厄尔尼诺、拉尼娜、PDO…看懂全球气候"操纵者"_太平洋_环流_现象
发布日期：2025-04-16 13:43 点击次数：139
厄尔尼诺、拉尼娜、PDO…看懂全球气候"操纵者"
大尺度气候现象指的是影响范围广、时间尺度长、涉及大气、海洋、陆地等多个要素的气候变化模式。这类现象通常跨越数千公里的空间尺度，持续几个月到数年甚至更长，并且对全球或区域气候具有重要影响。
这些现象主要由大气环流、海洋环流、陆地表面过程等多种因素共同作用形成，涉及气候系统的自然变率，也可能受到人为气候变化的影响。
其主要可以分为年际尺度气候现象(Interannual Climate Variability)和 年代际尺度气候现象(Decadal Climate Variability)。
年纪尺度气候现象
持续时间通常在1~7年之间，主要表现在不同年份之间的气候变化。
ENSO
ENSO的全称为El Niño–Southern Oscillation，翻译为厄尔尼诺-南方涛动，其包含三种阶段(state)，或者说相位(phase)。两个相反的相位，“El Niño”(厄尔尼诺)和“La Niña"(拉尼娜)。由于 ENSO 是一种耦合的气候现象，海洋和大气都需要发生某些变化。存在两者之间的为"Neutral"(中性)。
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• 厄尔尼诺现象：指热带太平洋中部和东部海域的海洋表面变暖，即海表面温度高于平均值的情况。在印度尼西亚上空，降雨量往往会减少，而热带太平洋上空的降雨量则会增加。通常沿赤道从东向西吹的低层表面风（“东风”）会减弱，在某些情况下，甚至会开始朝相反方向吹（从西向东吹，即 “西风”）。
• 拉尼娜现象：指热带太平洋中部和东部海域的海洋表面降温，即海表面温度低于平均值的情况。在印度尼西亚上空，降雨量往往会增加，而热带太平洋中部上空的降雨量则会减少。正常情况下沿赤道的东风会变得更强。
• 中性状态：既不是厄尔尼诺现象也不是拉尼娜现象。通常情况下，热带太平洋的海表面温度基本接近平均值。不过，在某些情况下，海洋看起来似乎处于厄尔尼诺或拉尼娜状态，但大气状况却不与之相符（或者反之亦然）。
• 厄尔尼诺现象：指热带太平洋中部和东部海域的海洋表面变暖，即海表面温度高于平均值的情况。在印度尼西亚上空，降雨量往往会减少，而热带太平洋上空的降雨量则会增加。通常沿赤道从东向西吹的低层表面风（“东风”）会减弱，在某些情况下，甚至会开始朝相反方向吹（从西向东吹，即 “西风”）。
• 拉尼娜现象：指热带太平洋中部和东部海域的海洋表面降温，即海表面温度低于平均值的情况。在印度尼西亚上空，降雨量往往会增加，而热带太平洋中部上空的降雨量则会减少。正常情况下沿赤道的东风会变得更强。
• 中性状态：既不是厄尔尼诺现象也不是拉尼娜现象。通常情况下，热带太平洋的海表面温度基本接近平均值。不过，在某些情况下，海洋看起来似乎处于厄尔尼诺或拉尼娜状态，但大气状况却不与之相符（或者反之亦然）。
那么这与南方涛动有什么关系呢？在讲解南方涛动之前，我们需要先讲解一下沃克环流，其是赤道太平洋上空东西向的大气环流，由海洋和大气相互作用驱动，核心机制是暖空气上升，冷空气下沉。它是连接厄尔尼诺（El Niño）和南方涛动（SO）的关键环节，直接影响全球热带气候。 在中性状态下，沃克环流的运行如下：
1. 西太平洋（暖池区）
• 表层海水受太阳辐射强烈加热（如印尼附近海温达30°C）。
• 暖湿空气上升→ 形成强对流降雨（如东南亚雨季）。
2. 高空大气
• 上升气流在高空向东流动（受科里奥利力影响较弱）。
3. 东太平洋（冷舌区）
