拉尼娜：凜冬將至，I’ll be back

出品：科普博覽

作者：半懶不懶（中國科學(xué)院大氣物理研究所）

監(jiān)制：中國科普博覽

2024年6月,厄爾尼諾（El Ni?o Phenomenon，，在西班牙語中是“小男孩”的意思）才剛剛退出舞臺，9月，世界氣象組織（WMO）就表示拉尼娜（La Ni?a，在西班牙語中是“小女孩”的意思）已經(jīng)蓄勢待發(fā)，準備在秋季“返場”了。

目前，美國氣候中心發(fā)出的預(yù)警認為,2024年9月至11月期間，拉尼娜出現(xiàn)的可能性為71%，可能是一個較弱的事件。

ENSO發(fā)生概率預(yù)測

（圖片來源：NOAA）

許多人誤以為拉尼娜的出現(xiàn)，意味著讓我國冬天變得更冷，甚至帶來更多的超強寒潮。但拉尼娜和冷冬可不能劃等號，它的影響甚至有點“復(fù)雜”。接下來，就讓我們一起解開拉尼娜的“神秘面紗”！

拉尼娜：是的，我是冷酷女孩
對不少人來說，厄爾尼諾和拉尼娜的大名已經(jīng)“如雷貫耳”——特別是近些年，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(jiān)測區(qū)域的觀測和預(yù)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，但二者有著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(xiàn)大范圍偏冷，且強度和持續(xù)時間達到一定條件的現(xiàn)象，氣象上一般稱之為“冷位相”。

厄爾尼諾與之相反，對應(yīng)著赤道中、東太平洋海表溫度異常出現(xiàn)大范圍偏暖，氣象上一般稱之為“暖位相”。需要注意的是，拉尼娜發(fā)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(fēng)的牽制。

當偏東的信風(fēng)增強時，太平洋東部洋面上溫暖的海水被更多的吹向西部，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著深海魚群上翻，使得太平洋東部的海表溫度降至正常水平以下，厄瓜多爾和秘魯北部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，濕熱的空氣為這里對流的發(fā)展提供能量，也助長了臺風(fēng)和熱帶風(fēng)暴的發(fā)生和發(fā)展

厄爾尼諾和拉尼娜對應(yīng)的海洋-大氣環(huán)流形勢

（圖片來源：NOAA）

**厄爾尼諾和拉尼娜愛唱“二人轉(zhuǎn)”——一次較強厄爾尼諾后，拉尼娜很可能會出現(xiàn)。**例如，1997-1998年、1972-1973年和2009-2010年后拉尼娜都趕到了現(xiàn)場；但也并不絕對——例如1991-1992年和2002-2003年。厄爾尼諾事件結(jié)束后，海洋會伴隨一段時間的“中性”狀態(tài)（既非厄爾尼諾也非拉尼娜），再慢慢過渡到下一個階段。

要確定厄爾尼諾發(fā)生后，拉尼娜到底會不會悄然而至，還得回到海洋來看。目前主要運用Ni?o 3.4指數(shù)判定，它是指170°W-120°W和5°S-5°N范圍內(nèi)的海溫異常。對我國而言，連續(xù)5個月的Ni?o 3.4區(qū)海溫指數(shù)的3個月滑動平均值≤-0.5℃定義為一次拉尼娜事件。

熱帶太平洋Ni?o3.4地區(qū)自1950年以來所有強El Ni?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）

厄爾尼諾通常不規(guī)律地發(fā)生，大約每兩到七年發(fā)生一次，通常在一年內(nèi)迅速成熟并衰減。拉尼娜的強度通常比厄爾尼諾弱，但持續(xù)時間更長，通常能達到約9-12個月，有些甚至持續(xù)兩年以上(也就是所謂的多年期)。2020-2023年就發(fā)生了本世紀首次“三重”拉尼娜事件，而上一次出現(xiàn)已經(jīng)是20世紀90年代末的事了。

