來源標題：拉尼娜來了，今冬會更寒冷嗎
近期我國多地開啟速冷模式，“降溫”登上熱搜。其中，北京門頭溝百花山、延慶佛爺頂在10月20日飄起了雪花，而新疆、內(nèi)蒙古、黑龍江等地早在9月就迎來了降雪。大家在深秋嗅到了冬的氣息，紛紛討論冷冬是否即將到來。
關(guān)于冷冬的熱議，離不開“幕后推手”拉尼娜。早在今年9月，世界氣象組織就預(yù)測拉尼娜準備在秋季“返場”。許多人認為拉尼娜的出現(xiàn)，意味著冬天將變得更冷甚至帶來超強寒潮，但拉尼娜與冷冬是否能完全畫等號?它對氣候變化究竟有哪些影響?今天我們就來聊聊這個話題。
進入我國的冷空氣從哪兒來
冬天進入我國的冷空氣是從哪兒來的?這要從冬季變冷的機制說起。
四季輪回主要是日地距離差異導(dǎo)致接收的地表太陽輻射發(fā)生變化，從而帶來了冷熱轉(zhuǎn)換。從夏季到冬季，由于太陽直射點從北回歸線逐漸南移到南回歸線，全球熱量分布發(fā)生變化。冬季北半球獲得的太陽輻射減少，降溫明顯，北極更甚，形成了高壓區(qū)。與此同時，中低緯度地區(qū)相對溫暖，形成了低壓區(qū)。在地轉(zhuǎn)偏向力和地形的作用下，這些高壓區(qū)和低壓區(qū)便形成了極地渦旋。它們好比一個大冰箱，是冷空氣的“預(yù)備軍”。當極地渦旋減弱，低緯度氣團就會擠壓極地冷空氣，使其大規(guī)模南下，影響我國，也就是我們常在新聞中看到的冷空氣南下。
由于我國位于歐亞大陸，冷空氣通常會經(jīng)過西伯利亞地區(qū)，在那里進一步積累，變得更強，因此科學(xué)家稱這一帶為“寒潮關(guān)鍵區(qū)”。冷空氣經(jīng)寒潮關(guān)鍵區(qū)入侵我國，主要有4條路徑。
1.西北路(中路)：冷空氣經(jīng)蒙古國到達我國河套附近，再南下直達長江中下游及江南地區(qū)，可引起長江以北地區(qū)偏北大風和降溫，江南地區(qū)還可能伴有雨雪天氣。2.東路：冷空氣經(jīng)蒙古國到達我國華北北部，低空的冷空氣折向西南，再從黃河下游向南來到兩湖盆地，常使渤海、黃海、黃河下游及長江下游出現(xiàn)大風、低溫和連陰雨雪天氣。3.西路：冷空氣經(jīng)我國新疆、青海、西藏高原東側(cè)南下，對西北、西南及江南各地影響較大，但降溫幅度不大。4.東路加西路：東路冷空氣從河套下游南下，西路冷空氣從青海東南下，兩股冷空氣常在黃土高原東側(cè)，黃河、長江之間匯合，造成大范圍雨雪天氣。
冷空氣的一次次到來，逐漸拉低氣溫、形成降雨，所以有“一場秋雨一場寒”的說法，直到完成秋冬季節(jié)的轉(zhuǎn)換，因此一些率先遭遇冷空氣的地區(qū)出現(xiàn)降雪并不異常。
拉尼娜為何常在厄爾尼諾后現(xiàn)身
關(guān)注天氣新聞的人肯定對“厄爾尼諾”和“拉尼娜”這兩個名字不陌生，它們倆可以說是這些年天氣新聞榜頭條的“種子選手”。
厄爾尼諾和拉尼娜有同一個家——熱帶太平洋，但二者有著截然不同的性格特點。厄爾尼諾事件是指赤道中、東太平洋海表溫度異常，出現(xiàn)大范圍偏暖的現(xiàn)象，氣象學(xué)上一般稱之為“暖位相”;拉尼娜事件與之相反，是指赤道中、東太平洋海表溫度異常，出現(xiàn)大范圍偏冷，且強度和持續(xù)時間達到一定條件的現(xiàn)象，被稱為“冷位相”。需要注意的是，拉尼娜發(fā)生時，偏冷的不僅僅是海表面，熱帶太平洋的深層水也比正常情況下更冷。
有意思的是，厄爾尼諾和拉尼娜常常交替出現(xiàn)。1972年至1973年、1997年至1998年、2009年至2010年，拉尼娜都在厄爾尼諾后現(xiàn)身。當然也有例外，比如，1991年至1992年、2002年至2003年，就沒有見到拉尼娜的身影。
