厄爾尼諾年的夏季，我國(guó)華北地區(qū)降水也會(huì)偏多，而自20世紀(jì)80年代以來(lái)，在厄爾尼諾年的冬季，我國(guó)暖冬概率超過(guò)70％。值得注意的是，我國(guó)氣候在很大程度上受到海溫、極冰和陸面積雪等因素的共同影響，厄爾尼諾并非唯一影響因素。

　　厄爾尼諾次年延伸影響

鄭飛：厄爾尼諾通過(guò)赤道中東太平洋的?！?dú)庀嗷プ饔?，顯著影響熱帶地區(qū)的環(huán)流異常，這種異常進(jìn)一步通過(guò)熱帶與熱帶外大氣相互作用，導(dǎo)致全球范圍內(nèi)的氣候異常。一般情況下，厄爾尼諾事件在其衰減年（厄爾尼諾次年），通常會(huì)導(dǎo)致全球平均氣溫上升，可能導(dǎo)致極端氣候事件的頻率和強(qiáng)度增加，如出現(xiàn)熱浪、干旱和洪災(zāi)等。

厄爾尼諾次年對(duì)我國(guó)的氣候變化會(huì)產(chǎn)生顯著影響，這種影響主要通過(guò)西太平洋和熱帶印度洋海溫的“接力”作用產(chǎn)生，并集中在春夏季節(jié)。在厄爾尼諾次年的春季，我國(guó)華南地區(qū)降水普遍偏多，可能出現(xiàn)連陰雨及倒春寒，東北地區(qū)則可能出現(xiàn)低溫和春澇。在厄爾尼諾次年的夏季，西太平洋副熱帶高壓往往偏強(qiáng)、偏西，導(dǎo)致我國(guó)來(lái)自西南的水汽輸送偏強(qiáng)，而東亞夏季風(fēng)偏弱，從而使得我國(guó)東部長(zhǎng)江—黃淮流域夏季降水易偏多。

在厄爾尼諾次年，西北太平洋反氣旋的存在，導(dǎo)致西北太平洋臺(tái)風(fēng)活動(dòng)不活躍，登陸我國(guó)的熱帶氣旋次數(shù)一般偏少。但從臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度看，在厄爾尼諾次年，我國(guó)南海及菲律賓海的海洋上層熱含量明顯增加，海洋產(chǎn)生充足的熱量供給，增加夏季我國(guó)近海區(qū)域短時(shí)間內(nèi)生成強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的概率。

三 梳理此次厄爾尼諾事件，轉(zhuǎn)拉尼娜趨勢(shì)分析

關(guān)鍵點(diǎn)：略超歷史平均持續(xù)時(shí)間，但并非超長(zhǎng)事件

鄭志海：2023年5月開(kāi)始的厄爾尼諾事件在2023年12月達(dá)到峰值，是一次中等強(qiáng)度的厄爾尼諾事件，類型為東部型。今年1月以來(lái)，厄爾尼諾不斷衰減，國(guó)家氣候中心預(yù)計(jì)此次厄爾尼諾事件將于4月到5月結(jié)束。

根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)，1981年以來(lái)發(fā)生的厄爾尼諾事件的平均持續(xù)時(shí)間為11.4個(gè)月，其中有5次持續(xù)時(shí)間超過(guò)一年，最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間為19個(gè)月（1986年8月至1988年2月、2014年10月至2016年4月）。從本次厄爾尼諾事件的預(yù)測(cè)結(jié)束時(shí)間來(lái)看，持續(xù)時(shí)間略超過(guò)歷史平均的持續(xù)時(shí)間，是一次略偏長(zhǎng)的厄爾尼諾事件，但達(dá)不到一個(gè)超長(zhǎng)事件的時(shí)長(zhǎng)。

2023/2024年冬季以來(lái)，全球多地氣候受到發(fā)展成熟的厄爾尼諾事件影響。例如，南亞、澳大利亞大部、非洲南部、北美北部氣溫較常年明顯偏高，北美南部、南美南部降水偏多，南美北部、澳大利亞降水偏少，均與此次厄爾尼諾事件有關(guān)。厄爾尼諾對(duì)我國(guó)冬季氣候也產(chǎn)生了明顯影響，主要體現(xiàn)在冬季西太平洋副熱帶高壓較常年同期明顯偏強(qiáng)，有利于引導(dǎo)水汽向我國(guó)中東部地區(qū)輸送，在階段性強(qiáng)冷空氣的配合下，導(dǎo)致我國(guó)中東部地區(qū)降水明顯偏多，出現(xiàn)了多次大范圍雨雪天氣過(guò)程。

國(guó)家氣候中心最新監(jiān)測(cè)顯示，今年3月Ni?o3.4區(qū)海溫指數(shù)為1.25℃，較2月（1.55℃）下降0.3℃；3月Ni?o1＋2區(qū)海溫指數(shù)為0.24℃，較2月（0.97℃）下降0.73℃。這表明厄爾尼諾事件處于持續(xù)衰減狀態(tài)，國(guó)家氣候中心預(yù)計(jì)4月到5月厄爾尼諾事件結(jié)束，夏季可能進(jìn)入拉尼娜狀態(tài)。

根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)，1981年以來(lái)，歷次厄爾尼諾事件從峰值到結(jié)束的平均時(shí)間為4.4個(gè)月，在春季結(jié)束的6次厄爾尼諾事件中有5次在夏季進(jìn)入拉尼娜狀態(tài)。因此，從目前的監(jiān)測(cè)情況看，本次厄爾尼諾事件的演變趨勢(shì)特征在歷史上并不鮮見(jiàn)。

