來(lái)源標(biāo)題：拉尼娜來(lái)了，今冬會(huì)更寒冷嗎
近期我國(guó)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(lái)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(lái)。
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(cè)拉尼娜準(zhǔn)備在秋季“返場(chǎng)”。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(lái)超強(qiáng)寒潮，但拉尼娜與冷冬是否能完全畫等號(hào)?它對(duì)氣候變化究竟有哪些影響?今天我們就來(lái)聊聊這個(gè)話題。
進(jìn)入我國(guó)的冷空氣從哪兒來(lái)
冬天進(jìn)入我國(guó)的冷空氣是從哪兒來(lái)的?這要從冬季變冷的機(jī)制說(shuō)起。
四季輪回主要是日地距離差異導(dǎo)致接收的地表太陽(yáng)輻射發(fā)生變化，從而帶來(lái)了冷熱轉(zhuǎn)換。從夏季到冬季，由于太陽(yáng)直射點(diǎn)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(yáng)輻射減少，降溫明顯，北極更甚，形成了高壓區(qū)。與此同時(shí)，中低緯度地區(qū)相對(duì)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(gè)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(tuán)就會(huì)擠壓極地冷空氣，使其大規(guī)模南下，影響我國(guó)，也就是我們常在新聞中看到的冷空氣南下。
由于我國(guó)位于歐亞大陸，冷空氣通常會(huì)經(jīng)過(guò)西伯利亞地區(qū)，在那里進(jìn)一步積累，變得更強(qiáng)，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(guó)，主要有4條路徑。
1.西北路(中路)：冷空氣經(jīng)蒙古國(guó)到達(dá)我國(guó)河套附近，再南下直達(dá)長(zhǎng)江中下游及江南地區(qū)，可引起長(zhǎng)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(guó)到達(dá)我國(guó)華北北部，低空的冷空氣折向西南，再?gòu)狞S河下游向南來(lái)到兩湖盆地，常使渤海、黃海、黃河下游及長(zhǎng)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(guó)新疆、青海、西藏高原東側(cè)南下，對(duì)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(zhǎng)江之間匯合，造成大范圍雨雪天氣。
冷空氣的一次次到來(lái)，逐漸拉低氣溫、形成降雨，所以有“一場(chǎng)秋雨一場(chǎng)寒”的說(shuō)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。
拉尼娜為何常在厄爾尼諾后現(xiàn)身
關(guān)注天氣新聞的人肯定對(duì)“厄爾尼諾”和“拉尼娜”這兩個(gè)名字不陌生，它們倆可以說(shuō)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(gè)家——熱帶太平洋，但二者有著截然不同的性格特點(diǎn)。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(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間達(dá)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(shí)，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(méi)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(qiáng)，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(qiáng)。
然而，要確定厄爾尼諾發(fā)生后拉尼娜到底會(huì)不會(huì)悄然而至，還得看海洋，目前科學(xué)家主要運(yùn)用Niño3.4指數(shù)來(lái)判定。Niño3.4指數(shù)是衡量厄爾尼諾和拉尼娜現(xiàn)象強(qiáng)度的重要指標(biāo)，它代表赤道太平洋東部和中部一個(gè)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(zhǎng)期平均值的偏差)。當(dāng)Niño3.4指數(shù)持續(xù)超過(guò)0.5℃時(shí)，表明厄爾尼諾正在發(fā)生;而當(dāng)指數(shù)低于-0.5℃時(shí)，表明拉尼娜正在發(fā)生。這個(gè)指數(shù)的監(jiān)測(cè)對(duì)于預(yù)測(cè)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(duì)我國(guó)而言，連續(xù)5個(gè)月Niño3.4指數(shù)的3個(gè)月滑動(dòng)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(qiáng)度雖然比厄爾尼諾弱，但持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，通常為9個(gè)月至12個(gè)月，有時(shí)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?yàn)槎驙柲嶂Z和拉尼娜合稱為厄爾尼諾-南方濤動(dòng)(簡(jiǎn)稱ENSO)，是地球氣候系統(tǒng)中最強(qiáng)的年際變異信號(hào)，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(jì)損失，其中包括美國(guó)西南部的嚴(yán)重干旱、熱浪和野火，澳大利亞、孟加拉國(guó)、中國(guó)和委內(nèi)瑞拉的毀滅性洪水以及致命的颶風(fēng)。
對(duì)我國(guó)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(guó)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(gè)氣象觀測(cè)站最低氣溫達(dá)到或突破建站以來(lái)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(lái)的最強(qiáng)暴風(fēng)雪。