一次厄爾尼諾事件結(jié)束后出現(xiàn)拉尼娜，主要原因是東南信風(指在低空從副熱帶高壓帶吹向赤道低氣壓帶的風，年年反復(fù)穩(wěn)定地出現(xiàn)，猶如潮汐有信，故而得名)增強，赤道暖流自東向西送去更多的暖水，使得東西兩面海水的溫差增大，沃克環(huán)流(赤道海洋表面因水溫東西面差異而產(chǎn)生的一種緯圈熱力環(huán)流)增強。
然而，要確定厄爾尼諾發(fā)生后拉尼娜到底會不會悄然而至，還得看海洋，目前科學(xué)家主要運用Niño3.4指數(shù)來判定。Niño3.4指數(shù)是衡量厄爾尼諾和拉尼娜現(xiàn)象強度的重要指標，它代表赤道太平洋東部和中部一個特定區(qū)域(170°W-120°W，5°S-5°N)的平均海溫距平(即該區(qū)域海水溫度與長期平均值的偏差)。當Niño3.4指數(shù)持續(xù)超過0.5℃時，表明厄爾尼諾正在發(fā)生;而當指數(shù)低于-0.5℃時，表明拉尼娜正在發(fā)生。這個指數(shù)的監(jiān)測對于預(yù)測和了解氣候變化模式，尤其是厄爾尼諾和拉尼娜的影響，具有重要作用。對我國而言，連續(xù)5個月Niño3.4指數(shù)的3個月滑動平均值≤-0.5℃，就被定義為一次拉尼娜事件。
厄爾尼諾的發(fā)生不規(guī)律，大約每2到7年發(fā)生一次，通常在一年內(nèi)迅速成熟并衰減。拉尼娜的強度雖然比厄爾尼諾弱，但持續(xù)時間更長，通常為9個月至12個月，有時甚至能持續(xù)兩年以上，也就是所謂的“多年期”。2021年至2023年就出現(xiàn)了本世紀首次“三重”拉尼娜事件，而上一次出現(xiàn)這種現(xiàn)象還是在20世紀90年代末期。
極端氣候事件能否提前知曉
氣候現(xiàn)象這么多，為何科學(xué)家尤為關(guān)注厄爾尼諾和拉尼娜?這是因為厄爾尼諾和拉尼娜合稱為厄爾尼諾-南方濤動(簡稱ENSO)，是地球氣候系統(tǒng)中最強的年際變異信號，影響自然不容小覷。
在全球范圍內(nèi)，與拉尼娜有關(guān)的極端災(zāi)害造成了巨大的人員和經(jīng)濟損失，其中包括美國西南部的嚴重干旱、熱浪和野火，澳大利亞、孟加拉國、中國和委內(nèi)瑞拉的毀滅性洪水以及致命的颶風。
對我國而言，在拉尼娜發(fā)生的當年秋季，北方降水易偏多，出現(xiàn)秋汛的可能性大;而在拉尼娜發(fā)生的當年冬季，氣溫容易偏低，出現(xiàn)冷冬的可能性也較大。比如，2007年至2008年的拉尼娜事件期間，我國南方在2008年初發(fā)生了大范圍低溫雨雪冰凍災(zāi)害;2021年至2023年的“三重”拉尼娜期間，華北地區(qū)在2021年冬季有60多個氣象觀測站最低氣溫達到或突破建站以來的歷史極值，內(nèi)蒙古多地更是遭遇了有歷史氣象記錄以來的最強暴風雪。
值得關(guān)注的是，厄爾尼諾和拉尼娜還可能對全球糧食生產(chǎn)造成重大影響。厄爾尼諾事件會影響全球至少四分之一的農(nóng)作物產(chǎn)量，包括小麥、玉米、水稻、大豆和高粱。而受拉尼娜影響，氣溫較低地區(qū)的農(nóng)作物生長周期會延長，可能導(dǎo)致產(chǎn)量下降;氣溫較高地區(qū)的農(nóng)作物生長周期雖然會縮短，但可能導(dǎo)致病蟲害的滋生和蔓延。部分研究表明，從長期來看，與厄爾尼諾相比，拉尼娜對我國糧食生產(chǎn)力的凈影響總體可能是積極的。
前面提到，厄爾尼諾和拉尼娜合稱為ENSO，是海洋-大氣系統(tǒng)的一部分，在全球天氣和氣候變化中扮演著重要角色。那么，我們能否準確預(yù)測出ENSO的變化，從而提前得知洪水和干旱等極端氣候事件的可能性，以減少損失呢?
