作者:苗妮 来源:中国科学报 发布时间:2014-4-9 12:12:22
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假若厄尔尼诺袭来……
科学家严阵以待预测本年度重大气候事件

 厄尔尼诺风波席卷南加州沿海公路后的景象。
 
今年1月,通常从东面吹来的信风在巴布亚新几内亚附近发生逆转,带来了正在酝酿的厄尔尼诺现象的第一个信号。这些信风在热带太平洋周旋后,开始将温暖的海水推向南美。现在,气候科学家和天气预测人员正处于高度戒备状态。
 
厄尔尼诺现象是指东太平洋海域海水的周期性变暖,它会提高气温,并影响全球天气。最近的一次大型厄尔尼诺事件发生在1997~1998年,导致成千上万人死亡和数百亿美元损失。15年后的今天,预测厄尔尼诺事件的发生时间和强度仍是一个棘手的问题,因为部分海洋监测系统的崩溃威胁到了气候模型的发展。
 
厄尔尼诺现象通常从北半球的夏季开始,于12月达到巅峰。由于海洋环流(可塑造天气模式)的变化已经变得很明显,因此预测模型可以在7月前完成预测厄尔尼诺强度的工作。
 
1997年,一次前所未有的厄尔尼诺事件的发生令科学家错愕不已——尽管风与海洋表面温度数据已经给了他们一些提示。当时英国雷丁市欧洲中期天气预报中心勉强发出了早期预警,因为其预测模型并未经过测试。而美国哥伦比亚大学拉蒙特-马尔蒂地球观测站科学家开发的、能最好预测早期厄尔尼诺现象的模型预测到了中性状态。美国国家海洋和大气管理局(NOAA)海洋学家Michael McPhanden说:“当时我们在预测方面还处于初级阶段,现在则更为系统性。”
 
3月6日,NOAA发布了今年第一个预测结果,估计厄尔尼诺现象在今年夏天发生的几率为50%。不过,早期推测及世界各地天气机构和研究所的预测有着大量不确定性。春天变化无常的热带风暴很容易酝酿或加强一场厄尔尼诺。
 
研究人员表示,天气预测方面真正的进步来自于将模型组合的结果与在一系列可能的气候条件下运行的每个模拟的结果进行比较。NOAA地球物理流体动力学气候建模员Gabriel Vecchi说:“将各种各样的预测相结合,往往会产生更可靠的预测。”他表示,不同预测模型的平均结果可以消除单个系统的缺陷。
 
模拟的敏感性也在增强。全球气候模型将地球分成网格,就像把电脑屏幕分成像素,并在每个单元中将气候变量(例如温度)取平均值。建模人员通过减小单元大小来提高其计算精度。例如,Vecchi的实验室将其模型从跨越200千米的网格调整为50千米的网格,从而使网格数量增加为原来的16倍。理论上,这允许驱动天气和气候的微物理过程可以更为精确地表现出来。预测人员还持续地微调着纳入环境监测数据的方式以及对大气和海洋环流之间复杂互动的展示。
 
春天的预测工作最为困难,这样的改进令基于物理过程的气候模型能为不那么复杂的统计模型助一臂之力。统计模型将当前的天气系统趋势与以往年份进行比对,并可大致估测历史重演的可能性。
 
今年几乎所有的预测都显示,在未来几个月里,一场中度到重度的厄尔尼诺事件或者中性状态会出现。没有人预测到厄尔尼诺的反相——拉尼娜现象。在拉尼娜现象中,深海上升流将冷水带到了南美太平洋海岸的水域表面。
 
未来几周里,科学家将会观察温暖的海水是否会继续跨越太平洋,进入厄尔尼诺现象可能发生的南美海域。但是在改善预测精度的努力所面临的潜在困难中,其中一个就是其海洋温度数据会越来越糟。热带大气海洋(TAO)阵列是美国资助的浮标数据采集系统,由于预算削减影响其维护,TAO已经开始停工。NOAA致力于到今年年底恢复大部分系统,但这些援助要到至关重要的厄尔尼诺现象预测结束后才能开始。科学家将被迫利用卫星观测到的海水温度和海平面的数据来补充浮标数据——浮标数据能显示温水波的深度。
 
研究显示,厄尔尼诺发生的风险很高。自1998年以来,东太平洋一直处于与拉尼娜现象有关的较冷时期。不过每15~30年,随着太平洋年代际振荡,该趋势就会逆转。美国国家大气研究中心气候学家Kevin Trenberth认为,主要的厄尔尼诺事件有助于将海洋推动到温暖的阶段。研究表明,更频繁的厄尔尼诺现象与快速的全球变暖存在联系。
 
不过这些都取决于温暖海水在接下来两个月穿过太平洋时会发生什么。Trenberth说:“系统已经作好准备。它会无法适应还是真正腾飞呢?”(苗妮)
 
《中国科学报》 (2014-04-09 第3版 国际)
 
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