拉尼娜与厄尔尼诺，这对气候现象界的“孪生兄弟”，是全球气候系统中最具影响力的自然振荡之一。它们不仅深远地影响着地球表面的天气模式，更对人类社会、经济及生态系统带来一系列连锁反应。要理解它们，我们需要深入探讨其“是什么”、“为什么”、“在哪里”、“如何测量”、“如何影响”以及“如何应对”等一系列核心问题。
什么是拉尼娜、厄尔尼诺以及ENSO？
ENSO：海洋与大气的耦合系统
厄尔尼诺-南方涛动（ENSO, El Niño-Southern Oscillation）是地球上最大规模的自然气候变率之一。它是一种跨越热带太平洋的海洋与大气相互作用的现象，具有两种极端状态：暖相位的厄尔尼诺（El Niño）和冷相位的拉尼娜（La Niña），以及一个中性相位。
厄尔尼诺是什么？
厄尔尼诺，西班牙语意为“圣婴”，通常指的是赤道太平洋中东部海面温度（SST）持续异常升高的一种现象。具体而言，当NINO3.4区域（位于太平洋赤道中东部，经度170°W至120°W，纬度5°N至5°S之间）的月平均海温异常，连续5个重叠的3个月滑动平均值，至少达到或超过+0.5℃时，便被定义为一次厄尔尼诺事件。伴随海温升高，其上空的大气环流也会发生显著变化，通常表现为沃克环流的减弱。
拉尼娜是什么？
拉尼娜，西班牙语意为“小女孩”，与厄尔尼诺恰好相反。它指的同样是赤道太平洋中东部海面温度持续异常偏低的一种现象。当NINO3.4区域的月平均海温异常，连续5个重叠的3个月滑动平均值，至少达到或低于-0.5℃时，便被定义为一次拉尼娜事件。拉尼娜通常伴随着沃克环流的增强和信风的加强。
它们的主要特征和差异是什么？
- 海面温度异常： 厄尔尼诺表现为赤道太平洋中东部海温异常偏暖；拉尼娜则表现为异常偏冷。
- 信风强度： 厄尔尼诺期间，信风（从东向西吹的盛行风）通常减弱甚至反向；拉尼娜期间，信风通常增强。
- 沃克环流： 厄尔尼诺导致沃克环流（热带太平洋上空的经向大气环流）减弱或东移；拉尼娜导致沃克环流加强和西移。
- 海洋深度： 厄尔尼诺期间，西太平洋暖池增厚，东太平洋的温跃层（温度快速变化的层）下沉，冷水上翻减弱；拉尼娜期间，西太平洋暖池变浅，东太平洋温跃层上翻，冷水上翻增强。
为什么拉尼娜和厄尔尼诺会发生？
海洋与大气耦合的舞蹈
拉尼娜与厄尔尼诺的发生并非单一因素作用的结果，而是复杂的海洋-大气相互作用系统（即Bjerknes反馈）的体现。
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信风与海温的相互作用：
在正常或中性ENSO状态下，赤道太平洋盛行着由东向西吹的信风。这些信风将暖海水推向西太平洋，使得西太平洋海面温度升高，形成“暖池”，而东太平洋的冷水则通过上升流（upwelling）被带到海面，保持较低温度。这种温差导致西太平洋上空气流上升形成低压，东太平洋上空气流下沉形成高压，从而维持信风的持续吹拂，形成沃克环流。
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厄尔尼诺的触发：
当某种扰动（如西太平洋的西风爆发，或太平洋东部赤道波的传播）导致信风暂时性减弱时，原本堆积在西太平洋的暖水会向东回流。这使得东太平洋的海温升高，进一步削弱信风，并抑制冷水上翻，形成一个正反馈循环，最终发展成为厄尔尼诺事件。沃克环流随之减弱并东移，影响全球气候。
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拉尼娜的触发：
与厄尔尼诺相反，当信风异常增强时，它们会将更多的暖水推向西太平洋，使得西太平洋暖池扩大，而东太平洋的冷水上翻更加剧烈，海面温度进一步降低。这种更大的东西太平洋温差又会加强信风，形成另一个正反馈循环，最终导致拉尼娜事件。沃克环流随之加强并西移。
这种海洋-大气之间的相互作用，像一个巨大的摆钟，周期性地在暖相位（厄尔尼诺）和冷相位（拉尼娜）之间摆动，虽然其周期并不完全规律，但通常在2至7年之间。
拉尼娜和厄尔尼诺如何被监测和量化？
监测网络与关键指数
