新研究预测2022年可能发生第三次连续拉尼娜

聚焦· 寒潮

本文将刊载于《Advances in Atmospheric Sciences》2023年第1期。

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厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）事件作为热带太平洋年际气候变率事件，对全球气候有着深远影响。同样的ENSO事件连续两年发生较为少见，而继2020-22的双拉尼娜年后，2022年春季拉尼娜并未出现快速衰退甚至出现回冷迹象。多模式预测的结果表明，今年秋冬季可能会出现连续第三次拉尼娜，这种情况在历史上十分罕见（在此之前仅1973-1976、1998-2001出现过）。本研究基于多元回归预测模型，结合2022年3月热带太平洋上空的海气场状况进行分析，认为1980年以来赤道太平洋地区最强的东南风应力将有利于第三年拉尼娜的出现，并讨论了这一事件对全球气候可能产生的影响。

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说好的冷暖交替，怎么连续三年都偏冷？

                            ——新研究预测2022年可能发生第三次连续拉尼娜

       提起热带太平洋，人们也许会联想到秀丽清幽的塔希提，亦或是生机盎然的珊瑚礁群大堡礁，又或是壮观骇人的台风……除此之外，在热带太平洋上往往还经常发生着不易为人肉眼所觉察、却与人类生活息息相关的一种现象——ENSO（即厄尔尼诺-南方涛动）。ENSO对全球气候都有着深远的影响：不仅可以影响美洲的降水、亚洲的季风、欧洲的寒潮，甚至还能将“触手”伸向南北两极、从而影响海冰的变化，它被视为全球范围内最强年际信号，是短期气候预测中重要的影响因子。

图1  热带太平洋风景（图片来源：网络）

       既然ENSO如此重要，那它到底是何方神圣呢？其实，ENSO就是发生于热带太平洋地区的一种海-气相互作用现象，在海洋上表现为海表温度在热带太平洋？东西侧跷跷板式升高或降低——当热带太平洋西部海表较正常态偏暖、东部偏冷时称之为拉尼娜现象；反之，则发生了厄尔尼诺现象。拉尼娜与厄尔尼诺通常会在某一年春季开始，夏、秋季发展，冬季达到鼎盛，在次年春季衰退，并在几年内进行一次完整的交替，极少有连续拉尼娜或连续厄尔尼诺现象发生。

图2  ENSO的三种状态：正常态、厄尔尼诺和拉尼娜（图片来源：https://www.weather.gov/fwd/basics）

       不过值得注意的是，在刚刚过去的2020-22年就发生了罕见的双拉尼娜现象；此外，2022春季拉尼娜盛期后并未快速衰退，而是在热带东太平洋出现持续冷海温异常的情况，甚至出现拉尼娜回弹迹象，加上多模式预测结果表明今年秋冬季仍可能出现拉尼娜事件，大家纷纷担心连续第三次拉尼娜要来了吗？这会不会使我国冬季本就寒冷的气温“雪上加霜”？

图3  2021年11月双拉尼娜出现时的新闻报道（图片来源：网络）

      为此，在中国科学院前沿科学重点研究项目、国家自然科学基金、中国科学院战略重点研究项目和广东省基础与应用基础研究重大项目的联合资助下，中科院大气所郑飞研究员和复旦大学方向辉副研究员及合作者，利用多元回归预测模型对2022年冬季的尼诺3.4指数进行了预测，分析了可能导致第三年拉尼娜出现的气候因素，对比了同样发生连续三年拉尼娜事件的1998-2000年间各项气候条件，最终对其可能产生的气候影响进行了初步预判。这项研究对于进一步理解ENSO复杂性及其预测具有重要的学术价值。

01

多元模型预测强东南风对2022年冬季第三次拉尼娜生成有促进作用

       复旦大学和中科院大气所及合作机构的研究者们分析了2022年春季的海气场状态，发现热带中东太平洋地区存在大范围区域海温仍然偏冷。研究者们进一步利用包含赤道平均温跃层深度、西太平洋纬向风应力、温跃层深度的纬向梯度以及东赤道太平洋平均经向风应力四个气候因子在内的多元回归预测模型，分析了其对2022年冬季尼诺3.4指数重要影响因子的贡献，发现春季大气的异常状态比海洋温跃层异常状态更强：较强东风应力与自1980年以来最强的南风应力，能够通过影响赤道地区温跃层纬向梯度进一步影响热带中东太平洋的冷海温，并使之得以维持，并可能向西发展，进而导致2022年冬季第三次拉尼娜的形成。

图4  2022年3月偏冷的热带太平洋、强的东南风和较大的赤道温跃层梯度（图片来源：作者提供）

02

第三次拉尼娜发生的贡献因子对比及可能带来的气候影响

       伴随着前述强劲的东南风异常，若2022年冬季继续发生拉尼娜事件的话，2020-2023年将成为拉尼娜自1980年以来第二次持续发生三年的年份，这是十分罕见的，此前仅有1998-2001年与之相似。从拉尼娜发生前第三年春季的海气条件来看，这两次气候事件的发展过程存在较大差异：2000年的东风应力异常抵消了赤道温跃层深度的平均值和东西太平洋梯度，以及东太平洋经向风应力这三个变量带来的负贡献，说明尽管海洋动力的角度来看，并不支持ENSO演变为冷事件，但西太平洋强劲东风异常也能够促使冬季拉尼娜的出现；而2022年春季的异常，东风和南风都贡献了很大力量，可能是通过增强赤道南部的海洋上升流、迫使次表层冷水从离赤道区向赤道地区入侵，进而引发第三年拉尼娜。

      由于三次连续拉尼娜的发生在历史上十分罕见，作者分析了第三年拉尼娜将产生的气候影响，认为2022年夏季在海洋大陆区可能存在强降水异常，而冬季在北美和亚欧大陆可能出现强列的冷异常，需要防范个别地区的洪涝及低温灾害。

图5   四个预测因子对2000和2022年冬季拉尼娜的相对贡献

（图片来源：作者提供）

03

未来计划

       目前ENSO预测的主要障碍来自其时空复杂性，如ENSO发生的类型，超级厄尔尼诺的可预报性，厄尔尼诺与拉尼娜的非对称性，以及春季预报障碍等。进一步理解春季海气耦合状态复杂情况、对跨春季的ENSO预报进行改进、对ENSO可能带来的气候影响进行预警，将是未来的重要目标。

Cite this article: 

Fang, X.-H., and Coauthors, 2022: Will the historic southeasterly wind over the equatorial Pacific in March 2022 trigger a third-year La Niña event? Adv. Atmos. Sci., https://doi.org/10.1007/s00376-022-2147-6.

Download:

http://www.iapjournals.ac.cn/aas/en/article/doi/10.1007/s00376-022-2147-6

本文作者：方向辉，郑飞

编辑制作：金玲

校对：石傲兰

审核: Ms.zhou

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