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不祥的圣婴——厄尔尼诺

科普小知识2022-07-20 09:35:56
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“圣婴”的由来

厄尔尼诺是西班牙语,意思是“厄尔尼诺”,上帝的儿子。厄尔尼诺指的是赤道中东太平洋海水温度每隔几年大规模异常升高。

“厄尔尼诺”来自南太平洋的东海岸,即厄瓜多尔、秘鲁和南美洲其他国家的西海岸。著名的秘鲁寒流从南向北流经这里,形成了世界著名的秘鲁渔场。这里生产的鱼曾经约占世界海洋鱼类总产量的1/5。然而,每隔2到7年,秘鲁的渔场就会因海水温度异常升高而遭受海洋生物的灾难:死鱼和死鸟死亡,海洋动物迁徙,渔业大幅萎缩。这种现象通常发生在圣诞节前后或一两个月后,所以秘鲁称之为“厄尔尼诺”或“厄尔尼诺”。除秘鲁西海岸外,厄尔尼诺现象也可能发生在加利福尼亚、西南非洲、西澳大利亚和美国其他地方的海岸,但其影响相对较小,尚未引起广泛关注。

这场海洋生物灾难是由厄尔尼诺暖流引起的,这是一股赤道逆流,在秘鲁冷流的北部海域从西向东流动。它通常很弱,不会有任何影响。在厄尔尼诺发生的那一年,它的生命力增强了。在被南美大陆阻挡后,它会掉头流向秘鲁南部冷流所在的区域,导致这里的海水温度突然上升3℃ ~ 6℃。最初生活在这个海域的冷水浮游生物和鱼类大量死亡,因为它们不适应这个温暖的环境。海鸟和以鱼为食的海洋动物因找不到食物而饿死或迁移到其他地方。在灾难最严重的日子里,鱼、海鸟和其他海洋动物遍布秘鲁首都利马外港卡拉欧的海洋和海滩。动物尸体腐烂产生硫化氢,导致海水变色发臭,使停泊在港口的船只的水下船体变黑。当吹向大陆的雾或海风溅到港口附近的建筑物和汽车上时,它们也涂上了一层黑色,就好像有人给它们上漆了一样。当地人称这种厄尔尼诺涂鸦为“卡拉奥画家”。

不祥的婴儿

当厄尔尼诺现象发生时,海水温度的异常升高导致海洋上空的大气温度上升,从而破坏了热量、水汽等分布的正常动态平衡。在大气循环中。这种海气变化经常伴随着全球范围的灾难性天气:无论天气寒冷与否,无论天气炎热与否,无论天气晴朗与否,无论是否被洪水淹没,无论是否下雨,无论天气炎热还是炎热。一般来说,当厄尔尼诺现象发生时,赤道太平洋中部和东部的降雨量将大大增加,导致洪水,而西太平洋地区,如澳大利亚和印度尼西亚,则是干旱和干燥的。

据不完全统计,本世纪以来已发生17次厄尔尼诺事件(包括1997年至1998年的最近一轮厄尔尼诺)。发生的季节不是固定的。持续时间短则半年,长则一两年。强度也不同。1982年至1983年的强地震持续了长达两年之久,造成频繁的灾害,造成约1500人死亡和至少100亿美元的财产损失。

和以前一样,新一轮厄尔尼诺也影响了中国。最明显的表现是它能减弱东南海洋的夏季风强度,导致夏雨带位于南方,造成南方暴雨成灾,北方干旱的异常现象。从6月到8月,北方大部分地区出现异常高温,而首都北京的闷热天气使得空调销售空前繁荣。在长江中下游地区,也就是中国前几年夏季高温的地方,重庆、武汉、南昌和南京四个“火炉”中有两个“熄火”。由于持续高温,山东和其他位于北方的省份经历了罕见的干旱。山东黄河利津水文站222天停水,严重影响工农业生产和人民生活。与此同时,南部许多地区的降雨量比前几年高得多。据报道,1997年前8个月澳门的降雨量超过了过去40年的年平均降雨量。香港的降雨量也打破了历史记录。7月1日,香港回归之日,持续的大雨伴随着盛大的交接仪式,令人印象深刻。一般来说,在厄尔尼诺现象的影响下,全国大部分地区冬季气温高于正常年份,南方涝灾和北方干旱现象更加明显。