“小女孩“的威力，到底有多大？

這么多競爭對手，為何他們倆需要“特別”關(guān)注？

**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(tǒng)中最強的年際變異信號，影響自然不容小覷。

在全球范圍內(nèi)，多年來與拉尼娜有關(guān)的極端災(zāi)害造成了巨大的人員和經(jīng)濟損失，其中包括美國西南部的嚴重干旱、熱浪和野火，澳大利亞、孟加拉國、中國和委內(nèi)瑞拉的毀滅性洪水以及致命的颶風(fēng)。

多年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(fā)了持續(xù)的洪澇，在美國南部、赤道非洲、印度和中國東南部引發(fā)了極端的干旱。

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(fā)生的當年秋季，北方降水易偏多，出現(xiàn)秋汛的可能性大，如1974、1984和2000年發(fā)生的拉尼娜事件，都造成了當年秋季黃河和淮河流域降水偏多；而在其發(fā)生的當年冬季，氣溫容易偏低，出現(xiàn)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(fā)生大范圍低溫雨雪冰凍災(zāi)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，內(nèi)蒙古多地更是遭遇了有歷史氣象記錄以來的最強暴風(fēng)雪，有超過11.8億人口和90%的地區(qū)（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：中央氣象臺）

跟咱們“飯碗”更直接相關(guān)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(chǎn)產(chǎn)生重大影響，并具有區(qū)域差異。

厄爾尼諾事件影響了全球至少四分之一的農(nóng)作物產(chǎn)量，包括小麥、玉米、水稻、大豆和高粱。由于大豆產(chǎn)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(yīng)，因此厄爾尼諾的出現(xiàn)往往帶來全球大豆產(chǎn)量的迅速增加。

厄爾尼諾對主要商品作物的預(yù)計影響，該地圖是基于對1961年至2020年歷史作物產(chǎn)量和氣候數(shù)據(jù)的分析

（圖片來源：NOAA）

而受拉尼娜影響，在氣溫較低的地區(qū)，農(nóng)作物的生長周期會延長，可能導(dǎo)致產(chǎn)量下降；而氣溫較高的地區(qū)，農(nóng)作物的生長周期會縮短，但也可能導(dǎo)致病蟲害的滋生和蔓延。對中國，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(chǎn)力的凈影響總體可能是積極的。

正是由于兩者與經(jīng)濟生產(chǎn)息息相關(guān)，關(guān)于兩者的變化預(yù)測也是投資界的一個火熱議題。

拉尼娜對四種作物產(chǎn)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(guān)注的是，這個即將到來的拉尼娜，究竟會不會帶來一個更冷的冬天呢？

正如開頭所總結(jié)的那樣，拉尼娜與冷冬不能直接畫等號，兩者是充分非必要的關(guān)系。

我國冬季究竟是偏冷還是偏暖，與東亞冬季風(fēng)強度密切相關(guān)，除拉尼娜外，北極海冰、歐亞積雪以及大氣環(huán)流系統(tǒng)內(nèi)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為顯著偏低（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，1986年以來拉尼娜事件當年冬季氣溫偏高也時有發(fā)生。

不過從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，出現(xiàn)拉尼娜事件以后，我國冬季偏冷的概率確實更大一些。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的準確預(yù)測到底有多難？

ENSO是海洋-大氣系統(tǒng)的一部分，就像所有我們熟悉的天氣現(xiàn)象一樣，它在全球的天氣和氣候變化中扮演著自己的角色。那么這是否意味著我們也可以準確地預(yù)測出ENSO的變化，從而提前更好地預(yù)測洪水和干旱等極端氣候事件的可能性，為我們減少損失成本？

從根本上說，ENSO是一種海洋的不穩(wěn)定性，這意味著它是一種從背景狀態(tài)獲得能量的波動。雖然我們已經(jīng)較為清楚天氣系統(tǒng)在短時間內(nèi)(比如一天左右)會如何變化，但一旦我們拉長預(yù)測時間，結(jié)果就變得不是那么可信了。一個簡單的例子是，我們可以根據(jù)一個小孩今年的身高大概推測明年的身高，但很難推測6年后他能長多高。

