自行车和电动车外胎:厄尔尼诺现象

什么是厄尔尼诺现象?

气象背景知识 气象理论认为驱动气候长期变化的动力是热带太平洋的加热和冷却。海风就是个众所周知的例子。在晴朗的下午，大陆要比海洋增温快；陆地上的空气加热并抬升，海洋表面上的冷空气流向海岸取代热空气。在高层，热空气流向海洋并冷却下沉，于是一个循环就形成了。这种原理在整个地球都适用。一年中，赤道得到的太阳直射光线比中纬度和极地都要多，因此，赤道海洋比其它海域吸收的热量要多得多。赤道海洋上空的空气被海水加热后膨胀上升（带着热量），流向极地；相反，副热带和极地的高密度冷空气流向赤道，取代了那里的热空气。换言之，大气和海洋的相互作用就像一个地球的热机。这种热量的连续再分配，再加上受地球自西向东转动的影响，产生出了高空急流和盛行向西吹的信风。然后，风随地球的旋转带动了大尺度的洋流，如北大西洋的墨西哥湾流、南太平洋的洪堡海流、南、北赤道洋流。在热带海洋处，东风获得了海上的水汽并将之从世界的一个地方带到另一个地方然后下沉。例如，海洋-大气的动力作用使南美太平洋沿岸地区一般比较干燥，而在太平洋海盆另一侧的印度尼西亚和新几内亚却有着茂密的丛林。信风向西吹带动热带海洋的上层暖水。当暖水在西太平洋堆积时，东太平洋的深层海水便涌升至表面。正如研究人员逐步认识到的那样，如果他们获取了热带太平洋某些海域的次表层温度，就能提前几个月预报出信风。相反，如果知道了信风的特点，海表温度也能预报出的。厄尔尼诺问题首先是在大气研究中提出的。二十世纪初，英国数学家、印度气象台台长Sir Gilbert Walker利用已有的气象资料在大气科学研究中做出了根本性的突破。1899年，印度农民所希冀的季风雨迟迟未来，紧接着一场大饥荒发生了。Walker授命研究这种天气异常的预报方法，他精选从全球气象观测网中挑出来的四十年温度、气压和降水资料，发现东南太平洋（塔希提岛以东）和印度洋（澳大利亚的达尔文站以西）气压之间有一种跷跷板式的关系，也就是说，这其中的一个地区气压偏高，另一个地区的气压反过来就偏低。在1928年给皇家气象科学会提供的一篇论文中，Walker将这种跷跷板式的气压型定义为南方涛动，还给出了测量两个地区之间的气压差的尺度。他观测得到，每当气压东边很高西边很低时，印度的季风雨量就会很大。而东西差异不大时，雨量则小，甚至无雨或干旱。此外，Walker的研究还指出干旱条件不仅袭击澳大利亚、印度尼西亚和印度，还会袭击非洲的次撒哈拉沙漠地带，与此同时，加拿大则可能出现暖冬。由于Walker用图点出了一年中不同时段两地气压差之间的时间滞后相关性，他认为这些观测结果也可以用于一些地区的长期天气预报。Walker 很有洞察力和远见，但他却不能识别南方涛动的物理机制。后来的三十年，由于各方面的因素，对南方涛动的深入研究跌入低谷。其中最主要的是在1930年到1950年之间，表征厄尔尼诺和南方涛动的气候信号较以前异常不明显，人们的研究热情随之降低。 什么是厄尔尼诺现象?“厄尔尼诺”现象正在威胁着世界。西班牙语“El Nino”意为“小孩”，写成“EL NINO”则是“圣婴”（Christ child）的意思。