今天小編分享的科學經驗：拉尼娜又要來了！又又又是一年“最冷冬天”？，歡迎閱讀。
2024 年 6 月，厄爾尼諾（El Ni ñ o Phenomenon）才剛剛退出舞台，9 月，世界氣象組織（WMO）就表示拉尼娜（La Ni ñ a）已經蓄勢待發，準備在秋季 " 返場 " 了。
許多人誤以為拉尼娜的出現，意味着我國冬天将變得更冷，甚至帶來更多的超強寒潮，但" 拉尼娜" 和 " 冷冬 " 可不能劃等号，它的影響甚至有點 " 復雜 "。接下來，就讓我們一起解開拉尼娜的 " 神秘面紗 "！
拉尼娜真的很 " 冷 " 嗎？
對不少人來說，厄爾尼諾和拉尼娜的大名已經 " 如雷貫耳 " ——特别是近些年，它們倆可以說是天氣新聞榜頭條的 " 種子選手 "。
從 2024 年初到 2025 年春季熱帶太平洋 ENSO 主要監測區網域的觀測溫度和預測溫度。
圖片來源：NOAA
拉尼娜和厄爾尼諾有同一個家——熱帶太平洋，但二者有着截然不同的性格特點。拉尼娜事件是指赤道中、東太平洋海表溫度異常，出現大範圍偏冷，且強度和持續時間達到一定條件的現象，氣象上一般稱之為 " 冷位相 "。
厄爾尼諾與之相反，對應着赤道中、東太平洋海表溫度異常，出現大範圍偏暖，氣象上一般稱之為 " 暖位相 "。需要注意的是，拉尼娜發生時，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。
2024 年 7 月 12 日至 9 月 9 日，在赤道的熱帶太平洋表面下，一個比平均溫度低 ( 藍色 ) 的冷水池正在形成。圖片來源：NOAA
海洋表層的運動主要受海表面風的影響。
當偏東的信風增強時，太平洋東部洋面上溫暖的海水被更多地吹向西部，致使太平洋東部比西部海平面下降，南美洲西海岸和赤道沿岸的深層冷水攜帶着深海魚群上翻，使得太平洋東部的海表溫度降至正常水平以下，這時，厄瓜多和秘魯北部的沿海漁民也迎來了深海魚 " 大豐收 "；與此同時，太平洋西部海水溫度偏高，氣壓下降，溼熱的空氣為這裡對流的發展提供能量，也助長了台風和熱帶風暴的發生和發展。
厄爾尼諾和拉尼娜對應的海洋 - 大氣環流形勢。圖片來源：NOAA
有意思的是，厄爾尼諾和拉尼娜愛唱 " 二人轉 " ——一次較強厄爾尼諾後，拉尼娜很可能會出現。例如，1997 年 -1998 年、1972 年 -1973 年和 2009 年 -2010 年後，拉尼娜都趕到了現場，但也并不絕對，1991 年 -1992 年和 2002 年 -2003 年則例外。厄爾尼諾事件結束後，海洋會伴随一段時間的 " 中性 " 狀态（既非厄爾尼諾也非拉尼娜），再慢慢過渡到下一個階段。
要确定厄爾尼諾發生後拉尼娜到底會不會悄然而至，還得看海洋。目前主要運用 Ni ñ o 3.4 指數判定，它是指 170 ° W-120 ° W 和 5 ° S-5 ° N 範圍内的海溫異常。對我國而言，連續 5 個月的 Ni ñ o 3.4 區海溫指數的 3 個月滑動平均值≤ -0.5 ℃ ，就定義為一次拉尼娜事件。
熱帶太平洋 Ni ñ o3.4 地區自 1950 年以來所有強 El Ni ñ o 事件 ( 灰線 ) 和最近 ( 2023-24 年 ) 事件 ( 紫線 ) 的 2 年海表溫度歷史。圖片來源：NOAA
厄爾尼諾發生不規律，大約每兩到七年發生一次，通常在一年内迅速成熟并衰減。拉尼娜的強度通常比厄爾尼諾弱，但持續時間更長，通常能達到約 9～12 個月，有些甚至能持續兩年以上，也就是所謂的多年期。2020～2023 年就發生了本世紀首次 " 三重 " 拉尼娜事件，而上一次出現已經是 20 世紀 90 年代末的事了。
拉尼娜的威力有多大？
這麼多競争對手，為何我們特别關注 " 厄爾尼諾 " 和 " 拉尼娜 " 呢？
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）是地球氣候系統中最強的年際變異信号，影響自然不容小觑。
在全球範圍内，與拉尼娜有關的極端災害造成了巨大的人員和經濟損失，其中包括美國西南部的嚴重幹旱、熱浪和野火，澳大利亞、孟加拉國、中國和委内瑞拉的毀滅性洪水以及致命的飓風。
多年以來的拉尼娜事件更是在澳大利亞、印度尼西亞、熱帶南美洲和南部非洲引發了持續的洪澇，在美國南部、赤道非洲、印度和中國東南部引發了極端的幹旱。
拉尼娜對全球氣候的影響。圖片來源：NOAA
對我國而言，拉尼娜發生的當年秋季，北方降水易偏多，出現秋汛的可能性大，如 1974 年、1984 年和 2000 年發生的拉尼娜事件，都造成了當年秋季黃河和淮河流網域降水偏多，而在其發生的當年冬季，氣溫容易偏低，出現冷冬的可能性較大。
2007～2008 年的拉尼娜事件期間，我國南方在 2008 年初發生大範圍低溫雨雪冰凍災害。2021～2023 年的 " 三重 " 拉尼娜期間，華北在 2021 年冬季有 60 多個氣象觀測站最低氣溫突破或達到建站以來的歷史極值，内蒙古多地更是遭遇了有歷史氣象記錄以來的最強暴風雪，有超過 11.8 億人口和 90% 的地區（包括海南）都受到了影響。
