全球变暖加剧厄尔尼诺现象的原因 杨学祥，杨冬红 近期多国科学家的研究表明，全球变暖加剧厄尔尼诺现象

 

全球变暖加剧厄尔尼诺现象的原因杨学祥，杨冬红近期多国科学家的研究表明，全球变暖加剧厄尔尼诺现象的影响，但没有给出相应的原因我们早在10年前就给出了相关机制：南极半岛雷克海峡的海冰开关作用全球变暖加剧厄尔尼诺现象的影响。

澳大利亚气象局的科学家称，在全球变暖下，厄尔尼诺现象（ENSO）驱动的干旱和洪水将更加激烈现在比以往任何时候都更加确定，全球变暖对这个关键天气模式存在影响该研究结果刊登在最新一期《自然》杂志上http://www.chinanews.com/hb/2013/10-15/5383470.shtml。

http://finance.ifeng.com/a/20131020/10890665_0.shtml国际专家小组经研究调查发出警告称，干旱、洪灾、森林火灾等极端自然灾害数量至本世纪末很有可能会翻番，如不加以制止将会愈演愈烈。

专家警告称，极其严峻的自然灾害由“厄尔尼诺现象”引发，厄尔尼诺现象又称厄尔尼诺海流，是太平洋赤道带大范围内海洋和大气相互作用后失去平衡而产生的一种气候现象目前“厄尔尼诺现象”的周期大约为20年，但根据最新预测，“厄尔尼诺现象”将会约每

10年发生一次http://hope.huanqiu.com/globalnews/2014-01/4783072.html国际著名期刊《NatureClimateChange》在线发表了题为《全球变暖导致极端厄尔尼诺事件发生频率增加》的研究文章。

这一由中国海洋大学海洋科学与技术青岛协同创新中心研究团队完成的研究在国际上首次揭示：在全球变暖场景下，极端厄尔尼诺事件的发生频率是过去20世纪气候场景下的两倍，而未来极端厄尔尼诺事件发生频率的增加将导致灾难性天气事件更加频繁地发生。

此项成果由海洋科学与技术青岛协同创新中心特聘教授及物理海洋教育部重点实验室“绿卡工程”教授蔡文炬博士为第一作者，中科院院士、海大教授吴立新为合著者http://qd.ifeng.com/fgqd/detail_2014_01/26/1791287_0.shtml。

为什么全球变暖加剧厄尔尼诺现象？现有的模型模拟并没有给出明确的答案我们的研究早在10年前就给出了答案：南极半岛德雷克海峡的海冰气候开关作用中生代时期，全球各大陆集中在一起，形成一个几乎从一个极延伸到另一个极其巨大的单一陆块，这种轮廓肯定有助于周围大洋中的高效率向极热输送。

在南、北两半球，一个单的环流系统作用范围至少达到纬度55度，以致宽阔的、深而缓慢的赤道流在穿过低纬度大于180度弧的旅途中被大大加热中始新世和早渐新世之间的总的温度下降，在整个新生代都是最急剧的这种下降被认为由如下原因引起：①德雷克通道和塔斯马尼亚以南的通道开始为全球循环和气候上隔离的环极流打开了通路；②由于澳大利亚—新几内亚向北移动，吸热的赤道水面积缩小；③特提斯海关闭，不能使赤道环流通过。

[1-6]Van Andel等人（1975）在分析了太平洋所有不整合之后提出，德雷克通道的打通可能形成了环极流，并隔断了对南极洲的向极热输送，因而产生了冰架和冷的底水对第三纪早期普遍变冷起作用的明显构造事件是巴拿马地峡的封闭，因而限制了大西洋与太平洋之间赤道水体的交换。

[4]同理，德雷克海峡被扩展的南极冰盖封闭，导致气候上隔离的环极西风漂流带的消失，加强赤道热流向两极的输送，使扩展冰盖趋于消失，是南极冰盖不能扩展成南半球大冰川的一个重要原因[2, 3]在短周期的气候变化中，德雷克海峡中的海冰进退控制气候变化的一个可能模式是：南极半岛海冰增多使西风漂流在德雷克海峡受阻，导致环南极大陆水流速度变慢和南太平洋环流速度变快，部分受阻水流北上，加强秘鲁寒流，使东太平洋表面海水变冷形成拉尼娜事件，加强沃克环流及增强赤道太平洋热流与南极环流的热交换，增温的南极环流使南极半岛的海水减少；南极半岛的海冰减少使德雷克海峡水流通量增加，导致环南极大陆水流速度变快和南太平洋环流速度变慢，使部分本应北上的水流转而进入德雷克海峡，造成秘鲁海流变弱。