这个词最初出现在19世纪，当时的秘鲁航海家发现，每隔数年，在圣诞节前后，海岸附近的海水温度升高，海流变向朝南。同时，气候变坏，象天性反复无常的小孩在大发脾气。正常情况下，强劲的西向贸易风将太平洋南美洋面的海水吹向亚洲，在温暖的海水上面，潮湿的空气上升，大气压降低，导致大量的降雨，滋润了亚洲的雨林。同时，高空的冷空气流向南美，在那里形成高气压，导致南美太平洋沿岸降雨减少，成为地球上最干旱的地区之一。但是调皮的“圣婴”改变了这种天气模式。西太平洋沿岸的大气压升高，导致从澳大利亚到印度的阶段性干旱天气。贸易风减弱，在极端的年份甚至变成向东吹。在气象学上，“厄尔尼诺”现象是指南美赤道附近（约北纬4度至南纬4度，西经150度至90度之间）幅度数千公里的海水带的异常增温现象。由于水的比热要比空气约大四倍，密度约大1000倍，因此海水温度的微小变化所释放的热量就可使其上空的大气环流发生剧烈变化，造成气候异常。
原来，太平洋洋面并不是完全水平的。在南半球的太平洋上，由于强劲的东南信风向西北横扫，将海水也由东南向西推动，结果是位于澳大利亚附近的洋面要比南美地区的洋面高出约50厘米。与此同时，南美沿岸大洋下部的冷水不停上翻，给这里的鱼类和水鸟等海洋生物输送大量养料。令人不解的是，每隔数年，这种正常的良性环流便被打破。一向强劲的东南信风渐渐变弱甚至可能倒转为西风。而东太平洋沿岸的冷水上翻也会势头减弱或完全消失。于是太平洋上层的海水温度便迅速上升，并且向东回流。这股上升的厄尔尼诺洋流导致东太平洋海面比正常海平面升高二三十厘米，温度则升高2-5摄氏度。这种异常升温转而又给大气加热，引起难以预测的气候反常。例如，厄尔尼诺曾使南部非洲、印尼和澳大利亚遭受过空前未有的旱灾，同时带给秘鲁、厄瓜多尔和美国加州的则是暴雨、洪水和泥石流。那次厄尔尼诺效应造成了1500余人丧生和80亿美元的物质损失。
厄尔尼诺现象的成因 关于厄尔尼诺现象的成因，迄今科学家们尚未找到准确的答案。有人认为，可能是太平洋底火山爆发或地壳断裂喷涌出来的熔岩的加热作用造成洋流变暖，进而导致信风转弱和逆转。另有人则推断，也许是因为地球自转的年际速度不均造成的。他们说，每当地球自转的年际速度由加速度不均造成的。他们说，每当地球自转的年际速度由加速变为减速之后，便会发生厄尔尼诺现象。还有人提出，太阳黑子异常可能是导致厄尔尼诺现象的原因。来自美国国家航空航天局和霍普金斯大学物理研究室的专家，以及委内瑞拉安第斯大学天体物理学系的研究人员 2月26日在委内瑞拉西北部共同观测了日蚀。他们对太阳直径进行了精密的测量，将所得数据与近20年的统计相比较，希望以此确定太阳活动与地球气候变化之间的必然联系。这些科学家说，太阳黑子的“顽皮的行为”很可能是导致温室效应和“厄尔尼诺”等全球性气候反常现象的原因。尽管厄尔尼诺的成因尚未查清，但人类并未在它面前听天由命、无所作为。1986年国外科学家成功地提前一年预报了厄尔尼诺现象的来临，并积极探索温室效应与厄尔尼诺现象之间的联系。可以预言，人类终将能解开这一肆虐人类的大自然之谜，并找出办法，避免它的危害。