2021 年 1 月 5 日至 8 日我國最低氣溫最大降幅圖。圖片來源：中央氣象台
跟咱們 " 飯碗 " 更直接相關的是，通過影響天氣和氣候，厄爾尼諾和拉尼娜可能對全球糧食生產產生重大影響，并具有區網域差異。
厄爾尼諾事件影響了全球至少四分之一的農作物產量，包括小麥、玉米、水稻、大豆和高粱。由于大豆產地集中在美洲沿岸，厄爾尼諾的來襲時間往往與大豆生長最需要水的階段相對應，因此，厄爾尼諾的出現往往帶來全球大豆產量的迅速增加。
厄爾尼諾對主要商品作物的預計影響，該地圖是基于對 1961 年至 2020 年歷史作物產量和氣候數據的分析。圖片來源：NOAA
而受拉尼娜影響，在氣溫較低的地區，農作物的生長周期會延長，可能導致產量下降；氣溫較高的地區，農作物的生長周期會縮短，但也可能導致病蟲害的滋生和蔓延。對我國而言，部分研究表明，從長期來看，與厄爾尼諾事件相比，拉尼娜對糧食生產力的淨影響總體可能是積極的。
正是由于兩者與經濟生產息息相關，關于兩者的變化預測也是投資界的一個火熱議題。
拉尼娜對四種作物產量的影響。圖片來源：參考文獻 [ 1 ]
拉尼娜 = 冷冬？
當然，我們最為關注的是，即将到來的拉尼娜，究竟會不會帶來一個更冷的冬天呢？
正如開頭所總結的那樣，拉尼娜與冷冬不能直接畫等号，兩者是充分非必要的關系。我國冬季究竟是偏冷還是偏暖，與東亞冬季風強度密切相關，除拉尼娜外，北極海冰、歐亞積雪以及大氣環流系統内部自然變率等也起到重要作用。
1951 年以來 La Nina 年合成。左：氣溫距平百分率；右：正距平概率。
圖片來源：國家氣候中心
雖然從 1951 年以來到 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（氣溫距常年同期偏低 1 ℃多，1954 年的冬天甚至偏低 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也時有發生。
不過從統計數據來看，出現拉尼娜事件以後，我國冬季偏冷的概率确實更大一些，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，還得拭目以待。
拉尼娜年我國冬季氣溫距平。圖片來源：國家氣候中心
ENSO 的準确預測有多難？
ENSO 是海洋 - 大氣系統的一部分，就像我們熟悉的所有天氣現象一樣，它在全球的天氣和氣候變化中扮演着自己的角色，那麼，這是否意味着我們也可以準确地預測出 ENSO 的變化，從而能提前預測洪水和幹旱等極端氣候事件的可能性，并為我們減少損失成本？
從根本上說，ENSO 是一種海洋的不穩定性，這意味着它是一種從背景狀态獲得能量的波動。雖然我們已經較為清楚天氣系統在短時間内（比如一天左右）會如何變化，但一旦我們拉長預測時間，結果就變得不是那麼可信了。一個簡單的例子是，我們可以根據一個小孩今年的身高大概推測 TA 明年的身高，但很難推測 6 年後 TA 能長多高。
因為在逐年往後推測的過程中，每一步都會產生誤差，而随着誤差不斷積累，就會產生蝴蝶效應：對第一步推測的小小不同，可能導致最後截然不同的結果。當然，如果你要知道的僅僅是 6 年級學生的平均身高，難度就大大降低了。這就是為什麼氣象學家老說，天氣和氣候模型有多準确取決于你想要多遠的預測結果和多少的細節。
由于 ENSO 預測太重要了，目前，國内外許多機構和團隊都發展了自己的動力學和統計模型（包括 AI 模型），嘗試對 ENSO 進行實時滾動預測。但每個模型的預期技能不盡相同，有的相差甚遠，甚至同一模型對不同的 ENSO 事件的預報準确率也并不穩定。
總的來說，海洋 - 大氣相互作用實在是太復雜了，ENSO 依然隐含着很強的不可預測性。
目前主流的 ENSO 預測模型及結果對比。
圖片來源：美國哥倫比亞大學國際氣候研究所 IRI
拉尼娜會更加頻繁嗎？
值得注意的是，拉尼娜不算是大概率事件。在過去的 100 年裡總共發生了 20 次拉尼娜事件，其中 10 次為一年事件，10 次為多年事件，共計 33 個拉尼娜年。
但多年期的拉尼娜的确發生得越來越頻繁了：自 21 世紀初以來，已經發生了五次多年期拉尼娜事件，包括 1998～2000 年、2007～2008 年、2010～2011 年、2016～2017 年和 2020～2022 年，而多年期拉尼娜由于對應着更強的海溫異常，往往會對全球氣候、環境及經濟社會帶來持續性和疊加性的破壞影響，并顯著提高極端天氣災害的發生風險。
Ni ñ o 3.4 海溫異常的時間演化。灰色條代表中性年份，藍色陰影表示 1970-2022 年。b,c, 1920-2022 年 10 個單年拉尼娜事件 ( b ) 和 10 個多年拉尼娜事件 ( c ) 的復合累積氣候異常平均值的比較。累積距平是整個事件各年 ONDJF 平均距平的總和，包括陸地降水 ( mm 月− 1 ) 、海溫 ( ° C ) 和 850 hPa 風 ( m s − 1 ) 距平。圖片來源：參考文獻 [ 2 ]