和东太平洋表面海水变暖，减弱沃克环流，形成厄尔尼诺事件；结果使堆积在太平洋西部的暖水东流，减弱赤道太平洋热流与南极环流的热交换，降温的南极环流使南极半岛海冰增加这就是德雷克海峡的海冰变化调控全球气候变化的机制，称之为南极环大陆海冰的气候开关效应（图1）。

图1.全球气候的三个海冰启动开关示意图当南极洲的温度变冷时，存在很多海冰的德雷克通道处于封闭状态，阻塞环南极大陆的海流，加快南太平洋环流，并从向极方向连接南极洲热输送，从而使南极洲变暖；当南极洲的温度变暖时，存很少海冰的德雷克通道处于开放状态，打通环南极大陆海流，减慢南太平洋环流，并从向极方向

隔离南极洲热输送，因而使南极洲变冷如图1所示，非洲海冰开关I，澳大利亚海冰开关II和德雷克海峡开关III控制了环南极大陆海流，并从向极方向隔离或连接向南极洲的热输送，因而增加或减少在非洲、澳大利亚和南美洲西部的海洋寒流流量。

因此，南太平洋海温的增加和减少在环南极三个“海冰开关”的控制下不断交替发生，与南太平洋环流速度减慢与增加相对应[2-3,5]观测发现，过去三十年来，南北两半球的亚热带太平洋海域与赤道太平洋海域之间的环流速度有所放慢。

但这一现象与地球气候变化之间有何关系目前尚不能确定在亚热带太平洋海域，较冷的水在１００米至１０００米深处流向赤道，在赤道海域浮上水面，然后从表面折返亚热带海域，形成两个大的环流太平洋的两大环流在从２０世纪７０年代开始发生了变化，过去３０年中，从亚热带到达赤道海域的海水减少了２５％。

在此之前，气象学家已经注意到，赤道太平洋海域的海面水温过去３０年来已上升了０．８摄氏度，这使他们困惑不解因为过去５０年里这一海域上空的云量在增加，本来应该使水温下降才对对此提出的新解释是，由于太平洋环流速度放慢、从亚热带流向赤道的较冷的海水减少，造成了赤道海域水温上升。

还有专家猜测，太平洋环流速度放慢，可能与２０世纪７０年代中期以来厄尔尼诺现象越来越频繁而且持久有关[7]众所周知，太平洋的两大环流是靠赤道信风带和中纬度西风带的风力推动而形成赤道暖流和西风漂流组成的环流。

北半球的西风漂流受大陆的阻隔，表现为北太平洋暖流和北大西洋暖流，与北赤道暖流形成一个封闭的环流；由于太平洋、印度洋和大西洋在南半球彼此相连，南半球的西风漂流畅行无阻，形成开放性的西风漂流因此，南太平洋的环流速度与南极半岛的德雷克海峡海冰状况密切相关。

如果德雷克海峡被海冰封闭，南太平洋的环流速度就会大大增加近30余年来50oS以南各区域都存在着一个变暖倾向，50oS~90oS1957~1993年10年平均变化趋势为0.20oC，增温幅度大于全球平均的

0.3~0.6oC/100a其中在南极半岛地区近30余年来，尤其是近10余年来增温最为显著气温变化导致南极大陆海冰的同一趋势变化[8]根据1973年到1993年的观测资料统计分析结果，70年代中上期是多冰年代，自中后期直到。

80年代中后期是少冰年代，就平均而言，南极地区从1973年到1989年，海冰范围有一个约0.16纬度/10年的减少趋势，自80年代后期到90年代初，南极海冰面积又呈现逐渐增多的趋势，因此，1973年以来南极海冰总体平均仍为微弱的减少趋势。

