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第19章 海洋的变迁(4)

厄尔尼诺虽然发生在赤道东太平洋,但它对气候的影响是全球性的。在厄尔尼诺发生的年份,由于海洋对大气加热地理位置的变化,引起全球性的气候反常。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。有一次厄尔尼诺效应曾造成了1500余人丧生和80亿美元的物质损失。

厄尔尼诺对我国气候变化的影响也非常大,常常造成我国许多地区的洪涝和干旱,如1998年的长江洪水;还对气温产生影响,造成东北地区夏季温度偏低,影响了农作物的产量。

厄尔尼诺现象形成之谜是否已经解开?

关于厄尔尼诺现象的成因,迄今科学家尚未找到确定无疑的答案。有的认为,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。另有人则推测,或许是因为地球自转的年际速度不均造成的。他们说,每当地球自转的速度由加速变为减速之后,便会发生厄尔尼诺现象。有相当多的科学家认为,厄尔尼诺现象的发生是海洋与大气之间相互作用的结果。当把海洋和大气看成一个统一的系统时,海洋和大气的相互作用在海洋和大气中产生几年一次的振荡,可以解释厄尔尼诺3至7年的周期性变化。进入90年代以来,厄尔尼诺现象的出现越来越频繁。1997年发生的厄尔尼诺是上一世纪最强的一次。

厄尔尼诺可预报吗?

尽管对厄尔尼诺的成因尚未查清,但科学家们在研究它形成原因的同时,已经利用海洋与大气相互作用模式对它进行了预报。美国的《气候公报》每一期都同时刊登几个研究工作小组对赤道海温异常的预报。1986年,美国的凯恩和哉毕阿克曾成功地用一个热带太平洋海气相互作用模式提前一年预报出了厄尔尼诺现象将要来临。这一结果无疑给厄尔尼诺的研究者们以极大的鼓舞。但是对1997年的厄尔尼诺却没有人事先预报出来。可以预言,随着科学研究的进展,人类终将能解开这一大自然之谜,并找出办法,避免它的危害。

厄尔尼诺为什么喜欢与科学家“开玩笑”?

在厄尔尼诺的研究过程中,不知是巧合还是其他原因,出现了许多戏剧性的复杂变化。1982年,美国的科学家拉斯牟森和卡喷特总结了以前发生的厄尔尼诺,发现海水温度异常最早出现在赤道东太平洋的秘鲁沿岸,然后向西扩展,即异常现象向西传播。一时间,大家以为这就是厄尔尼诺的变化特点并提出了许多理论进行解释。但实际上1982年~1983年间的强厄尔尼诺却是出人意料地明确显示海温异常和大气中的西风异常都是从西向东传播,于是科学家们又赶快提出新的理论进行解释。在1986年~1987年间的厄尔尼诺被成功地预报出来以后,科学家们大受鼓舞。但用同样的方法对1997年厄尔尼诺进行预报,结果却连厄尔尼诺的影子也没有见到。另外,1992年~1994年的3年里,年年都出现厄尔尼诺,以前的理论也不能圆满地提供解释。看来,厄尔尼诺现象所以能持续多年吸引科学家的研究热情,其魅力也许就在于它的“顽皮”吧。

厄尔尼诺怎样影响台风?

台风是热带海洋上产生的强风暴。由于它“脾气”暴躁,万吨巨轮也不敢与台风“照面”,甚至逃跑还来不及呢。但是台风受厄尔尼诺事件的影响却很大,这就有点像“孙悟空跳不出如来佛的手掌心”一样。在厄尔尼诺发生的年份,西北太平洋上的台风数量明显减少,特别是登陆的台风更少。原因在什么地方呢?因为厄尔尼诺使赤道太平洋大量的高温海水东移,大气中的上升气流区域也随之东移,没有这些条件的配合,西北太平洋上台风的“威风”当然就有所收敛了。

厄尔尼诺为什么对市场有很大的影响?

厄尔尼诺通过海洋与大气相互作用影响了全球的气候,但如果说它的出现对市场有影响就更令人难以接受了。你相信吗?1997年到1998年,世界石油的价格一路走低,其中的缘由就与厄尔尼诺有很大的关系。这是因为,通常石油供应商在欧洲和美洲的冬季到来之前都准备了充足的石油货源,在冬季取暖季节再到市场上卖出去大赚一笔。由于厄尔尼诺事件的影响,欧洲和美洲的气候变化出现了异常,加拿大、美国等国家都经历了前所未有的暖冬,石油需求量因而大减。市场供求关系的失衡导致了前所未有的石油低价格。同样的道理,蟹鱼和鸟粪工业因鱼获量的减少和鸟类的死亡导致了世界市场上产品价格的上扬,而因厄尔尼诺影响,夏季温度偏低地区的空调销售量也会受到同样的影响。

厄尔尼诺怎样“遥控”全球气候的变化?

