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        厄爾尼諾/拉尼娜事件對(duì)宣城氣候的影響

        2018-01-17 10:37:36胡星月胡文運(yùn)
        安徽農(nóng)學(xué)通報(bào) 2018年22期
        關(guān)鍵詞:宣城厄爾尼諾氣溫

        胡星月 胡文運(yùn)

        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(duì)宣城市降水量和氣溫的影響,根據(jù)1960年以來宣城市7個(gè)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(duì)宣城市年降水量和年平均氣溫以及旱澇災(zāi)害的影響。結(jié)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(qiáng)度要大于冷事件發(fā)生的強(qiáng)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(jié)束年,且厄爾尼諾開始年和結(jié)束年所對(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)關(guān)系,大旱大澇與厄爾尼諾/拉尼娜事件有極其密切的關(guān)系。

        關(guān)鍵詞:厄爾尼諾;拉尼娜;降水;氣溫;宣城

        中圖分類號(hào) P461.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 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(diǎn)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(qiáng)年際氣候信號(hào),是造成全球氣候異常的重要因子。有許多學(xué)者探討了ENSO事件對(duì)中國氣候的影響[1-3],但是具體到ENSO事件對(duì)宣城市氣候影響的相關(guān)研究還沒有。為了進(jìn)一步揭示ENSO事件與宣城市氣候變化的關(guān)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(duì)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(yù)防可能引起的災(zāi)害提供科學(xué)依據(jù)。

        1 資料與方法

        資料采用1960—2016年宣城市7個(gè)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(biāo)準(zhǔn)劃分的ENSO冷暖事件。ENSO事件發(fā)生年對(duì)應(yīng)的冬季指當(dāng)年12月至次年2月,氣候標(biāo)準(zhǔn)值為1981—2010年。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 1960年以來ENSO事件的變化特征

        2.1.1 指標(biāo)定義 ENSO事件的標(biāo)準(zhǔn)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(wù)規(guī)定》(氣預(yù)函〔2016〕22號(hào)),使用NINO3.4指數(shù)定義ENSO事件的起止、持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)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(gè)月滑動(dòng)平均的絕對(duì)值(保留1位小數(shù),下同)達(dá)到或超過0.5℃、且至少持續(xù)5個(gè)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(dāng)N3I和N4I同時(shí)大于0時(shí),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(jì)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(jì)1960年以來ENSO事件對(duì)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(shí)間出現(xiàn)在4~10月,結(jié)束時(shí)間出現(xiàn)在1~6月;維持時(shí)間超過12個(gè)月的有7次,小于等于6個(gè)月的有4次。弱厄爾尼諾事件有7次,中等強(qiáng)度事件有6次,強(qiáng)事件1次,超強(qiáng)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(shí)間也出現(xiàn)在4~10月,結(jié)束時(shí)間也出現(xiàn)在1~6月;維持時(shí)間超過12個(gè)月的有6次,小于6個(gè)月的只有1次。弱拉尼娜事件有5次,中等強(qiáng)度事件6次,強(qiáng)事件1次。

        2.1.3 ENSO事件強(qiáng)度變化特征 為了更好的研究ENSO事件發(fā)生的強(qiáng)度特征,根據(jù)海溫距平,對(duì)厄爾尼諾、拉尼娜年的強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行量化。量化標(biāo)準(zhǔn)為:超強(qiáng)厄爾尼諾年(峰值所在年份,下同)強(qiáng)度等級(jí)定量為4,強(qiáng)厄爾尼諾年強(qiáng)度等級(jí)定量為3,中等厄爾尼諾年強(qiáng)度等級(jí)定量為2,弱厄爾尼諾年強(qiáng)度等級(jí)定量為1;強(qiáng)拉尼娜年強(qiáng)度等級(jí)定量為-3,中等拉尼娜年強(qiáng)度等級(jí)定量為-2,弱拉尼娜年強(qiáng)度等級(jí)定量為-1;因?yàn)榇蟛糠諩NSO事件是跨年度的,所以規(guī)定ENSO事件發(fā)生年且強(qiáng)度未達(dá)到峰值的年份則等級(jí)降一級(jí);正常年份強(qiáng)度等級(jí)定量為0。依據(jù)以上量化標(biāo)準(zhǔn),統(tǒng)計(jì)繪制了1960年來發(fā)生的ENSO事件發(fā)生強(qiáng)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(dòng)特點(diǎn),波動(dòng)周期約為2~7年。厄爾尼諾事件發(fā)生強(qiáng)度高峰期有4個(gè),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(qiáng)度高峰期只有1個(gè),即1988—1989年。圖1顯示20世紀(jì)80年代以來,厄爾尼諾事件明顯增多,強(qiáng)度明顯增強(qiáng),其發(fā)生強(qiáng)度要大于拉尼娜事件發(fā)生的強(qiáng)度。

        2.2 ENSO事件與宣城市降水量的關(guān)系

        2.2.1 厄爾尼諾事件年與宣城市降水量的關(guān)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(qiáng)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(qiáng)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(guān)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(guān)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(qiáng)ENSO事件對(duì)比分析 1960年以來發(fā)生了3次超強(qiáng)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(qiáng)厄爾尼諾事件海溫異常演變的對(duì)比可以看到,從持續(xù)時(shí)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(qiáng)事件。此次事件從2014年9月開始至2015年11月到達(dá)峰值,共歷時(shí)15個(gè)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(gè)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(qiáng)厄爾尼諾事件的發(fā)展類似,大約用了半年左右達(dá)到盛期。

        3次超強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(kuò)展到日界線以西。因此,雖然中心強(qiáng)度弱于前兩者,但是Nino3.4區(qū)的暖海溫異常要強(qiáng)于前2次事件。在厄爾尼諾事件的衰減階段,前2次超強(qiáng)事件中的赤道西太平洋異常冷海溫比較強(qiáng)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(jié)

        (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(dòng)特點(diǎn),波動(dòng)周期約為2~7年。20世紀(jì)80年代以來厄爾尼諾事件明顯增多,強(qiáng)度明顯增強(qiáng),其發(fā)生強(qiáng)度要大于拉尼娜事件發(fā)生的強(qiáng)度。

        (3)ENSO事件對(duì)年降水量影響較??;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(qiáng)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(qiáng)厄爾尼諾事件,并且在持續(xù)時(shí)間、峰值強(qiáng)度、累計(jì)海溫距平和海溫距平連續(xù)超過2.0℃的時(shí)間等指標(biāo)上均強(qiáng)于前2次超強(qiáng)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(qiáng)信號(hào)之一,對(duì)它的認(rèn)識(shí)也是剛剛起步,目前還不能只用它來簡單地預(yù)測氣候,必須綜合考慮其他因素對(duì)氣候的影響。

        參考文獻(xiàn)

        [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(guān)系[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào),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(guān)系[J].華中師范大學(xué)學(xué)學(xué)報(bào),1999,33(4):592-595.

        [3]邵艇,周兵.2015-2016年超強(qiáng)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(zé)編:徐世紅)

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