• 1997-98年北欧冬季异常寒冷 • 世界最大的森林的亚马逊河流遇到百年来最干 旱的一个冬天和夏天 • 97年中国夏季南凉北热 • 98年夏季中国华南、江南、西南、东北、西北 部百年一遇的特大洪水
• 这些都与El Nino 和 La Nina 有关
1997年WMO日内瓦会议： 造成全球气候异常的3个主要因素
• 现在的含义：扩展为在赤道中东太平洋 更大范围内海水表面温度异常增高现象
2.El Nino 的定量标定
• 几大关键区 • EL Nino • La Nina • ENSO
几 大 关 键 海 区
1. 太平洋暖池： 0-5N , 135E-150E 2. 黑朝暖流区： 30-40N,135E-155E 3. 赤道东太平洋： 0-10S, 110W-80W 4. 热带西太平洋暖池：0-15N, 125E-145E 5. 菲律宾周围海区：10-20N,110E-140E 6. Nino W海区： 0-10N ,140E-180E 7. Nino 3： 5N-5S, 150W-90W 8. Nino 4: 5N-5S, 160E-150W 9. Nino 1区： 5S-10S,85W-90W 10. Nino 2区： 0S-5S, 85W-90W
• 2、热带太平洋观测系统
• TOGA计划 • 任务观测El Nino
热带大气海洋列阵
• 3、1997-1998年El Nino 事件的监测结 果分析
观测系统的未来发展
第五节 El Nino de 要素分布 及其变化
• 1、ENSO 循环 • 2、ENSO时间序列
• 3、ENSO的时空结构
80-1998年的El Nino 年份有： 1997-1998，1994-1995，1993
1991-1992
1986-1987 1982-1983
南方涛动指数
近120年期间的El Nino 历史序 列为：
• 1864，1868，1871，1877-1878，1884， 1888，1891，1896，1899，1902，1905， 1911-1912，1918，1925-1926，1930， 1940-1941，1951，1953，1957-1958， 1963，1965-1966，1969，1972-1973， 1976，1979，1982-1983，1986-1987， 1991-1992，1993，1994-1995，19971998
• 这对于向东传送的Kelvin模式是有利的， 水平的海水表面温度平流必定不重要， 并且海洋的调节时间尺度与局地海水表 面温度改变的时间尺度相较是较长的。
• ENSO期间热带的重要特征有： • 1.在东、中太平洋准静止的海水表面温度 距平； • 2.ENSO始时，和正的海水表面温度距值 相关的信风减弱的了； • 3.沿着赤道，东太平洋斜温层thermocline) 加深，西太平洋斜温层变浅。 • 4.在ENSO事件达到最强之前，东、中太 平洋深斜温层开始回到正常气候值。
ENSO
• 一个问题的两个方面:El Nino 和南方涛 动的合称。 • 大气中： • 海洋中：
• Nino 指数
• SO 图
第二节 ENSO 对人类社会的影响
• 世界气候灾变
• 其他灾变
• 中国气候异常 • 台风和暴雨
第三节 El Nino 年谱
• 按仪器记录排列：
Nino 3.4区，最大正距平值超过2C，定 一次El Nino 。
Fig.1 The division of El Nino/La Nina key areas on equatorial Pacific Ocean
El Nino:
• Nino 3 区海温持续3-6个月以上比该区 多年平均海温高出1C以上，即：海温正 距平高于1C. • 海温暖位相
La Nina
• 一是由Gill(1985)提出的缓慢向西传播的 “Rossby”模式，更完整的理论由 Hirst(1986)阐述。 • 另一理论是由Philander等人(1984)和 Yamagata(1985)提出的就像是Kelvin形式 的向东传送。Hirst(1988)证明在年际尺度 和相似的边界条件下，这两个模式将传 送能量和持续再发展。
• 目前，对于上述特征最好的诠释为ENSO 的延迟振荡理论，由Suarez和 Schopf(1988)及Battisti和Hirst(1989)提出。 • ENSO的延迟振荡机制包含与局地海气交 互作用的时间尺度相似的海洋调节时间 尺度。
• 此外，延迟振荡机制假设：海洋东半部 的动力调节影响海水表面温度，相对的 改变随后输送至表面混合层的水温。
• 对于解释ENSO现象，这两个完全相反的 大气海洋不稳定耦合模式是不引人注目 的，有三点理由：
