热带海洋与大气的作用

在热能作用下，大气和海洋之间总是通过它们之间的界面不断循环往复发生作用。这种海——气之间热能的交换影响着地球上许多物质的变化。其中，风与洋流的变化可以对海洋及其周围陆地产生极大的影响。最明显的例子就是“厄尔尼诺”（EI Niňo）现象，还有“拉尼娜”（La nina）、“拉马德雷”或“太平洋十年涛动”（ODP）现象。

（1）海气作用的“圣婴”——“厄尔尼诺”

位于南纬4°-14°的秘鲁是世界上产鱼大国之一，其鱼粉产量居世界首位。这是由于秘鲁沿海有一支旺盛的上升流，也就是说，在那一带海区里，除水平流动的表面洋流外，还有不断从海底深层涌向海面的上升流，它把海底丰富的磷酸盐和其他营养盐分带到海洋上层，滋养着世界上著名的秘鲁渔场。如果这支上升流减弱或是消失，临近赤道区的暖流就会入侵，引起秘鲁沿岸海域水温升高，这种现象大约每隔2-7年就会在圣诞节前后发生，当地居民把这种暖流的周期性南侵并引起海面水温异常升高、鱼群大量死亡或迁逃的现象，称为“圣婴”事件（西班牙语EI Niňo即“圣婴”之意），译音为“厄尔尼诺”，也称“厄尔尼诺现象”。

厄尔尼诺现象示意图

对厄尔尼诺现象形成的原因，科学界有多种观点，普遍的看法是：正常状况下，北半球赤道附近吹东北信风，南半球赤道附近吹东南信风。信风带动海水自东向西流动，分别形成北赤道洋流和南赤道暖流。从赤道东太平洋流出的海水，靠下层上升涌流补充，从而使这一地区下层冷水上翻，水温低于四周，形成东西部海温差。但是，一旦东南信风减弱，就会造成太平洋地区的冷水上翻减少或停止，海水温度就升高，形成大范围海水温度异常增暖。而突然增强的这股暖流沿着厄瓜多尔海岸南侵，使海水温度剧升，冷水鱼群因而大量死亡，海鸟因找不到食物而纷纷离去，渔场顿时失去生机，使沿岸国家遭到巨大损失。

“厄尔尼诺”现象在一般年份，向南入侵的范围只能到达南纬几度，待到来年3月，海面水温又恢复常态，对长期生活在这里的鱼类和鸟类没有多大影响。但暖水入侵强盛时，可抵达南纬十几度，这时秘鲁沿岸水温就会迅速增高，表层温水阻止了南美西部海岸上升流的发生，使该区域洋面失去由下层海水带来的养分。生活在这一海域里适应冷水环境的浮游生物和各种鱼类，就会因环境的突变而大量死亡或游向别处寻找食物，严重毁坏了那段时间的捕鱼计划。与此同时，以鱼为食的各种海鸟，也会因缺少食物大批死亡或逃亡。

“厄尔尼诺”对陆地也有严重影响。它不仅对秘鲁沿岸带来灾害，甚至会引起全球性天气变化，给不同地区带来异常、恶劣的环境。每当“厄尔尼诺”现象严重时，常发现全球一些地区暴雨成灾、洪水泛滥，而另外一些地区则是久旱无雨，农业歉收。如1997-1998年的“厄尔尼诺”给美国东北地区带来了一个异常温暖的冬天；同时，倾盆大雨、洪水、加利福尼亚的泥石流和佛罗里达州的旋风也都与它有关。我国华南、长江中下游地区的“洪水”以及东北地区的“冷夏”等灾害性天气与“厄尔尼诺”现象也有着较为密切的关系。

（2）海气作用的“圣女”——“拉尼娜”

“拉尼娜”（La nina）在西班牙语中是“圣女”的意思。是指赤道太平洋东部和中部海面温度持续异常偏冷的现象，与“厄尔尼诺”现象正好相反，故也称为“反厄尔尼诺”或“冷事件”。在“拉尼娜”现象发生过程中，赤道太平洋中、东部信风比常年偏强，水温偏低（1998-2000年的“拉尼娜”，水温连续6个月比平时低0.5℃），云量减少，气压偏高，而在赤道太平洋西部海域却正好相反。

“厄尔尼诺”和“拉尼娜”是赤道太平洋中、东部海温冷暖交替变化的异常表现，所以科学家们也称其为“一对孪生兄妹”。这种海温的冷暖变化过程构成一种循环，在“厄尔尼诺”之后会发生“拉尼娜”，同样“拉尼娜”之后也会发生“厄尔尼诺”。但从1950年以来的记录来看，“厄尔尼诺”发生频率要高于“拉尼娜”。“拉尼娜”现象在当前全球气候变暖背景下频率趋缓，强度变弱。特别是从1991年到1998年曾连续发生了四次“厄尔尼诺”，但没有发生“拉尼娜”。

“厄尔尼诺”与赤道太平洋中、东部表面海温的增暖、信风的减弱相联系，而“拉尼娜”却与赤道太平洋中、东部表面海温变冷、信风增强相关联。因此，“拉尼娜”也是热带海洋和大气共同作用的产物。

信风是指低层大气中从热带地区刮向赤道地区的盛行风，在北半球被称为“东北信风”，南半球被称为“东南信风”，很久以前住在南美洲的西班牙人，利用这恒定的偏东风航行到东南亚开展商务活动。因此，信风又名“贸易风”。