其中，别林斯高晋海和南极半岛两侧海域海冰面积峰值在1977~1978年以后，直到1994年都是少冰时期，只在1987年前后海冰有短暂的少量增多(见图1)[8]显然，环南极大陆（特别是德雷克海峡）海冰从70

年代以后减少与太平洋环流速度减慢有很好的对应关系。这种对应关系与地球气候变动历史相一致[1~4]。105km2

图2 南极大陆海冰净冰面积指数历年月平均距平累计变化趋势[8]从图2中可以看到，南极半岛海冰变化在1973~1994年5月期间是一个大的单峰期，最高峰期在1980年3月，比其它地区滞后4~5年，最低谷值在

1994年5月，比其它三个区滞后6~7年[8]以此速度计算，南极半岛海冰将在2000年以后开始增加[2]事实上，自1980年南极半岛海冰高峰期结束以来，伴随全球迅速变暖和南极半岛海冰的减少，1982-1983。

年和1997-1998年发生了20世纪最强的两次厄尔尼诺事件这表明全球变暖加剧厄尔尼诺现象的原因是南极半岛海冰的减少，打开了德雷克海峡的海冰气候开关120oW~60oW南极海冰，即东南太平洋的海冰，主周期为。

120个月，次周期分别为48、26.7和20个月全南极海冰主周期为60个月，次周期为21个月南印度洋范围(0oE ~120oE)和东南太平洋范围的南极海冰的变化主周期分别是80个月和120个月，但都有显著的。

48个月的次周期这个周期与赤道中东太平洋的海温变化周期大致相同[8-9]因为环南极海冰变化和太平洋海温都具有准两年周期[8-10]，所以厄尔尼诺热事件和拉尼娜冷事件应该与海冰变化引起的赤道海洋表面温度两年周期变化一一对应。

厄尔尼诺事件一定发生日食-厄尔尼诺系数极大值之后的海温暖年内，它可以解释日食与El Nino之间存在12—24个月的位相差[11]这种对应关系表明，南极半岛海冰的增减是太平洋环流速度增加与减慢的原因它与秘鲁寒流的增强与减弱一一对应。

根据海温和海冰开关的准两年周期和日食-厄尔尼诺系数理论，我们在2003年指出，2004年的日食-厄尔尼诺系数为8.5，使弱厄尔尼诺发生在海温暖年的2004年或2006年，2005年日食-厄尔尼诺负累计系数

-5将使拉尼娜现象在海温冷年的2007年发生，而日食-厄尔尼诺系数为12的2008年海温暖年将发生强厄尔尼诺事件[2, 3]2006年的厄尔尼诺事件预测和2007年的拉尼娜事件预测已经得到证实全球变暖加剧厄尔尼诺现象的原因是南极半岛海冰的减少，打开了德雷克海峡的海冰气候开关。

[2, 3, 12-13]南极半岛海冰的增加，关闭了德雷克海峡的海冰气候开关，导致强拉尼娜事件频发，将使极端冷事件高发1973-1980年南极半岛海冰的增加导致20世纪70年代的变冷时期的发生全球变暖间断。

16年与与南极半岛海冰在2000年以后开始增加有关[2, 14]关注南极半岛海冰变化趋势：变暖还是变冷的关键参考文献      1.Frakes, L. A., Climates throughoutgeologic time. Elsevier Scientific Publishing Company[M], Amsterdam—Oxford—New York,1979. 182, 192, 200, 223, 315.。

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见：周秀骥，陆龙骅主编，南极与全球气候环境相互作用和影响的研究[C]. 北京：气象出版社，1996：385~39210.王在文, 李晓东.2002, 太平洋海温演变的时空结构. 北京大学学报(自然科学版。

), 38(2): 350~357.11.林振山, 赵佩章,赵文桐. 1999, 日食-厄尔尼诺系数及其应用. 地球物理学报, 42（6）:732－73812.杨学祥. 2002, 厄尔尼诺现象的构造基础与激发因素. 西北地震学报, 

24（4）：367-37013.杨冬红，杨学祥澳大利亚夏季大雪与南极海冰三个气候开关地球物理学进展2007，22（5）：1680-168514.杨学祥自然杂志：解密全球变暖间断最大谜团2014-1-24 。

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