为了精确追踪ENSO的演变，科学家们建立了庞大的观测网络，包括卫星遥感、浮标阵列（如TAO/TRITON浮标阵列）和船舶观测等，它们实时收集海面温度、次表层海洋温度、风场、海平面高度等数据。
关键量化指数：
评估厄尔尼诺和拉尼娜强度的最常用指标是海洋尼诺指数（ONI, Oceanic Niño Index）和NINO区域海温异常。
- NINO3.4区域： 这是最核心的关注区域，位于赤道太平洋中东部（170°W-120°W, 5°N-5°S）。它的海面温度异常是判断ENSO状态的黄金标准。
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海洋尼诺指数（ONI）： ONI是NINO3.4区域海面温度异常的3个月滑动平均值。
- 当ONI连续5个重叠的3个月平均值≥ +0.5°C时，定义为厄尔尼诺事件。
- 当ONI连续5个重叠的3个月平均值≤ -0.5°C时，定义为拉尼娜事件。
- 通常，异常值越大（正值或负值），事件的强度越大。例如，+1.5°C至+1.9°C可能被视为“强厄尔尼诺”，而高于+2.0°C则为“超强厄尔尼诺”。
- 南方涛动指数（SOI, Southern Oscillation Index）： SOI是塔希提岛（太平洋中部）和达尔文港（澳大利亚北部）海平面气压差异的标准化指数。厄尔尼诺期间SOI通常为负值（东太平洋气压降低，西太平洋气压升高），拉尼娜期间SOI通常为正值。SOI是ENSO大气响应的一个重要指标，与海洋部分的海温异常密切相关。
事件的生命周期和发生频率
- 持续时间： 一次典型的厄尔尼诺或拉尼娜事件通常持续9到12个月，但也有可能持续更长时间，甚至跨越两个冬季（被称为“双年”或“三联”拉尼娜）。
- 发生频率： ENSO事件的发生频率不规则，平均大约每2到7年发生一次，但具体时间间隔具有高度随机性，并非严格的周期性现象。
拉尼娜和厄尔尼诺对全球气候有何深远影响？
ENSO通过“遥相关（Teleconnections）”机制，将热带太平洋的海洋-大气异常信号，传递并影响全球各地的气候模式。以下是它们对全球主要区域和自然现象的具体影响：
对全球降水和温度的影响
厄尔尼诺的影响：
- 南美洲： 秘鲁、厄瓜多尔沿海地区降水异常增多，易发洪涝；巴西东北部和亚马逊流域可能面临干旱。
- 北美洲： 美国南部通常变得湿润多雨，中西部和加拿大西南部则可能经历温暖干燥的冬季。
- 亚洲： 东南亚、印度、澳大利亚东部和南部通常出现严重干旱，森林火灾风险增高；东亚部分地区冬季可能更暖。
- 非洲： 撒哈拉以南非洲南部和东部通常遭遇干旱。
- 全球气温： 厄尔尼诺事件通常会导致全球平均气温显著升高，甚至可能创下新的高温记录。
拉尼娜的影响：
- 南美洲： 秘鲁、厄瓜多尔沿海地区降水减少，可能出现干旱；巴西东北部和亚马逊流域可能降水增多。
- 北美洲： 美国西南部和南部可能出现干旱；太平洋西北部和东南部降水增多，美国北部冬季可能更冷。
- 亚洲： 东南亚、印度、澳大利亚东部和北部通常降水充沛，洪涝风险增高；中国南方冬季可能更冷湿。
- 非洲： 撒哈拉以南非洲南部和东部通常降水增多。
- 全球气温： 拉尼娜事件通常会导致全球平均气温略有下降，或抑制变暖趋势，但这种影响通常是短暂的，并且在长期变暖的大背景下，其降温作用有限。
对极端天气事件的影响
- 干旱与洪涝： 如上所述，厄尔尼诺常导致东南亚、澳大利亚、印度、非洲部分地区干旱，而南美西部和美国南部则洪涝频发。拉尼娜则带来相反的影响。
- 热浪与寒潮： 厄尔尼诺可能导致全球多地出现破纪录的热浪；拉尼娜则可能导致某些地区遭遇极端寒潮。
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热带气旋/飓风季节：
- 厄尔尼诺： 通常抑制大西洋飓风的形成（由于垂直风切变增加），但会增加太平洋飓风的活动（尤其是在中太平洋）。
- 拉尼娜： 通常增强大西洋飓风的活动（由于垂直风切变减小），并抑制东太平洋飓风的活动。
对全球生态系统和人类社会的影响
- 渔业： 厄尔尼诺期间，东太平洋秘鲁沿海的冷水上翻被抑制，导致营养物质减少，鱼类（如凤尾鱼）数量骤减，对当地渔业造成毁灭性打击。拉尼娜则有利于渔业。
- 农业与粮食安全： 干旱和洪涝直接影响作物生长，导致粮食减产甚至歉收，推高全球食品价格，影响粮食安全。例如，厄尔尼诺可能导致东南亚稻米减产，拉尼娜可能导致南美大豆受损。
- 水资源管理： 降水模式的变化直接影响水库蓄水量、地下水补给和河流径流，给农业灌溉、饮用水供应和水力发电带来挑战。
- 能源需求： 异常的冷暖变化会影响取暖和制冷需求，进而影响能源消耗和价格。
- 公共健康： 极端天气事件可能导致水源性疾病（洪涝后）、虫媒传播疾病（如疟疾、登革热——由于降水变化影响蚊虫繁殖）、热射病等健康问题。干旱还可能引发饥荒和营养不良。
- 自然灾害风险： 森林火灾、泥石流、滑坡、洪水等自然灾害的频率和强度可能因ENSO事件而增加。
总而言之，拉尼娜和厄尔尼诺是驱动全球气候变异的“引擎”，其影响无远弗届，对全球经济、社会稳定乃至生态平衡都具有举足轻重的作用。
我们如何预测拉尼娜与厄尔尼诺，并如何应对其影响？
ENSO事件的预测
准确预测ENSO事件对各国政府和各行各业至关重要。目前主要依赖以下方法：
- 数值天气预报模型（数值气候模型）： 全球领先的气象和海洋机构（如美国国家海洋和大气管理局NOAA、欧洲中期天气预报中心ECMWF等）运行复杂的耦合海洋-大气模型。这些模型通过模拟海洋和大气物理过程，预测未来数月甚至数年的ENSO状态。
- 统计模型： 基于历史数据，通过识别ENSO与相关物理量之间的统计关系进行预测。
- 综合预测： 通常会结合多种模型的预测结果，形成一个集合预报，并定期发布ENSO展望报告（如ENSO Foci、IRI/CPC ENSO Forecast）。
尽管预测技术不断进步，但由于ENSO系统的复杂性和非线性特征，长期预测（超过6-9个月）仍存在一定不确定性，尤其是在ENSO事件的起始和结束阶段。
社会如何应对和适应其影响？
有效的应对和适应策略可以最大程度地降低ENSO事件带来的负面影响：
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早期预警系统：
建立和完善国家及区域层面的ENSO早期预警系统，定期发布预测信息和风险评估，是应对的基础。这包括气象部门与农业、水利、卫生等部门的紧密合作。
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农业部门的调整：
- 根据预测调整作物种植结构，选择耐旱或耐涝的作物品种。
- 优化灌溉管理，推广节水技术。
- 提前储备种子和化肥，分散种植风险。
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水资源管理：
- 制定应急供水计划，加强水库调度和管理。
- 推广雨水收集和再生水利用。
- 投资建设防洪抗旱基础设施。
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灾害风险管理：
- 加强防洪、防风、防范森林火灾等灾害的预案和演练。
- 提升基础设施的抗灾能力，例如加固房屋、桥梁等。
- 建立健全的应急响应机制，包括救援队、物资储备和避难场所。
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公共卫生应对：
- 加强对蚊媒疾病等传染病的监测和防控，尤其是在预估降水增多的地区。
- 制定应对极端高温或低温的健康指南，保护弱势群体。
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政策与国际合作：
政府层面应制定支持适应气候变化的长期政策，鼓励科研投入，并加强国际合作，分享信息和最佳实践，因为ENSO的影响是全球性的，需要全球共同应对。
通过科学预测、前瞻性规划和多部门协作，人类社会能够更好地管理拉尼娜和厄尔尼诺带来的挑战，保障全球的可持续发展和人民福祉。