四 厄爾尼諾分型

關(guān)鍵點(diǎn)：東部型和中部型厄爾尼諾對(duì)全球氣候影響差異大

鄭志海：厄爾尼諾分為東部型和中部型兩種，盡管都叫厄爾尼諾，但兩類厄爾尼諾事件對(duì)全球氣候的影響存在很大差異，甚至可能出現(xiàn)完全相反的影響。東部型厄爾尼諾是指海溫異常暖中心出現(xiàn)在赤道東太平洋區(qū)域的厄爾尼諾事件，而當(dāng)海溫異常暖中心出現(xiàn)在赤道中太平洋區(qū)域時(shí)，則被稱為中部型厄爾尼諾。

國(guó)家氣候中心監(jiān)測(cè)顯示，自1951年以來(lái)赤道中東太平洋發(fā)生的22次厄爾尼諾事件中，東部型厄爾尼諾事件有14次，中部型厄爾尼諾事件有8次。從厄爾尼諾事件的強(qiáng)度看，共發(fā)生3次超強(qiáng)厄爾尼諾事件和1次強(qiáng)厄爾尼諾事件，這4次事件均為東部型厄爾尼諾事件，而8次中部型厄爾尼諾事件均為中等及以下強(qiáng)度。

在東部型厄爾尼諾事件中，赤道東太平洋海溫異常升高，其上空的對(duì)流活動(dòng)變得活躍，導(dǎo)致這一地區(qū)降水增多，南美沿岸國(guó)家也因此異常多雨。同時(shí)，對(duì)流區(qū)的東移又使得西太平洋地區(qū)降水大大減少，從而導(dǎo)致印度尼西亞、澳大利亞?wèn)|部及周邊國(guó)家出現(xiàn)干旱。通過(guò)大氣環(huán)流作用，厄爾尼諾將熱帶地區(qū)大氣和海洋的異常信號(hào)傳給了其他地區(qū)，從而對(duì)全球氣候帶來(lái)了不同程度的影響。

中部型厄爾尼諾事件不僅在發(fā)展演變機(jī)制上與東部型厄爾尼諾不同，其對(duì)全球大氣環(huán)流、西北太平洋臺(tái)風(fēng)和大西洋颶風(fēng)活動(dòng)以及北美、澳大利亞和東亞的氣溫和降水影響也都表現(xiàn)出與東部型厄爾尼諾顯著的差異。當(dāng)中部型厄爾尼諾發(fā)生時(shí)，由于最大海溫異常暖中心位于赤道中太平洋日界線附近，對(duì)流活躍區(qū)較東部型厄爾尼諾偏西，對(duì)南美、北美西海岸，甚至日本和新西蘭氣候的影響與東部型厄爾尼諾的影響可能完全相反。

對(duì)比兩類厄爾尼諾事件對(duì)我國(guó)的影響，可以發(fā)現(xiàn)，在東部型厄爾尼諾事件發(fā)生時(shí)，有利于大氣在赤道東太平洋產(chǎn)生上升運(yùn)動(dòng)，在赤道西太平洋產(chǎn)生下沉運(yùn)動(dòng)，使次年夏季西太平洋副熱帶高壓強(qiáng)度偏強(qiáng)、位置偏南，受其影響，我國(guó)長(zhǎng)江流域及以南地區(qū)降水偏多，東北地區(qū)容易出現(xiàn)低溫；而中部型厄爾尼諾事件發(fā)生時(shí)，有利于赤道中太平洋上空產(chǎn)生上升運(yùn)動(dòng)，西北太平洋產(chǎn)生下沉運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致副熱帶高壓位置偏北，我國(guó)夏季主雨帶位置常常位于淮河流域。

五 氣象科技支撐厄爾尼諾預(yù)測(cè)

關(guān)鍵點(diǎn)：開(kāi)展氣象大數(shù)據(jù)、大模型和人工智能預(yù)報(bào)技術(shù)研發(fā)

鄭志海：為加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，持續(xù)推進(jìn)氣象高質(zhì)量發(fā)展，國(guó)家氣候中心積極開(kāi)展氣象大數(shù)據(jù)、大模型和人工智能預(yù)報(bào)技術(shù)研發(fā)工作。

國(guó)家氣候中心研發(fā)團(tuán)隊(duì)采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）、長(zhǎng)短記憶網(wǎng)絡(luò)（LSTM）等深度學(xué)習(xí)方法構(gòu)建預(yù)測(cè)模型，通過(guò)CMIP5/6等氣候模式大樣本歷史模擬數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練，進(jìn)一步利用觀測(cè)和再分析資料對(duì)模型進(jìn)行遷移學(xué)習(xí)。在預(yù)測(cè)能力方面，對(duì)于半年以內(nèi)的短期預(yù)測(cè)，深度學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)模型和多模式集合的預(yù)測(cè)水平相當(dāng)；在6個(gè)月到1.5年的預(yù)測(cè)時(shí)效內(nèi)，深度學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)模型的技巧優(yōu)于動(dòng)力模式。

目前，多模式集合、人工智能等新技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，國(guó)家氣候中心多模式集合對(duì)厄爾尼諾提前6個(gè)月的預(yù)測(cè)技巧超過(guò)0.8，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。不過(guò)，科學(xué)研究對(duì)海氣相互作用的影響認(rèn)識(shí)仍不完全清楚，尤其是模式對(duì)全球海溫的預(yù)測(cè)存在春季預(yù)報(bào)障礙問(wèn)題，跨越春季預(yù)報(bào)的技巧相對(duì)較低。在本次厄爾尼諾事件快速衰減的情況下，未來(lái)赤道中東太平洋進(jìn)入拉尼娜狀態(tài)的早晚還存在較大分歧，這也是預(yù)測(cè)的主要難點(diǎn)，給今年汛期我國(guó)氣候預(yù)測(cè)帶來(lái)了較大的不確定性。（作者：宛霞）