• 秘鲁沿岸因冷水上翻（上升流）海温低（约22°C）。
• 冷干空气下沉→ 形成干旱气候（如秘鲁沙漠）。
4. 近地面信风
• 气流从东太平洋（高压）向西太平洋（低压）流动，形成东南信风，推动暖水西移。
1. 西太平洋（暖池区）
• 表层海水受太阳辐射强烈加热（如印尼附近海温达30°C）。
• 暖湿空气上升→ 形成强对流降雨（如东南亚雨季）。
• 表层海水受太阳辐射强烈加热（如印尼附近海温达30°C）。
• 暖湿空气上升→ 形成强对流降雨（如东南亚雨季）。
2. 高空大气
• 上升气流在高空向东流动（受科里奥利力影响较弱）。
• 上升气流在高空向东流动（受科里奥利力影响较弱）。
3. 东太平洋（冷舌区）
• 秘鲁沿岸因冷水上翻（上升流）海温低（约22°C）。
• 冷干空气下沉→ 形成干旱气候（如秘鲁沙漠）。
• 秘鲁沿岸因冷水上翻（上升流）海温低（约22°C）。
• 冷干空气下沉→ 形成干旱气候（如秘鲁沙漠）。
4. 近地面信风
• 气流从东太平洋（高压）向西太平洋（低压）流动，形成东南信风，推动暖水西移。
• 气流从东太平洋（高压）向西太平洋（低压）流动，形成东南信风，推动暖水西移。
下面讲解一下南方涛动：南方涛动是指热带太平洋地区东西方向（东太平洋-西太平洋）的大气气压跷跷板式振荡现象，是厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）的大气组成部分。
• 东太平洋和 西太平洋的地表气压呈现反相关关系：
• 当东太平洋气压升高，西太平洋气压降低（拉尼娜阶段）。
• 当东太平洋气压降低，西太平洋气压升高（厄尔尼诺阶段）。
• 这种气压的反向变化称为南方涛动。
• 东太平洋和 西太平洋的地表气压呈现反相关关系：
• 当东太平洋气压升高，西太平洋气压降低（拉尼娜阶段）。
• 当东太平洋气压降低，西太平洋气压升高（厄尔尼诺阶段）。
• 当东太平洋气压升高，西太平洋气压降低（拉尼娜阶段）。
• 当东太平洋气压降低，西太平洋气压升高（厄尔尼诺阶段）。
• 这种气压的反向变化称为南方涛动。
其与沃克环流的关系为：
• 在正常（中性）状态下：
• 西太平洋（暖水区）空气受热上升 → 低气压
• 东太平洋（冷水区）空气下沉 → 高气压
• 气流在高空由西向东流动，近地面由东向西流动（信风），形成沃克环流。
• 厄尔尼诺发生时：
• 东太平洋气压降低，西太平洋气压升高 → 沃克环流减弱甚至反向。
• 拉尼娜发生时：
• 东太平洋气压更高，西太平洋气压更低 → 沃克环流增强。
• 在正常（中性）状态下：
• 西太平洋（暖水区）空气受热上升 → 低气压
• 东太平洋（冷水区）空气下沉 → 高气压
• 气流在高空由西向东流动，近地面由东向西流动（信风），形成沃克环流。
• 西太平洋（暖水区）空气受热上升 → 低气压
• 东太平洋（冷水区）空气下沉 → 高气压
• 气流在高空由西向东流动，近地面由东向西流动（信风），形成沃克环流。
• 厄尔尼诺发生时：
• 东太平洋气压降低，西太平洋气压升高 → 沃克环流减弱甚至反向。
• 东太平洋气压降低，西太平洋气压升高 → 沃克环流减弱甚至反向。
• 拉尼娜发生时：
• 东太平洋气压更高，西太平洋气压更低 → 沃克环流增强。
• 东太平洋气压更高，西太平洋气压更低 → 沃克环流增强。
印度洋偶极子
印度洋偶极子（IOD）是热带印度洋海表温度（SST）的东西振荡现象，类似于太平洋的ENSO，但周期更短、空间尺度较小。它对亚洲、非洲和澳大利亚的气候有重要影响，常被称为“印度洋的厄尔尼诺”。
IOD通过东西海温差来定义，主要分为三种相位：