值得關(guān)注的是，厄爾尼諾和拉尼娜還可能對(duì)全球糧食生產(chǎn)造成重大影響。厄爾尼諾事件會(huì)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(zhǎng)周期會(huì)延長(zhǎng)，可能導(dǎo)致產(chǎn)量下降;氣溫較高地區(qū)的農(nóng)作物生長(zhǎng)周期雖然會(huì)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(zhǎng)期來(lái)看，與厄爾尼諾相比，拉尼娜對(duì)我國(guó)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(cè)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(shuō)，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(dòng)。雖然人們已經(jīng)大致搞清楚天氣系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)(一天左右)會(huì)如何變化，但一旦拉長(zhǎng)預(yù)測(cè)時(shí)間，結(jié)論就變得不那么可信了。打個(gè)比方，根據(jù)一個(gè)小孩今年的身高可大概推測(cè)其明年的身高，但很難推測(cè)6年后能長(zhǎng)多高。因?yàn)樵谥鹉晖笸茰y(cè)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生誤差，隨著誤差不斷積累，就會(huì)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(cè)結(jié)果和多少細(xì)節(jié)。
由于ENSO預(yù)測(cè)十分重要，目前國(guó)內(nèi)外許多機(jī)構(gòu)和團(tuán)隊(duì)都發(fā)展了自己的動(dòng)力學(xué)和統(tǒng)計(jì)模型(包括AI模型)，嘗試對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)滾動(dòng)預(yù)測(cè)。但從實(shí)際情況來(lái)看，每個(gè)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(duì)不同ENSO事件的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率也不穩(wěn)定。
總的來(lái)看，海洋-大氣相互作用實(shí)在是太復(fù)雜了，ENSO依然具有很強(qiáng)的不可預(yù)測(cè)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(huì)不會(huì)帶來(lái)一個(gè)更冷的冬天?
所謂“冷冬”“暖冬”，不是根據(jù)個(gè)人感覺(jué)或幾天的異常天氣來(lái)認(rèn)定，而是有明確國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的。其 中，根 據(jù)《GB/T 33675-2017冷冬等級(jí)》，冷冬主要通過(guò)全國(guó)冬季3個(gè)月(12月至次年2月)的平均氣溫來(lái)定義，通過(guò)計(jì)算冬季平均氣溫與其常年值的差值(距平)與標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)判斷。具體來(lái)說(shuō)，如果某一站點(diǎn)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(guò)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(guò)全國(guó)有效面積的50%，則定義為全國(guó)性冷冬。
所以，拉尼娜與冷冬不能直接畫等號(hào)，兩者是充分非必要的關(guān)系。我國(guó)冬季究竟是偏冷還是偏暖，與東亞冬季風(fēng)的強(qiáng)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(guó)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(lái)，拉尼娜事件當(dāng)年冬季氣溫偏高的情形也時(shí)有發(fā)生。不過(guò)從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，出現(xiàn)拉尼娜以后，我國(guó)冬季偏冷的概率更大一些。由于今年的拉尼娜可能是一個(gè)較弱的事件，它會(huì)在多大程度上影響這個(gè)冬季的氣溫，還需拭目以待。
其實(shí)從全球范圍來(lái)看，拉尼娜不算是大概率事件。在過(guò)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(lái)越頻繁：自21世紀(jì)初以來(lái)，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(duì)應(yīng)著更強(qiáng)的海溫異常，往往會(huì)給全球氣候、環(huán)境及經(jīng)濟(jì)社會(huì)帶來(lái)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(xiǎn)。
這些觀測(cè)事實(shí)揭示了目前多年期拉尼娜事件的加速趨勢(shì)。部分研究表明，未來(lái)拉尼娜連續(xù)發(fā)生的頻率可能增加，且數(shù)量會(huì)隨著溫室氣體排放強(qiáng)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(lái)更頻繁地出現(xiàn)。
世界氣象組織的最新報(bào)告顯示，未來(lái)5年內(nèi)至少有一年的全球年平均氣溫將暫時(shí)超過(guò)工業(yè)化前水平1.5℃，這個(gè)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(lái)越近，也離全球應(yīng)對(duì)氣候升溫的目標(biāo)越來(lái)越遠(yuǎn)了。但厄爾尼諾和拉尼娜實(shí)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(shí)，而未來(lái)氣候特別是各區(qū)域的氣候變化趨勢(shì)依然有很大不確定性，對(duì)于改善全球氣候大環(huán)境的努力，我們還需堅(jiān)持，同時(shí)繼續(xù)探索更有效的應(yīng)對(duì)方式。
(作者單位：中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所;特約科普中國(guó)合作)