在正常年份，南美洲的西海岸有一条冷洋流——秘鲁洋流——环绕着。洋流里含有丰富的浮游生物，因而鱼量很大(鱼以浮游生物为食)。在东太平洋上空存在着一个反气旋(即高气压区域)，热带信风于是在太平洋从东向西吹，风中包含大量水汽，使澳洲和印度尼西亚普降大雨。

但是，有时候反气旋向西太平洋移动，从而导致信风由西向东吹，并推动海水上层的暖洋流覆盖秘鲁冷洋流，使后者的温度猛升3℃—6℃。这就是厄尔尼诺现象。这种反常现象可持续几个月，它严重扰乱正常气候，并危害沿岸有关国家的生活条件。譬如，在1982—1983年的冬季，生活在秘鲁沿海太平洋中的鳀鱼纷纷逃向大海深处，使原本丰富的渔业资源一落千丈，该国的捕鱼业顿时破产。同样，在1983年，澳洲和印度尼西亚备遭干旱和沙暴的折磨。飓风恣意袭击玻利尼西亚，而在平常年份该群岛并无这种灾祸。那一年全球范围气候异常：它清楚地表明地球系统各因素的相互影响。

可是厄尔尼诺究竟是什么呢？用一句话来说：厄尔尼诺是热带大气和海洋相互作用的产物，它原是指赤道海面的一种异常增温，现在其定义为在全球范围内，海气相互作用下造成的气候异常。

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厄尔尼诺现象

厄尔尼诺是一种发生在海洋中的现象，其显著特征是赤道太平洋东部和中部海域海水出现异常的增温现象。

由于热带海洋地区接收太阳辐射多，因此，海水温度相应较高。在热带太平洋海域，由于受赤道偏东信风牵引，赤道洋流从东太平洋流向西太平洋，使高温暖水不断在西太平洋堆积，成为全球海水温度最高的海域，其海水表面温度达29℃以上，相反，在赤道东太平洋海水温度却较低，一般为23～24℃，由于海温场这种西高东低的分布特征，使热带西太平洋呈现气流上升，气压偏低，热带东太平洋呈现气流下沉，气压较高。

正常情况下，西太平洋上升运动强，降水丰沛，在赤道中、东太平洋，大气为下沉运动，降水量极少。当厄尔尼诺现象发生时，由于赤道西太平洋海域的大量暖海水流向赤道东太平洋，致使赤道西太平洋海水温度下降，大气上升运动减弱，降水也随之减少，造成那里严重干旱。而在赤道中、东太平洋，由于海温升高，上升运动加强，造成降水明显增多，暴雨成灾。

厄尔尼诺现象是海洋和大气相互作用不稳定状态下的结果。据统计，每次较强的厄尔尼诺现象都会导致全球性的气候异常，由此带来巨大的经济损失。1997年是强厄尔尼诺年，其强大的影响力一直续待至1998年上半年，我国在98年遭遇的历史旱见的特大洪水，厄尔尼诺便是最重要的影响因子之一。

由于厄尔尼诺现象给全球带来巨大的灾难，因此，这种现象已成为当今气象和海洋界研究的重要课题。

厄尔尼诺:

发生在赤道东太平洋上层海水的异常增暖现象。由平均相隔2～7年，每次持续1～2年的非周期性变化组成。秘鲁沿岸的强劲上升流，使这一海区海洋生物应有尽有。每隔若干年，由于大气环流变异等原因，低纬度的暖水南侵，取代该地区的寒流，使上升流减弱，海面温度比常年高出2～3℃，有时高出5～6℃，海水中的浮游生物和鱼类大大减少，继而食鱼的海鸟大量死亡。这不仅造成生物学影响，并可造成某区域的局地气温、云、降水等的急剧变化，及全球性的气候效应。如北非撒哈拉地区的干旱，印度次大陆季风降水的减少以及中国夏季出现大范围的旱涝等。厄尔尼诺与气候异常的研究，已受到人们的高度重视。关于厄尔尼诺产生的原因，目前尚无一致看法，有人认为是信风减弱，导致海水上翻减弱的结果；有人认为是由于前期强的偏东信风，使暖水在赤道西太平洋堆积，形成东西向海平面的倾斜，一旦中太平洋风应力减小，暖水即东流。

高中地理书本上的阅读材料有介绍