2018年05月28日

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厄尔尼诺后的夏天:气象灾害风险有多大

发布时间:2016-04-21 10:19:21 点击次数: 0

 

   国家气候中心的监测表明,本次厄尔尼诺事件于2015年11月达到峰值后,强度开始减弱,预计将于2016年5月结束。厄尔尼诺往往预示着洪涝、干旱、强台风等极端天气灾害,水利部部长陈雷在今年两会时就曾表示:“根据以往规律,厄尔尼诺现象结束后,当年会发生较大的洪涝灾害,1998年就是如此。”那么,厄尔尼诺现象为何带来极端天气?2016年中国会不会发生1998年那样的大洪水?本期,我们邀请中国科学院大气物理研究所高级工程师彭京备为读者解疑释惑。

  1.厄尔尼诺为何常常“导演”灾难天气

  厄尔尼诺事件不仅会影响秋冬季天气,而且“异常信号”会储存在热带、副热带的海洋、土壤和积雪中,导致夏季极端天气增多。

  厄尔尼诺事件是指赤道中东太平洋的异常暖海温事件,通常在秋冬季达到鼎盛,春季开始衰减。由于海表温度的升高,热带地区正常的对流及降水分布被打乱,不仅如此,这些“异常信号”还通过大气内部动力学过程传播,影响中高纬度大气环流。

  我们知道,大气本身是一个“善变”的流体,厄尔尼诺现象是大气系统年际变化最强的外强迫信号,它也是全球极端气候灾害事件的“导演”之一。

  因为厄尔尼诺与极端灾害天气之间的“特殊关系”,所以各国都把研究厄尔尼诺的形成机理,以及预测预报系统作为大气科学研究的重点之一。我国地处东亚季风区,不论是其热带副热带地区还是中高纬度地区,均处于厄尔尼诺的“笼罩”之下。因此,厄尔尼诺事件及其演变过程无疑是我国汛期气候预测最为重视的事情,例如,1998年夏季的长江特大洪水就是超强厄尔尼诺事件的“杰作”。

  目前,关于厄尔尼诺现象的发展演变过程,主要是依靠海—气耦合数值模式来预知的。中国科学院大气物理研究所利用自己发展的“厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)”大样本集合预报系统,能够提前一年预测厄尔尼诺事件的形成、发展及衰亡过程。通过不断研究和完善,该预报系统有效地抑制了预报误差随时间的增大,在ENSO预测方面已有国际一流的预报技巧。它能够准确地预报出每次ENSO事件的发生、发展以及衰减过程。从2006年起,该预报系统正式进入业务预报。

  ENSO集合预报系统的预测结果显示,2015/2016年的厄尔尼诺事件将持续到2016年5月中旬,之后才宣告结束。我们分析认为,2015/2016年厄尔尼诺事件使得东亚冬季冷空气活动路径偏北偏东。其结果,我国大部地区的气温普遍偏高,华南和华北大部地区降水偏多。北美却遭受了暴风雪的袭击,与常年相比,气温偏低。东太平洋的云量和降水增加,印度尼西亚及澳大利亚北部降水明显减少。

  其实,厄尔尼诺事件对冬季气候的影响还不是最可怕的,我们更关注的是其对随后夏季气候的影响。研究发现,厄尔尼诺事件引发的异常信号可以储存在热带、副热带的海洋、土壤和积雪中。这些异常信号可以持续到夏季,导致夏季气候异常。

  首先,与冬季厄尔尼诺事件相联系,西太平洋暖池区海温会偏冷,这一特征一直延续到春季甚至初夏,菲律宾周围的对流活动会减弱,西北太平洋地区为反气旋式环流异常,西太平洋副热带高压位置偏南,夏季风的向北推进受到阻碍,导致长江流域降水偏多。其次,厄尔尼诺事件引起冬春季华南降水增多,导致局地土壤湿度的增加。其结果,夏季的海陆温差减少,阻碍夏季风的向北推进过程,从而有利于长江流域降水偏多的形势。归结起来,不论是通过西太平洋暖池的作用,还是通过海陆热力对比的作用,在厄尔尼诺事件次年的长江流域降水都会偏多。虽然造成洪水的原因很多,但是强降水是长江流域汛期(6月—8月)洪水的重要原因。强降水可以造成长江流域水量迅速增长,水位上涨,形成洪水。近百年来我国的严重洪水,如1931年、1954年和1998年长江中下游地区的洪水,都是长江流域降水偏多,也都发生在厄尔尼诺现象出现的次年。

  2.1998年那样的特大洪水今年会发生吗?