因為在逐年往后推測的過程中，每一步都會產(chǎn)生誤差，而隨著誤差不斷積累，就會產(chǎn)生蝴蝶效應(yīng)：對第一步推測的小小不同，可能導(dǎo)致最后截然不同的結(jié)果。當然，如果你要知道的僅僅是6年級的學(xué)生平均身高，難度就大大降低了。這就是為什么氣象學(xué)家老說，天氣和氣候模型有多準確取決于你想要多遠的預(yù)測結(jié)果和多少的細節(jié)。

由于ENSO預(yù)測太重要了，目前，國內(nèi)外許多機構(gòu)和團隊都發(fā)展了自己的動力學(xué)和統(tǒng)計模型（包括AI模型），嘗試對ENSO進行實時滾動預(yù)測。但每個模型的預(yù)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(yù)報準確率也并不穩(wěn)定。

總的來說，海洋-大氣相互作用實在是太復(fù)雜了，ENSO依然隱含著很強的不可預(yù)測性。

目前主流的ENSO預(yù)測模型及結(jié)果對比

（圖片來源：美國哥倫比亞大學(xué)國際氣候研究所IRI）

未來會是更加頻繁的拉尼娜嗎？

值得注意的是，拉尼娜不算是大概率事件。在過去的100年里總共發(fā)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確發(fā)生得越來越頻繁了：自21世紀初以來，已經(jīng)發(fā)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(yīng)著更強的海溫異常，往往會對全球氣候、環(huán)境及經(jīng)濟社會帶來持續(xù)性和疊加性的破壞影響，并顯著提高極端天氣災(zāi)害的發(fā)生風(fēng)險。

Ni?o 3.4海溫異常的時間演化。拉尼娜年的定義是低于正常值(< - 0.5°C) Ni?o 3.4指數(shù)，指數(shù)區(qū)域(5°S-5°N, 120-170°W)的海溫距平在ONDJF的成熟期平均。

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(fù)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(fēng)(m s?1)距平。

（圖片來源：參考文獻2）

觀測事實已經(jīng)揭示了目前多年期拉尼娜事件的加速趨勢。

根據(jù)部分研究表明，未來拉尼娜現(xiàn)象連續(xù)頻率可能增加，且數(shù)量隨著溫室氣體排放強度的增加而增加。范圍從低排放情景下的19±11%增加到高排放情景下的33±13%。這也意味著，在已發(fā)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(xiàn)。

多年拉尼娜現(xiàn)象頻率的預(yù)估增加。

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(xiàn)象數(shù)(100年事件數(shù))的比較(垂直線左側(cè))。

b，多年演變的拉尼娜事件(每100年發(fā)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(xiàn)象在不同情況下出現(xiàn)的比例(百分比)(見x軸上的字母和底部的相應(yīng)描述)。

（圖片來源：參考文獻3）

前路未知，需要萬分努力

世界氣象組織(WMO)的最新報告顯示，未來五年至少有一年，全球年平均氣溫將暫時超過工業(yè)化前水平1.5°C的可能性為80%。這意味著我們離《巴黎氣候變化協(xié)定》設(shè)定的目標越來越近了，也代表著離全球應(yīng)對氣候升溫的目標越來越遠了。

2024-2028年全球溫度集合預(yù)測結(jié)果

（圖片來源：NOAA）

但厄爾尼諾和拉尼娜又實在不應(yīng)該為我們所面臨的更“糟糕”的未來負責(zé)——畢竟早在污染或全球變暖之前，他們就存在于地球的循環(huán)之中了。雖然全球變暖已經(jīng)是既定事實，但目前我們對未來氣候的變化，特別是各區(qū)域的變化依然有很大不確定性，正如科學(xué)探索的過程，咱們還有很長的路要走呢。但可以確定的是，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?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?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?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?a events to increase. Nature Clim Change 5, 100–101 (2015). https://doi.org/10.1038/nclimate2509