相位特征典型影响地区正IOD西印度洋（非洲沿岸）海温升高，东印度洋（印尼-澳大利亚）海温降低东非暴雨，印尼/澳大利亚干旱负IOD西印度洋海温降低，东印度洋海温升高印尼/澳大利亚洪水，东非干旱中性（正常）东西印度洋海温差异小，接近常年平均值气候接近常态
大西洋偶极子
大西洋偶极子主要表现为北大西洋和南大西洋热带海温的反向变化，通常分为两种相位：
相位特征典型影响地区正相位北大西洋热带海温升高，南大西洋热带海温降低西非萨赫勒地区多雨，巴西北部干旱负相位北大西洋热带海温降低，南大西洋热带海温升高西非干旱，巴西北部多雨中性南北海温差异接近常年平均值气候接近常态
总结
特征大西洋偶极子ENSO（太平洋）IOD（印度洋）空间尺度南北向（热带大西洋）东西向（热带太平洋）东西向（热带印度洋）主要影响非洲、南美洲气候全球气候亚洲-澳大利亚季风周期2-5年2-7年2-5年
年代际尺度气候现象
年代际尺度气候现象（Decadal Climate Variability）
持续时间一般在10~30年，通常由海洋深层过程或大气-海洋相互作用驱动。
太平洋年代际振荡
太平洋年代际振荡（PDO）是北太平洋海表温度（SST）和气压场的长期振荡现象，周期为 20-30年，对全球气候和生态系统（如渔业、降水格局）有深远影响。它被称为 “太平洋的慢动作ENSO”，但空间结构和时间尺度与ENSO不同。
PDO表现为北太平洋海温的南北偶极子模态，分为两种相位：
相位特征典型气候影响暖相位（正PDO）- 北太平洋中部海温偏低- 赤道东太平洋及美洲西岸海温偏高（类似厄尔尼诺）北美西岸温暖湿润，中国北方可能偏旱冷相位（负PDO）- 北太平洋中部海温偏高- 赤道东太平洋及美洲西岸海温偏低（类似拉尼娜）北美西岸寒冷干燥，中国东部降水可能增多中性相位海温接近常年平均值气候影响不显著
与ENSO的相互作用
• 暖相位（正PDO）：厄尔尼诺事件更频繁且更强。
• 冷相位（负PDO）：拉尼娜事件占主导。
• 注意：PDO是年代际信号，ENSO是年际信号，二者可叠加影响气候。
• 暖相位（正PDO）：厄尔尼诺事件更频繁且更强。
• 冷相位（负PDO）：拉尼娜事件占主导。
• 注意：PDO是年代际信号，ENSO是年际信号，二者可叠加影响气候。
大西洋多年代际振荡（Atlantic Multidecadal Oscillation, AMO）是北大西洋海表温度（SST）的自然变率模态，具有 50-80 年的周期，振幅约 0.4°C，对全球气候（如飓风活动、欧洲降水、ENSO 调制等）有重要影响
相位特征典型气候影响暖相位（正AMO）北大西洋海温整体偏高，副热带高压增强，冰岛低压减弱37北美东部温暖，欧洲多雨，大西洋飓风增多冷相位（负AMO）北大西洋海温整体偏低，冰岛低压增强，亚速尔高压减弱37北美东部寒冷，欧洲干旱，飓风减少
北极涛动
北极涛动（Arctic Oscillation, AO）是北半球中高纬度大气环流的主导变率模态，表现为北极与中纬度地区气压的"跷跷板式"振荡，对欧亚和北美冬季气候（如寒潮、风暴路径）有决定性影响。其指数（AO Index）是预报极端冬季天气的关键指标之一。
• 正相位：
• 北极极涡增强，冷空气被锁在极区
• 中纬度（如欧洲、北美）西风急流强且稳定，天气温和
• 负相位：
• 极涡减弱/分裂，冷空气南下
• 中纬度西风带蜿蜒，寒潮频发
• 正相位：
• 北极极涡增强，冷空气被锁在极区
• 中纬度（如欧洲、北美）西风急流强且稳定，天气温和
• 北极极涡增强，冷空气被锁在极区
• 中纬度（如欧洲、北美）西风急流强且稳定，天气温和
• 负相位：
• 极涡减弱/分裂，冷空气南下
• 中纬度西风带蜿蜒，寒潮频发
• 极涡减弱/分裂，冷空气南下
• 中纬度西风带蜿蜒，寒潮频发
发布于：广东省