從根本上說，ENSO是海洋的一種不穩(wěn)定性存在，也是一種從背景狀態(tài)獲得能量的波動。雖然人們已經(jīng)大致搞清楚天氣系統(tǒng)在短時間內(nèi)(一天左右)會如何變化，但一旦拉長預(yù)測時間，結(jié)論就變得不那么可信了。打個比方，根據(jù)一個小孩今年的身高可大概推測其明年的身高，但很難推測6年后能長多高。因為在逐年往后推測的過程中會產(chǎn)生誤差，隨著誤差不斷積累，就會產(chǎn)生蝴蝶效應(yīng)，導(dǎo)致結(jié)果截然不同。這就是氣象學(xué)家總提到的：天氣和氣候模型有多準確取決于想要多遠的預(yù)測結(jié)果和多少細節(jié)。
由于ENSO預(yù)測十分重要，目前國內(nèi)外許多機構(gòu)和團隊都發(fā)展了自己的動力學(xué)和統(tǒng)計模型(包括AI模型)，嘗試對其進行實時滾動預(yù)測。但從實際情況來看，每個模型的預(yù)期技能不盡相同，有的相差甚遠，甚至同一模型對不同ENSO事件的預(yù)報準確率也不穩(wěn)定。
總的來看，海洋-大氣相互作用實在是太復(fù)雜了，ENSO依然具有很強的不可預(yù)測性。
今年拉尼娜影響大小還需觀察
公眾最為關(guān)注的是，拉尼娜究竟會不會帶來一個更冷的冬天?
所謂“冷冬”“暖冬”，不是根據(jù)個人感覺或幾天的異常天氣來認定，而是有明確國家標準的。其 中，根 據(jù)《GB/T 33675-2017冷冬等級》，冷冬主要通過全國冬季3個月(12月至次年2月)的平均氣溫來定義，通過計算冬季平均氣溫與其常年值的差值(距平)與標準差來判斷。具體來說，如果某一站點的冬季平均氣溫距平小于等于其標準差的-0.43倍，可定義為單站冷冬;如果冷冬站數(shù)超過區(qū)域總站數(shù)的50%，可定義為區(qū)域性冷冬;如果冷冬面積超過全國有效面積的50%，則定義為全國性冷冬。
所以，拉尼娜與冷冬不能直接畫等號，兩者是充分非必要的關(guān)系。我國冬季究竟是偏冷還是偏暖，與東亞冬季風的強度密切相關(guān)，除了拉尼娜之外，北極海冰、歐亞積雪以及大氣環(huán)流系統(tǒng)內(nèi)部自然變率等也起到了重要作用。
從1951年到20世紀80年代中期，拉尼娜事件當年我國冬季氣溫均顯著偏低(氣溫較常年同期偏低1℃多，1954年冬天甚至偏低3℃多)。但在全球變暖的大背景下，自1986年以來，拉尼娜事件當年冬季氣溫偏高的情形也時有發(fā)生。不過從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，出現(xiàn)拉尼娜以后，我國冬季偏冷的概率更大一些。由于今年的拉尼娜可能是一個較弱的事件，它會在多大程度上影響這個冬季的氣溫，還需拭目以待。
其實從全球范圍來看，拉尼娜不算是大概率事件。在過去100年里，全球共發(fā)生了20次拉尼娜事件，其中10次為一年事件，10次為多年事件。但值得注意的是，多年期拉尼娜事件的確發(fā)生得越來越頻繁：自21世紀初以來，全球已發(fā)生5次多年期拉尼娜事件，包括1998年至2000年、2007年至2008年、2010年至2011年、2016年至2017年、2021年至2023年。多年期拉尼娜事件由于對應(yīng)著更強的海溫異常，往往會給全球氣候、環(huán)境及經(jīng)濟社會帶來持續(xù)性和疊加性的破壞影響，并顯著提高極端天氣災(zāi)害的發(fā)生風險。
這些觀測事實揭示了目前多年期拉尼娜事件的加速趨勢。部分研究表明，未來拉尼娜連續(xù)發(fā)生的頻率可能增加，且數(shù)量會隨著溫室氣體排放強度的增大而增加。在已發(fā)生的多年期事件中所看到的極端天氣和氣候，可能在未來更頻繁地出現(xiàn)。
世界氣象組織的最新報告顯示，未來5年內(nèi)至少有一年的全球年平均氣溫將暫時超過工業(yè)化前水平1.5℃，這個可能性為80%。這意味著我們離《巴黎氣候變化協(xié)定》設(shè)定的目標越來越近，也離全球應(yīng)對氣候升溫的目標越來越遠了。但厄爾尼諾和拉尼娜實在不該為人類所面臨的氣候困境負責——畢竟早在環(huán)境污染或全球變暖之前，它們就已存在于地球的循環(huán)之中。
總之，全球變暖已是既定事實，而未來氣候特別是各區(qū)域的氣候變化趨勢依然有很大不確定性，對于改善全球氣候大環(huán)境的努力，我們還需堅持，同時繼續(xù)探索更有效的應(yīng)對方式。
(作者單位：中國科學(xué)院大氣物理研究所;特約科普中國合作)