婴儿后面有一个“女婴”。

在深入探索厄尔尼诺和气候变化之间的关系的过程中,科学家们发现了相反的拉尼娜现象。有人称它为神圣婴儿的邪恶姐妹“女婴”。虽然它没有圣婴那么强大,但它也能对人类造成相当大的伤害。拉尼娜现象也每隔几年出现一次。它是一股异常的低温气流在东太平洋沿赤道酝酿,导致气候异常。出现的频率低于厄尔尼诺现象。最近一次强有力的案例发生在1988年到1989年之间。1988年夏天,北美的大旱使从加州到佐治亚州的大片地区焦头烂额,使谷物收成减少了三分之一。美国西部的森林大火仍在继续,著名的黄石国家公园曾经被大火吞噬。然后飓风咆哮着越过加勒比海,袭击了大多数中美洲国家。仅尼加拉瓜就损失了数百万美元,造成500多人死亡,数千人无家可归。

厄尔尼诺现象直到1998年5月才结束。全球气候尚未恢复正常,拉尼娜已经成为一种威胁。许多地方遭受了严寒、暖冬、大雪、干旱和暴雨。在全球范围内,拉尼娜现象在南部非洲引发了风暴和洪水,在肯尼亚和坦桑尼亚引发了干旱,在菲律宾和印度尼西亚引发了洪水,在南美洲引发了异常潮湿的天气,这与厄尔尼诺现象正好相反。

科学家们高度关注“圣婴”和“女婴”之间的相互作用。直到现在,他们才开始对坏的“兄妹”有了初步的了解。

抓住“埃尔莫”的喉咙

自1997年以来,厄尔尼诺和拉尼娜现象已经导致世界“燃烧殆尽”。“厄尔尼诺”和“拉尼娜”不再是只有气象学家和海洋学家关注的术语。不同国家、地区和职业的人们似乎在谈论邪恶的“兄妹”。

为了扼住“恶灵”的咽喉,科学家们在密切监视它的同时,加强了对其成因的研究。

到底是什么导致了厄尔尼诺?科学家对此有不同意见,很难得出最终结论。

人们普遍认为厄尔尼诺是太平洋赤道带海洋-大气相互作用不平衡引起的一种气候现象。在东南信风的作用下,南半球太平洋的海水被大面积的风吹向西北方向,导致澳大利亚附近海域的水位比南美洲西部高出约50厘米。当这种影响达到一定程度时,海水将向相反的方向流动,即从西北向东南流动。流向相反的电流是暖流,即厄尔尼诺暖流,止于南美洲西海岸。受此影响,南美洲西海岸的冷水区变成了温水区,该地区的降水量也大幅增加。厄尔尼诺现象的基本特征是赤道太平洋中部和东部海水温度异常升高,海平面上升。

近年来,一些科学家对厄尔尼诺现象的成因提出了不同的看法。

在探索厄尔尼诺现象形成机制的过程中,科学家们发现了这样的巧合:从20世纪20年代到50年代,是火山活动的低潮期,也是世界海洋中厄尔尼诺现象数量较少、强度较弱的时期。自20世纪50年代以来,世界各地的火山活动进入活跃期。与此同时,海洋上厄尔尼诺事件的数量也相应增加,表现非常强劲。根据近100年的统计,大约75%的厄尔尼诺现象发生在一座强火山爆发后的一年半到两年内。这一现象引起了科学家的特别关注。一些科学家认为厄尔尼诺暖流是由海底火山爆发引起的。