与厄尔尼诺现象有关的海洋温度异常是发生在赤道东太平洋上,那为什么会对全球气候产生那么大的影响呢?原来,在赤道地区,向东运动的大气如果被加热,可以激发产生向高纬度传播称为罗斯比波的波动(专业术语叫做遥相关波型)。受这种波动影响的地区,就会出现气候的异常变化。由于厄尔尼诺发生时,赤道西太平洋和中太平洋上空存在大范围的西风,非常有利于遥相关波型的激发,因此,远在万里以外的赤道太平洋,就可以对亚洲、美洲等地区的气候变化进行“遥控”了。

厄尔居诺的“配偶”是谁?

厄尔尼诺还有一个异性的伙伴,名字叫做拉尼娜。拉尼娜现象指的是厄尔尼诺现象的反相。即赤道东太平洋海温较常年偏低。这里本来就是海洋寒流的活动区,它与正常年份相比,只是海水温度偏低程度的差别,而不是冷暖性质的对立。

一般来说拉尼娜的影响和破坏力没有厄尔尼诺严重,对它的研究也不及厄尔尼诺多。拉尼娜常发生于厄尔尼诺之后,但也不是每次都这样。我国科学家认为,如果赤道中、东太平洋海域的表层海水温度连续6个月比平时低0.5℃,就是一次拉尼娜现象。1997年到1998年的厄尔尼诺现象结束后,很快拉尼娜现象就光临世界,一直持续到2001年春季仍未结束。

“世界两极”每年的降水量有多少?

你们知道“世界雨极”在哪里吗?它就是印度东北部的乞拉朋齐镇,是世界上降水最多的地方。这里的年平均降水量为11430毫米,是世界之最。1861年,这里出现了年降水22990.1毫米的世界最多记录。1960年8月1日到1961年7月31日的一年中,降水量又刷新了记录,达到26461.2毫米!如果这里是一片孤立的平原盆地,降下的雨水既不流失也没有蒸发,平均每年平地的积水深度将漫过四层楼房!最高的降水记录可漫过9层~10层楼房!

“两极”为什么出现在印度的陆地上?

地球上某个地区降水量的多少主要取决于两个条件:充足的水汽供应和使水汽凝结成水分的上升运动。大洋上空的大气中虽然水汽含量多,但如果缺少使水汽凝结的上升运动,水汽含量再大也不会有很多降水。“雨极”位于印度的东北部,它的北面有高大的喜马拉雅山作为屏障。夏季风盛行的时候,全球最强的西南季风从印度洋吹向印度陆地,潮湿空气由于受到全球最高大高原——青藏高原南坡地形的抬升,所含的水汽几乎全部凝结降落到地面上,雨季时终日乌云密布,雨水连绵,有时甚至连续半个月日夜大雨滂沱。

因此,最充足的水汽供应和最大高原迎风坡地形抬升可能是“雨极”出现在印度而不是其他地区的主要原因。

中国北方为什么频频发生沙尘暴?

2000年和2001年的春天,中国北方地区频频领略沙尘风暴的威力。北京、山西、宁夏等地以及东部沿海的许多省份,由于沙尘漫天,白昼都出现了黄昏般的天气。为什么这种天气会频繁出现呢?原来,2000年正处于拉尼娜现象的高峰期,这一大范围的海洋大气过程的变化速度和强度超过以往,造成中国北方自冬至春强寒潮大风频繁出现,加上春天华北地区和西北地区东部气温显著增高(为近40年以来所少见),同时降水稀少,植被未能形成,致使解冻后大面积表层土壤干燥、疏松,因此引起多次强沙尘天气。

另外,在全球气候变化的影响下,中国北方地区干旱和暖冬现象日益加剧,加之不合理的人为活动的干扰,造成了大面积植被的破坏,土地不断沙化,为频繁发生的沙尘天气提供了物质来源。

为什么海洋气候变化可以影响鸣鸟的生存?

厄尔尼诺现象可以影响到以海洋生物为食的海鸟的生存是容易理解的,因为厄尔尼诺的发生直接导致了缇鱼数量的减少。但是,它为什么还会影响到以陆地昆虫为食的鸣鸟生存呢?

美国两所大学的科学家经过13年的研究发现,由于气候的全球性变暖,导致了北美森林中鸣鸟数量的急剧减少。尤其是在厄尔尼诺的高峰年,气候的异常变化使美国新罕布什尔州和牙买加的昆虫和毛虫的数量都大大减少,而上述两地正是黑喉蓝鸣鸟的主要繁殖地和“冬季之家”,食物的缺乏使鸣鸟的出生率和成活率都非常低。

由此可见,海洋对气候变化的影响,不但可以影响到沿海地区生态的变化,还可以对远离海洋的生态系统产生深远的影响。

“南方涛动”是海洋中的波浪现象吗?