海洋表层海水的运动主要受海洋表面风的牵制。信风的存在使得大量温水被吹送到赤道西太平洋地区；而在赤道东太平洋地区温水被刮走，主要靠海面以下的冷水进行补充。因此，赤道东太平洋海面温度比西太平洋的明显偏低。当信风加强时，赤道东太平洋深层海水上翻现象更加剧烈，导致海洋表层温度异常偏低，使得气流在赤道太平洋东部下沉；而赤道西太平洋地区，气流的上升运动更为加剧，有利于信风加强，这进一步加剧赤道东太平洋冷水发展，引发所谓的“拉尼娜”现象。

“拉尼娜”期间大气环流圈的位置并不发生移动，只是因为赤道太平洋西部更暖，东部更冷，因而环流圈强度比正常年更强而已。在赤道太平洋周边的直接影响区域，“拉尼娜”年中仅仅是西太平洋上升气流更强、雨量更多些；而东太平洋则下沉气流更强、雨量更少些。由于这些地区原来雨量已经很多或很少，因此雨量再分别增加一些和减少一些，一般不会引起重大灾害。而在间接影响区域中，因为大气环流圈位置不发生移动，就不会像“厄尔尼诺”现象期间那样使全球大气环流紊乱。因此，从这个意义上说，“拉尼娜”期间所造成的世界大气环流变化和气象灾害也要比“厄尔尼诺”小得多。

当然不排斥“拉尼娜”年中确有可能因“拉尼娜”影响所出现的气象灾害。如1998-2000年的“拉尼娜”比以往出现的“拉尼娜”来得凶，持续时间比以往的延长了一年，且与之前出现的1997-1998年“厄尔尼诺”现象一样异常强烈。世界不少地方出现严寒、冬暖、风雪、干旱和暴雨等灾害，以美国为例，一方面是阿拉斯加地区遭受严寒的袭击，1999年1月和2月初的气温下降到-23℃；另一方面是美国其余大部分地区，特别是南部地区出现罕见的暖冬气候。西部华盛顿州、俄勒冈州和北加州受到风暴、大雨和山雪的袭击，结果1999年是西部许多州总降雨量自20世纪以来最多的年份之一，而西南地区却又遭受干旱。

从世界范围来看，1998-2000年的“拉尼娜”现象在南部非洲引起暴风雨和洪灾，而在东部非洲肯尼亚和坦桑尼亚则引起干旱；在南亚菲律宾和印度尼西亚酿成洪灾；在南美洲南部地区造成异常的潮湿天气；在中国，夏季风增强，北方降水增多，台风发生次数也增多。

热带海洋的变冷，使大气从海洋获得的热量比正常时少，大气环流的格局也将因此偏离正常状态而出现气候异常。但是，“拉尼娜”造成的气候异常并不正好与“厄尔尼诺”造成的气候异常相反，而是有它们自己的规律。

对东亚来讲，“厄尔尼诺”期间一般副热带高压强度偏强，纬度偏北；而“拉尼娜”期间，副热带高压的强度要弱些，位置也偏南些。但1998-2000年的“拉尼娜”，在1997-1998年“厄尔尼诺”的影响还没有完全消失前（对大气影响的时滞性），其影响便开始了，这使中国的气候状态变得异常复杂。

“厄尔尼诺”年中，西北太平洋和南海的台风一般偏少，而“拉尼娜”时期台风偏多。当然这只是对以前“厄尔尼诺”与“拉尼娜”一般特征分析后的估计，何况影响东亚和中国气候的因子很多，不单是“厄尔尼诺”和“拉尼娜”的影响，需对多种因子作综合分析后形成预报。

（3）海气作用的“圣母”——“拉马德雷”

“拉马德雷”现象至今仍鲜为人知，它是美国海洋学家斯蒂文·黑尔于1996年发现的，在气象和海洋学上被称为“太平洋十年涛动”（ODP）。科学研究的初步结果表明，ODP同南太平洋赤道洋流“厄尔尼诺”和“拉尼娜”现象有着极其密切的关系，被喻为“厄尔尼诺”和“拉尼娜”的“母亲”，“拉马德雷”一词在西班牙语中也正是“母亲”的意思。

“拉马德雷”是一种低温高压的高空气压流，通常处于大气层较高的位置，分别以“暖位相”和“冷位相”两种形式交替在太平洋上空出现，平均每20年至30年下降一次，持续时间20多年，即“暖位相”和“冷位相”每种现象各持续20-30年。100多年来，“拉马德雷”已出现了两个完整的周期。第一周期的“冷位相”发生于1890-1924年，而1925-1946年为“暖位相”；第二周期的“冷位相”出现于1947-1976年，1977-1990年代后期为“暖位相”。从2000年开始，“拉马德雷”开始进入第三周期的“冷位相”阶段。

当“拉马德雷”现象以“暖位相”形式出现时，北美大陆附近海面的水温就会异常升高，而北太平洋洋面温度却异常下降。与此同时，太平洋气流由美洲和亚洲两大陆向太平洋中央移动。当“拉马德雷”以“冷位相”形式出现时，情况正好相反。

如果“暖位相”的“拉马德雷”与“厄尔尼诺”相遇，将使“厄尔尼诺”更强烈，出现的次数更频繁；假如“冷位相”的“拉马德雷”与“拉尼娜”现象相遇，那么“拉尼娜”将显示强劲的势头，出现频繁。1998-2000年的“拉尼娜”正是在“拉马德雷”的支持下大显威风，大幅度降低由1997-1998年的厄尔尼诺现象提升的太平洋赤道地区的洋面温度。这使得“拉尼娜”现象的影响加剧，对全球气候产生重大影响。如2000年，“拉尼娜”与“拉马德雷”在拉美相遇，给这个地区带来大量雨水，成为50多年来降雨量最多的年份，并且还形成了一系列热带风暴，其中有些还转变成飓风。

目前，世界各国气象、海洋学家正密切关注“拉马德雷”现象，正在加紧研究其形成原因并密切跟踪它对全球气候的影响。