科學史上365天——厄爾尼諾現象

水對人類的影響

地球的表面被四分之三的海洋所覆蓋，地球的上方又有一層大氣，無論是海洋還是大氣，它們表面上風平浪靜，內中卻有著既是周期性特點又非周期性的複雜運動。在不經意中，海洋和大氣左右著人類的生活，有時會對人類產生巨大的影響。人類每天都與水打交道，但很少注意它的奇特性質。水非常善於儲存和傳遞能量，全世界的海洋儲存了大量的太陽能，僅墨西哥灣暖流，每天輸送給歐洲的能量就相當於全世界10年的煤產量，使英國和愛爾蘭在冬日要比北美和俄羅斯暖和。吸收同樣的熱量，水上升的溫度並不高，但在寒冷的日子裡，水又能緩緩地釋放它所儲存的熱量，穩定熱循環和適宜的溫度以維持地球生命。

海洋，具有奇特的性質，冷靜而瘋狂。

厄爾尼諾現象

不幸的是，人類的活動卻打亂了這種穩定，反常氣候的頻繁出現就是一個明顯的例子，例如厄爾尼諾現象。厄爾尼諾（El Nino）原文是「聖嬰」的意思，它的出現猶如「哪吒」出世，能造成翻江倒海，引起大大小小無數的災難。在歷史上，對厄爾尼諾最早的記載可以追溯到1541年。

很早以前，秘魯沿岸的漁民就發現了這種奇異的天氣。本來，在聖誕節前後，應該有一股冷洋流出現，結果卻出現了暖洋流，攪亂了他們打漁的規律，當地人把這個現象叫做「聖嬰來了」。

南太平洋的異常暖流可能是原因，也可能是結果

這一現象也引起了秘魯地理學家的注意。他們發現這種現象是由太平洋暖洋流異常強大引起的。本來，在秘魯沿岸，每年的聖誕節前後，南半球太平洋有強勁的東南信風向西北橫掃，把海水向西推動，與此同時，南美沿岸大洋的冷流不停地翻動，給這裡的魚類和水鳥等海洋生物輸送大量養料，這通常是打漁的最好時機。然而，這種好機會每隔數年就要被打亂一次，一向強勁的東南信風漸漸變弱，甚至可能倒轉成西風，而東太平洋沿岸冷水上翻的勢頭也會隨之削弱或者完全消失，於是太平洋上層的海水溫度迅速上升，並向東回流，構成一股異常的太平洋暖流。

進入20世紀，英國科學家吉爾伯特·沃克爵士最早注意到了這股海洋暖流，同時也發現了這股暖流與大氣壓間的關係，他引出了一個新概念——「南方振蕩」——來說明這種關係。為了研究這種「振蕩」關係，他前往印度研究了西南季風，發現沿赤道太平洋的冷暖流確實呈現「振蕩」狀態，從而也引起動蕩不定的大氣壓，與此同時，大氣壓的振蕩也引起海流的動蕩不定。他選定了兩個地理位置，一個是澳大利亞的達爾文，一個是南太平洋的大溪地島。他發現當達爾文的大氣壓強上升時，大溪地島的大氣壓隨之下降，反之也如此。由於這種差異，造成海洋環流失去了正常的狀態，「沃克環流圈」就是以他的名字所命名的。

海洋、大氣的振蕩與厄爾尼諾之間關係

到了20世紀50年代，沃克所發現的「振蕩」關係不僅被進一步證實，而且還發現海洋與大氣的「振蕩」與厄爾尼諾有密切的關係。到了20世紀60年代，著名氣象學家雅各布·博客尼斯提出，厄爾尼諾現象是一種在大範圍內的太平洋赤道帶海洋與大氣相互作用失去平衡的氣候擾動，而這種氣候擾動是由洋流引起的。在正常狀態下，熱帶太平洋區域的季風洋流是從美洲流向亞洲，使太平洋表面保持溫暖，給印度尼西亞等地帶來降雨，但是這種模式每幾年就被打亂一次，這時風向和洋流都發生逆轉，太平洋表面的熱流反過頭來向東走向了美洲，隨之便帶走了熱帶雨，使歐亞地區本該下雨的時候反而乾旱起來。

讓人心驚膽戰的1997-1998年

根據世界氣象組織的記錄，1997年到1998年間是20世紀厄爾尼諾現象最嚴重的一年，經過詳細的勘察，人們發現了一個出乎意料的因果關係，原來這一惡劣天氣的出現是由「微不足道的一點點溫差」引起的。請看關於溫度的統計數字：這一年地面和海平面的平均溫度比1961年到1990年這30年的平均溫度16.5攝氏度高出僅0.4攝氏度；而在1998這一年全年所有的時間內，全球陸地和海洋的溫度都比1997年的平均溫度高出0.7攝氏度，不要小看這兩個不足1攝氏度的溫差，它所闖下的災禍可真不小。

1997年到1998年這一年，厄爾尼諾在全球各地肆虐，異常天氣如多米諾骨牌，使大小災難接踵而來，造成「無處不災」的局面；在西太平洋群島、印度尼西亞、澳大利亞、菲律賓、印度、東南非洲和巴西發生特大乾旱；與此相反，墨西哥和中美洲發生嚴重洪水，氣候異常變暖，致使大量海魚成群死去；除秘魯發生特大洪水，美國加利福尼亞州、俄勒岡州和華盛頓州相繼出現特大暴雨，多處泥石流出現，太平洋珊瑚礁等深海生物大量死亡；北美夏天異常多雨，冬季出現異常的特大暴風雪；加拿大、美國阿拉斯加由於溫暖氣流影響，出現暖冬和晚秋現象，造成冰川融化加快。

厄爾尼諾現象席捲澳洲

預測厄爾尼諾

科學家仍然沒有找到產生這種異常氣候變化的最終答案。各種說法彼此膠著，都沒能給出明確的回答，火山爆發說、地球自轉年際速度不均說、地球膨裂說、人為生態環境破壞說等其說不一。更令人困擾的是，這種現象出現的周期原因不明地逐漸縮短，原來每十年或七八年一次，進入20世紀90年代以來，幾乎每三年就降臨一次。目前全世界的科學家已經加強世界範圍的厄爾尼諾預報，並積極探索溫室效應與厄爾尼諾的關係。

在厄爾尼諾現象原因不明的情況下，為了減小所造成的災害，加強預報預警變得更加重要。由於它的出現與海洋表層溫度異常有關，日本海洋研究所與東京大學和法國海洋開發研究院合作，對太平洋和印度洋表層水溫進行了500年來的資料匯總，並做了模擬計算。由此研究組有了重要的發現，在厄爾尼諾現象出現的十多個月前，印度洋東側的表層水溫有所上升，而印度洋西側的表層水溫有所下降。他們以此推斷，厄爾尼諾現象與太平洋之間的大氣循環系統緊密相關，只要著眼於印度洋面的水溫變化，就可以預測一年後太平洋可能出現的變化。圖4是研究組進行海洋水溫觀測。這一成果為厄爾尼諾的預報研究開闢了方向。2010年2月22日，這一項聯合研究成果發表在《自然·地球科學》雜誌上。

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