大家都知道南方是相对于北方来定义的。“涛”字的含义在字典中是大波浪的意思。那么,“南方涛动”就是南方的大波浪吗?不是。南方涛动是发生在大气中的现象,尽管它发生的原因与海洋的关系密不可分。

在太平洋的赤道区域有两大气团,一个是中心位于南太平洋复活节岛附近的高气压;另一个是位于澳大利亚一印度尼西亚附近的低气压。低压中心附近对应上升气流,高压中心附近则为下沉气流。上升气流在高空流到高压上空补充,下沉气流在大气底层流向低压中心,这样构成了完整的“沃克环流”(见第371条)。“南方涛动”的一个明显特征是,当复活节岛附近的气压升高时,印度尼西亚附近的气压就会降低。即高气压和低气压同时增强或减弱,两地的气压如同跷跷板一样上下振动。

因此,“南方涛动”是指发生在海面以上大气气压的振动或变化起伏,而不是海洋中的波涛。

“南方涛动”是谁最先提出的?

1897年,黑尔得布兰德松首先注意到澳大利亚悉尼的大气压强起伏与南美洲阿根廷布宜诺斯艾利斯的大气压强变化是相反的。1902年,劳克叶父子两人又确认了这一现象,并估计大概有3.8年的变化周期。1923年,吉尔伯特·沃克爵士首次明确将这样一种横越太平洋的,海平面气压变化的跷跷板现象称为“南方涛动”。其中,“涛动”指的是跨越数千千米距离气压的起伏,称其为“南方涛动”是因为沃克还同时提出了一个也是一个表示海平面气压起伏现象的“北方涛动”。

大气中的运动尺度是如何划分的?

大气中存在着各种各样运动尺度的天气系统。例如,温带锋面气旋、台风等系统的直径大概有几千千米,而南亚高压东西方向的距离却有30000千米~40000千米。龙卷风的直径一般在几米到几十米,高度有十几千米,秋天田野里的旋风直径只有几米,高度只限制在地面附近。为了容易理解大气中的运动规律,有必要确定不同的运动尺度,也有利于对不同的系统分别进行分析研究。

那么,大气中的运动尺度是怎样划分的呢?水平尺度在几千千米以上、时间持续超过一周以上的系统称为行星尺度系统,如副高;水平尺度在几百千米到一二千千米;时间在三四天到一周左右的天气系统称为天气尺度系统,如台风;水平尺度在几千米到一二百千米,时间在几小时到一天左右的天气系统称为中尺度系统,如中尺度对流群;水平尺度在10千米以下,时间为1小时左右的天气系统就称为小尺度或微尺度系统了,如雷暴、龙卷等。

赤道海洋和大气中的行星尺度波动是谁最先研究的?

赤道海洋和大气中的行星尺度波动是理解近代气候学变化不可缺少的动力学基础,其中最基本的波动是开尔文波和罗斯比波。这两种波动是谁最早进行研究的呢?1966年,日本气象学家松野太郎的博士学位论文发表了,文中分析讨论了赤道附近海区的基本波动.发现了振幅限制在赤道附近的这类行星波动的性质。从那时以来,对热带大气和热带海洋的动力学研究进入了一个飞速发展的时期。松野的文章与同一年发表的,美国布叶克尼斯的海气相互作用的著名文章一起,构成了现代气候动力学研究中的一个重要领域。厄尔尼诺动力学的研究就是这个领域中的一个重要方面。

海气相互作用的概念是谁最先提出的?

在赤道海区,向西吹刮的赤道信风作用在海面上.使海洋中产生向西流动的南赤道流和北赤道流。海流将温暖的表层海水输送到赤道大洋的西部,使得大洋西部海水的温度比东部要高出很多(热带太平洋东、西部海表面温度的差异在10℃左右)。海水温度的差异又影响到大气,产生“沃克环流”。当这种海洋和大气相互影响的环节中出现异常时,就会影响到全球气候的变化。沃克爵士提出“南方涛动”虽然包含海洋对大气的影响,但没有将大气对海洋的影响考虑进去。上世纪60年代,美国洛杉矶加利福尼亚大学的布叶克尼斯教授提出了“南方涛动”是由热带太平洋的海温变化引起,而从海洋学的观点,海温变化(厄尔尼诺)又是由跟“南方涛动”相联系的海面风振荡所引起。布叶克尼斯教授把“南方涛动”、“厄尔尼诺”以及“沃克环流”联系到了一起,组成了一个大尺度海气相互作用的框架,开辟了一个崭新的研究领域。从上世纪的60年代一直到现在,这个研究领域一直是气候研究工作中的热门课题,布叶克尼斯的综合性研究成果也是上世纪气候研究中最有影响力的研究成果之一。

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