近年来,更多的研究发现厄尔尼诺事件的发生与地球自转速度的变化有关。自20世纪50年代以来,地球的旋转速度破坏了过去10年的平均加速度分布,这种分布已经反常地变成了4-5年的波动。在地球自转速度发生显著变化的年份,尤其是自转速度减缓的年份,平均会出现一些强厄尔尼诺年份。地转速率的短期变化与赤道东太平洋海温的变化成反比,即当地转速率短期加速时,赤道东太平洋海温降低。另一方面,当地转速率在短时间内减缓时,赤道东太平洋海面温度上升。这表明地球自转的减缓可能是厄尔尼诺现象形成的主要原因。

分析指出,当地球由西向东旋转加速时,赤道带附近由东向西流动的洋流和信风加强,将太平洋表层的温水吹向西太平洋,东太平洋深层的冷水必然会出现并补充,海面温度自然下降,形成拉尼娜现象。当地球自转变慢时,“刹车效应”使赤道带的大气和海水获得一个向东的惯性力,赤道气流和信风减弱,西太平洋的温水向东流动,东太平洋的冷水受阻而不能上升,由于温水的积聚,出现海水变暖和海面上升的厄尔尼诺现象。

这样,就可以根据地球自转与热带海洋和大气相互作用的理论机制来预测厄尔尼诺现象。中国科学院上海天文台的郑大为研究小组在20世纪80年代末首次利用这一理论机制对1990-1991年的强厄尔尼诺事件进行了分析和预测,得到了国际同行的重视和肯定。近年来,叶淑华院士领导的国家攀登项目“现代地壳运动与地球动力学”课题组成功地预测了1993年和1994-1995年厄尔尼诺事件的发生。在1996年下半年举行的一次全国学术会议上,国内天文学界率先报道了1997年新厄尔尼诺事件的预测研究结果。后来,利用卫星海洋测高技术成功地监测了1997年厄尔尼诺事件的形成和发展。

历史记录显示,从1949年到1990年的40年中,发生了10次厄尔尼诺事件,平均为3.5年。然而,自1990年代以来,最近几年发生了4次厄尔尼诺事件(1991-1992年、1993年、1994-1995年、1997-1998年),这在历史上确实是罕见的。此外,自1990年代以来,太平洋的海面温度长期偏高。频繁的厄尔尼诺现象伴随着全球气温的持续异常,自然灾害,尤其是气候灾难频繁发生。这表明厄尔尼诺现象近年来加速和加剧。谁在鼓励“圣婴”和“女婴”作恶?

人们已经认识到,除了地震和火山爆发等人类无法预防的纯粹自然灾害之外,许多灾害的发生或多或少与人类活动有关。越来越多的人认识到“自然灾害很可能是人为灾害”这一事实。肆虐世界的厄尔尼诺现象也受到人类活动的影响吗?近年来,厄尔尼诺现象频繁发生并愈演愈烈。这是否也与人类生存环境的恶化有关?一些科学家从厄尔尼诺现象发生周期的逐渐缩短推断,厄尔尼诺现象的猖獗与全球温室效应加剧导致的全球变暖有关。是人类用自己的双手鼓励“厄尔尼诺”作恶。当然,仍然需要大量的科学证据来证明全球变暖是否在厄尔尼诺现象中扮演了角色。然而,厄尔尼诺现象的频繁发生也可能导致一个更温暖的世界。因此,无论是厄尔尼诺导致全球变暖,还是全球变暖加速了厄尔尼诺的发生,都落入了鸡或蛋的怪圈。

人类最终完全摆脱了“厄尔尼诺”循环,这可能取决于人类对自然的态度。1998年2月3日至5日,来自世界各地的100多名气象专家聚集在曼谷,讨论应对厄尔尼诺的最佳方式。科学家认为,人类在预测厄尔尼诺现象方面取得了巨大进展。由厄尔尼诺现象引起的许多灾难已经被准确而及时地预测出来,使人类能够未雨绸缪。科学家发出了这样的呼吁:拯救自然就是拯救人类自己。