  研究表明:今年夏季长江流域降水极可能偏多,但发生类似1998年长江流域特大洪灾的可能性不大。

  我们利用中科院大气所的短期气候预测系统(基于ENSO预报模式、大气环流数值模式、统计模式以及动力-统计模式),以海温异常和积雪异常等作为主要预报因子,对每年的汛期降水形势进行常规预测。预测结果显示,2016年夏季长江流域降水会偏多。在这一点上,国际上的一些研究机构的预测结果也和我们的一致。例如,英国气象局的全球气候预测系统的预测结果也显示,2016年长江流域降水偏多的概率将超过75%。同时,我们的预测结果也显示,今年夏季发生类似1998年全流域性特大洪水的可能性不大。

  同样是强厄尔尼诺事件的次年夏季,为何洪涝灾害的程度不一致呢?

  实际上,影响长江流域夏季降水的因素很多。除了厄尔尼诺事件外,青藏高原积雪也是一个重要因素。一般来说,青藏高原积雪春夏季融化、减少,秋冬季增加。当冬季青藏高原积雪偏多时,春夏季融雪时间长、速度慢,高原地表升温慢,导致夏季风区海陆热力对比减小。一般来说,海陆热力对比小,夏季风偏弱,向北推进减缓,南方暖湿空气和北方冷空气交绥区位置偏南,强降水易发生在长江流域。1997/1998年秋冬季,青藏高原积雪深度是1980年以来最深的。所以,在超强厄尔尼诺事件和高原积雪的共同作用下,1998年夏季长江流域发生了特大洪灾。而目前的监测结果显示,去年冬季青藏高原的积雪日数偏多,但积雪深度和积雪面积均不及1998年。因此,从青藏高原积雪的影响角度来说,发生1998年长江特大洪水的可能性不大。

  另一方面,北大西洋海温异常也是影响我国夏季降水的重要因素。研究表明,当北大西洋北部海温偏暖时,我国梅雨锋偏强且持续时间较长,长江流域降水会偏多。1998年夏季就是这种情况。但是,目前的北大西洋北部海温偏低,而且一些国际研究机构(如日本Frontier)的模式预测结果显示,2016年春夏季北大西洋北部海温仍为偏低,从而降低了长江流域发生特大洪灾的可能性。

  这些事实以及我们的模式预测结果均表明,今夏发生类似于1998年长江流域特大洪灾的可能性不大。

  另外值得注意的是,除了长江流域,厄尔尼诺事件对我国其他地区的夏季降水也有影响。如,在厄尔尼诺衰减期夏季,黄河流域的降水偏少,易发生干旱,东北地区易出现低温。我们的预测结果显示,今年夏季华北东部和东北大部降水会偏多,华南沿海及河套以西地区降水偏少。这些地区的旱涝形势也需要有关部门高度重视。

  需要提醒大家注意的是,科学预测是对趋势的概率性预测,不是非此即彼的断言。特别是对气候、气象预测而言,中国处于东亚季风区,影响夏季降水的大气环流系统不仅有南来的夏季风,还受到北方冷空气的影响,而且中高纬度环流的预测具有不确定性,目前国内外对中高纬度环流的最长预测时效多在7~10天。因此,需要有关部门和地区提前做好相应部署,及时关注提前7天到1个月的预报,加强部门之间的信息沟通与工作配合,以应对可能出现的气象灾害风险。

  (作者为中国科学院大气物理研究所高级工程师)

  来源:光明网

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