觀測事實已經揭示了目前多年期拉尼娜事件的加速趨勢。
部分研究表明，未來拉尼娜現象連續發生的頻率可能增加，且數量也會随着溫室氣體排放強度的增加而增加，範圍從低排放情景下的 19 ± 11% 增加到高排放情景下的 33 ± 13%。這意味着，在已發生的多年期事件中看到的極端天氣和氣候，可能在未來更頻繁地出現。
a，在 SSP585 下選擇的模式中 1900-1999 年 ( 藍柱 ) 和 2000-2099 年 ( 紅柱 ) 的多年拉尼娜現象數 ( 100 年事件數 ) 的比較 ( 垂直線左側 ) 。b，多年演變的拉尼娜事件 ( 每 100 年發生的事件 ) 在過去 500 年 picontrol ( 黑色 ) 和 1850 年 ( 歷史運行的開始 ) 分開移動的 60 年（藍色 ) 至 21 世紀末 SSP585 ( 紅色 ) 。c，在 SSP585 下，多年拉尼娜現象在不同情況下出現的比例 ( 百分比 ) ( 見 x 軸上的字母和底部的相應描述 ) 。圖片來源：參考文獻 [ 2 ]
前路漫漫，探索不止
世界氣象組織（WMO）的最新報告顯示，未來五年内至少有一年，全球年平均氣溫将暫時超過工業化前水平 1.5 ° C ，這個可能性為 80%。這意味着我們離《巴黎氣候變化協定》設定的目标越來越近了，也代表着離全球應對氣候升溫的目标越來越遠了。
2024-2028 年全球溫度集合預測結果。圖片來源：NOAA
但厄爾尼諾和拉尼娜又實在不應該為我們所面臨的更 " 糟糕 " 的未來負責——畢竟早在環境污染或全球變暖之前，他們就存在于地球的循環之中了。雖然全球變暖已經是既定事實，但未來氣候的變化，特别是各區網域的變化趨勢依然有很大的不确定性。
科學探索的過程還有很長的路要走，但可以确定的是，這個冬天的故事，快要開始了……
參考文獻
[ 1 ] Iizumi, T., Luo, JJ., Challinor, A. et al. Impacts of El Ni ñ o Southern Oscillation on the global yields of major crops. Nat Commun 5, 3712 ( 2014 ) . https://doi.org/10.1038/ncomms4712
[ 2 ] Wang, B., Sun, W., Jin, C. et al. Understanding the recent increase in multiyear La Ni ñ as. Nat. Clim. Chang. 13, 1075 – 1081 ( 2023 ) . https://doi.org/10.1038/s41558-023-01801-6
[ 3 ] Li, Y. , Strapasson, A. , & Rojas, O. . ( 2020 ) . Assessment of el nio and la nia impacts on china: enhancing the early warning system on food and agriculture. Weather and Climate Extremes, 27, 100208.
[ 4 ] Geng, T., Jia, F., Cai, W. et al. Increased occurrences of consecutive La Ni ñ a events under global warming. Nature 619, 774 – 781 ( 2023 ) . https://doi.org/10.1038/s41586-023-06236-9
[ 5 ] https://www.climate.gov/news-features/blogs/enso/september-2024-enso-update-binge-watch
[ 6 ] https://iri.columbia.edu/our-expertise/climate/forecasts/enso/current/?enso_tab=enso-sst_table
[ 7 ] Capotondi, A. Extreme La Ni ñ a events to increase. Nature Clim Change 5, 100 – 101 ( 2015 ) . https://doi.org/10.1038/nclimate2509
策劃制作
出品丨科普中國
作者丨半懶不懶 中國科學院大氣物理研究所
監制丨中國科普博覽
責編丨董娜娜
審校丨徐來 林林
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