[科普中國]-南方濤動

發(fā)現(xiàn)與研究發(fā)現(xiàn)

19世紀后期的幾十年里，根據(jù)對熱帶西太平洋天氣變化的推測，人們提出了一種設(shè)想，認為印度季風(fēng)降水不足與海平面氣壓的變動、歐亞大陸雪蓋面積的年際變化等因素有關(guān)。19世紀80年代末，澳大利亞氣象學(xué)家Charles Todd注意到，印度干旱與澳大利亞的干旱幾乎同時發(fā)生，他指出期間可能通過大氣存在某種聯(lián)系。19世紀末，英國數(shù)學(xué)家和氣象學(xué)家Norman Lockyer研究了印度降水與太陽活動之間的可能關(guān)系，他也試圖把印度降水與澳洲干旱聯(lián)系起來。

命名19~20世紀之交，數(shù)學(xué)家Gilbert Walker負責(zé)印度天文臺。1924年他退休返回英國后，先是致力于印度季風(fēng)活動預(yù)測，后又注意到跨越印度洋和太平洋的海平面氣壓變化，利用澳洲的達爾文，赤道中太平洋的坎頓島，智利的圣地亞哥等臺站的觀測資料，Walker發(fā)現(xiàn)印度洋和太平洋的海平面氣壓的空間分布，呈現(xiàn)一種“蹺蹺板”的關(guān)系。1924年，他將這種氣壓變化形式命名為南方濤動（SO——Southern Oscillation)。1

深入研究后來的幾十年，由于種種原因，對南方濤動的進一步研究進入低潮。最主要的原因 是1930年到1950年之間，表征南方濤動的氣候信號較弱，同以前相比非常不明顯，人們 對此的研究熱情不高。直到1960年雅各布.皮葉克尼斯(Jacob Bjerknes) 對 厄爾尼諾的機制進行深入研究時，人們才又對南方濤動發(fā)生了興趣： 皮葉克尼斯發(fā)現(xiàn)熱帶太平洋存在一種大氣垂直環(huán)流型。此環(huán)流型的發(fā)現(xiàn)，第一次將南方濤動與海表溫度聯(lián)系了起 來。為了紀念沃克爵士的開創(chuàng)性工作，比耶克尼斯把這個環(huán)流命名為"沃克環(huán)流"。他指出，南方濤動和厄爾尼諾存在的密切聯(lián)系，是熱帶大氣和海洋運動相互作用的表現(xiàn)。由觀測事實可知，熱帶大氣運動基本上是被海洋加熱產(chǎn)生的響應(yīng)，而表層海水運動則是對大氣風(fēng)應(yīng)力的響應(yīng)。所以，熱帶大氣和海洋是一個耦合系統(tǒng)。因此近年來把厄爾尼諾和南方濤動合稱為ENSO事件。在澳大利亞，南方濤動受到密切關(guān)注，通過檢測南方濤動，一方面可對澳大利亞一些地區(qū)的降水進行預(yù)測，另一方面可預(yù)測厄爾尼諾發(fā)生的可能性。

南方濤動指數(shù)（SOI）科學(xué)界表達南方濤動，是用塔西提島（148°05'W，17°53'S）或復(fù)活節(jié)島（109°30'W，29°00'S）和達爾文（130°59'E，12°20'S）兩個觀測站的海平面氣壓之差來表示，即南方濤動指數(shù)（SOI），等于塔西提島減去達爾文的海平面氣壓。SOI的大小表示南方濤動的強弱。SOI為負數(shù)，對應(yīng)厄爾尼諾事件：反之，SOI為正數(shù)，則對應(yīng)拉尼娜事件。SOI變化與厄爾尼諾的發(fā)生有著很好的對應(yīng)關(guān)系，二者聯(lián)系密切。

SOI與一系列氣候異常事件有著明顯的對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)達爾文站氣壓偏高時，澳洲及印尼容易發(fā)生干旱：當(dāng)塔西提島氣壓下降時，赤道中太平洋降水增加。氣壓變化引起風(fēng)向風(fēng)速變化以及海表層水團移動，進而影響到沿岸涌升和海洋魚群位置變化。

厄爾尼諾-南方濤動（ENSO）ENSO是熱帶太平洋的主要氣候變率，對全球氣候有巨大的影響。用?！獨庀嗷プ饔糜^點來分析，厄爾尼諾和南方濤動其實是自然界中同一物理現(xiàn)象在兩個方面的體現(xiàn)，體現(xiàn)在海洋中即為厄爾尼諾現(xiàn)象，反映在大氣中即為南方濤動現(xiàn)象。2

形成前兆印度洋、印尼與澳洲氣壓上升；
大溪地和太平洋中央、東面的海面氣壓下降；
南太平洋的信風(fēng)減弱或往東面吹；
秘魯附近的暖空氣上升，令當(dāng)?shù)厣衬掠辏?br /> 暖空氣由太平洋西岸擴散至印度洋與太平洋東面。同時它令東面較干燥和有干旱的地方降雨。

發(fā)展過程根據(jù)1950年以后7次ENSO事件的分析，可以把一次典型的ENSO發(fā)展過程劃分為三個階段 ：

1.先兆階段，這指春初南美沿岸出現(xiàn)增暖前的時段

2.異常條件發(fā)展的時期

3.異常條件衰亡、正常條件恢復(fù)的階段。

形成原因目前學(xué)術(shù)界還沒有給厄爾尼諾的形成原因一個定論。但目前存在兩個假設(shè)原因。

1.由于海-氣相互作用過程的平衡受到破壞所導(dǎo)致。

1969年Bjerkness首次發(fā)現(xiàn)赤道東太平洋海面溫度異常與南方濤動變化關(guān)系密切。李崇銀通過分析發(fā)現(xiàn)，厄爾尼諾和拉尼娜現(xiàn)象發(fā)生前的冬半年(10-4月)，歐洲中緯度地區(qū)的環(huán)流指數(shù)和我國東部地區(qū)的氣溫存在著顯著的差異。

2.海底火山活動引起海溫變化所產(chǎn)生厄爾尼諾。劉厚贊、劉夢玉和李若純等研究認為。在赤道東太平洋海底存在著許多火山和熱液噴泉，從海底噴出的熱液溫度高達300～4130℃(最高達750℃)。海底火山和熱液噴發(fā)后，使這一地區(qū)的海水溫度驟然升高，引起其上空空氣增暖，氣壓下降，從而影響了正常的大氣環(huán)流規(guī)律。使這一地區(qū)低層?xùn)|風(fēng)減弱，西風(fēng)增。

影響厄爾尼諾和拉尼娜事件，會在世界很多區(qū)域引起極端的天氣（比如洪水和干旱）。依靠農(nóng)業(yè)和漁業(yè)的發(fā)展中國家，特別是太平洋沿岸的國家，所受影響最大。同時，ENSO帶動的溫暖海水，影響魚類的成群移動，破壞珊瑚礁的生長。特別的是，在厄爾尼諾現(xiàn)象發(fā)生當(dāng)年，容易在西北太平洋和東北太平洋形成威力強大的臺風(fēng)和颶風(fēng)。3