• 第一、热带太平洋为一东西非对称的状态(东 太平洋较冷)。 • 第二、观测到的海水表面温度距平值似乎不 是有系统的传送。 • 最后，经由观测，局地的海气交互作用时间 尺度和热带海洋动力调节的时间是相似的。 经由浮标站的数据和后面的仿真分析发现， 在ENSO期间，使用海洋大环流模式，次表 面温度距平和涌升距平对于海水表面温度的 改变是一重要的过程。
• Suarez和Schopf(1988)及Battisti和 Hirst(1989) 的延迟振荡模式均假设大气 海洋模式是驻留且陷在东半洋。
• 后来的理论也提出了ENSO期间，海洋记 忆扮演的角色，然而，预期热带太平洋 气候系统应为可预测的，前后约一年时 间。
• ENSO的延迟振荡理论显然与ENSO事件 一致，且与GFDL(Geophysical Dynamics Laboratory)的结果一致。但也有许多问题 存在。
(引自Trenberth 和Shea,1987)
SOI
南方涛动指数
• 东太平洋与印度洋地面气压的差值。 目前最常用的南方涛动指数（SOI）是 塔希提（法 17S,150W）和达尔文（澳 12S,130E）之间的标准海平面气压差。 • SOI 负表示东太平洋气压低于印度洋气 压 • SOI 正表示东太平洋气压高于印度洋气 压
• 不同年份的El Nino事件在同一地区造成 不同的灾害（如旱涝） • 说明El Nino影响还有相当的不确定性。 • 加强研究
专著：
• 巢纪平 ：厄尔尼若和南方涛动动力学 • S.G. Philande： 厄尔尼若.拉尼娜.南 方涛动 • 余志豪：厄尔尼若
第二节 厄尔尼若的由来
20世纪最后几年地球的诸多异常
第六节El Nino 的生命期及其特征
• 1、正常的季节变化，见图20
• 2、El Nino 的“锁相”性
• 3、合成的El Nino
• 4、20世纪80年代以来的El Nino
• 5. El Nino 的不规律再现
• El Nino 的生成原因
• 热带太平洋低频变异活动的大多数理论， 主要着重在了解支持不同的大气海洋耦 合模式的条件。而有两种完全相反的大 气耦合模式被提出，
第九章 热带海洋与大气相互作用
一、 概述
• 研究预测地球气候在短期或1-2年内是否 发生异常灾害，目前较为共识的方法之 一： 监测和预测热带中东太平洋地区是 否发生EL Nino。
• 强讯号 • ENSO • 研究历史
研究历史
• 1972-1973年 • 1982-1983年 • 1984年 WMO制定实施了为期10年（1985-1994 年）的国际合作计划，即“热带海洋和全球大 气计划” ：TOGA计划，针对El –Nino • 所获资料支持、促进世界范围的El Nino研究， 取得重要成果 • 建立完美模式 • 业务预测系统
• 那么，观测的结果支持延迟振荡理论到 什么程度呢？Kessler(1990)检验风应力数 据、海水表面温度距平值、及由VOS XBT数据分析上层海洋热力结构的变异，
• 他指出，斜温层的变异与延迟振荡理论 预期一致(Wakata和Sarachik(1991)也得到 相同结论)。
• Mantua和Battisti赞同Li和Clarke(1994)的 结论，他们证明以“延迟振荡理论”来解 释海温增暖的结束，但是海温减低的终 止通常不是由海洋调节过程来达成。
• Nino 3区海温负距平，秘鲁沿岸非但没 有自北向南的反向暖流，反而是正常的 自南向北的冷流变得更强，更冷。 • 海温冷位相
SO：南方涛动
• SO :南方涛动是由Walker和Bliss(1932) 命名的，用它来描述热带东太平洋地区 和热带印度洋地区气压场反相变化的翘 翘板现象。这种现象大约3~7年会重复发 生。
第7节 El Nino 的发生原理
• 1 热带太平洋大气和海洋的气候平均状态
• 2 El Nino 形成的皮叶克尼斯假说
• 3 ENSO 循环的形成机理 • 3.1 不稳定理论 • 3.2 “延迟振子”理论
• 然而由延迟振荡理论来看"观测"的Kelvin 振幅和风应力的关系是减小：事实上， ENSO并非接近周期性。相同的结果由 Nagai等人(1992)提出，他们是以大气海 洋大环流耦合模式，对热带太平洋变异 进行诊断分析所得。
■ 平時，太平洋海面水溫以赤道西太平洋最高（圖左邊深紅色的地方， 1990年12月），水溫往東和往高緯度遞減（顏色變淺，甚至是黃色）。
• 厄尔尼若（首要因素） • 温室气体排放
• 森林毁坏
1.圣婴的由来
• 海洋现象：耶稣之子——圣婴 • 最初文献：1891年秘鲁利马地球物理协 会主席Luis Carrana的公报
秘鲁沿岸正常年份：自南向北的冷洋流 秘鲁沿岸异常年份：自北向南的暖洋流
• 以后的研究：
每隔几年增暖异乎寻常的强，同时： 继续研究发现：
按历史记录的旱涝排列
• 年轮
• 花粉
• 冰川 • 冰芯
李崇银
• El Nino:气源自动力学• La Nina: