转载 : 厄爾尼諾現象與全球氣候

资料来源:厄爾尼諾現象與全球氣候 - 關冠華

厄爾尼諾現象與全球氣候

自從1997年的厄爾尼諾現象為世界各地帶來了異常氣候和帶來重大經濟損失後，「厄爾尼諾」這個名字自此便為人所熟悉。現在，即使有一點異常天氣，人們都不其然地把這些異常天氣的出現歸咎於厄爾尼諾現象。但姑勿論如何，厄爾尼諾現象能引致氣候異常是無庸置疑的事。所以，科學家們都密切監測厄爾尼諾現象的發生，以防止厄爾尼諾出現時會為人們帶來重大損失。而為了讓大家更了解這個近年大家常常掛在口邊的現象，這章將跟大家簡單介紹厄爾尼諾現象的本質和對氣候的影響。

厄爾尼諾現象(El Nino)的來歷

其實，厄爾尼諾這「東西」並不是近年來才突然冒出的「怪胎」，其實早於十六世紀時，南美洲秘魯人已察覺到有這個現象存在。而由於近幾十年來科學技術的進步，令科學家開始了解到原來厄爾尼諾現象不單會為秘魯帶來重大影響，還會為全球氣候和社會經濟帶來影響，所以科學家們便開始經常提及這個名詞。同時，由於1997-98年的厄爾尼諾現象所引起的災害又對全球構成廣泛破壞，影響世界經濟，再加上傳媒又大肆報導這次厄爾尼諾對世界各地所構成的影響，所以世人便逐漸了解到這個現象的存在。

早在十六七世紀，為於東太平洋的國家，秘魯，由於受到西班牙的殖民統治，所以這個家便深深受到西班牙文化的薰陶，因此國民大多操西班牙語及信奉天主教。另一方面，由於秘魯位處於太平洋海岸，因此有不少國民都依靠漁業為生。在秘魯對開的太平洋，由於有一支清涼而富營養的海水從海底湧上來(見圖二向上的箭頭)，使大量海洋浮游藻得以生長，並令漁類的繁殖十分旺盛。所以，秘魯漁民在此捕魚，他們多能獲得豐富的漁獲。而單單就這個海域而言，它便佔了世界海洋捕魚量的16%，故這區亦是世界上主要魚場之一。

但好景不常，秘魯漁民發現每隔大概三至七年，那裡原來豐富的漁獲會大大減少，而這對他們的影響可謂是災難性的—不但影響了漁民的生計，還會影響到秘魯的經濟和民生。由於這現象通常出現於聖誕節期間，因此，受濃厚宗教思想薰陶的秘魯漁民想信這個是一個神蹟—而他們則把這現象稱為「聖嬰」現象。所以，每逢聖嬰的出現，他們便會拜祭「聖嬰」，以祈求他們的漁獲早日恢復。而El Nino(厄爾尼諾)一詞是西班牙文，是「天父之子」(Christ Child)的意思。

厄爾尼諾現象的發生

其實秘魯海岸漁獲減少的原因，是因為海水溫度上升、令漁類及漁類愛吃的浮游藻(phytoplankton)不能在較暖的水溫下生存之故。於是，魚類會因缺乏食物而大量死亡，而依賴魚類維生的海鳥亦會因缺乏食物而數目大減。而在海洋學上，厄爾尼諾現象是指南美秘魯或厄瓜多爾附近海面上大約1000公里左右範圍內，海面溫度呈現增高2- 4℃的現象。 一般而言，太平洋中部及東赤道地區表面海溫（SST）是攝氏15－21度，但厄爾尼諾出現時，海水溫度則會上升攝氏2- 4度，達22℃- 26℃。雖然這個溫度差別對我們而言並不算太顯著，但卻已足夠對全球構成很大的影響。


圖一: 「聖嬰」區域。為方便觀測和監視厄爾尼諾現象的發生，科學家遂把赤道太平洋一帶劃分為四個區域，分別為Nino 1, Nino 2, Nino 3, 及Nino 4。這四個域被認定為監視海溫變化的重要區域。(圖片來源http://www.pmel.noaa.gov/toga-tao/el-nino/gif/ninomap.gif)

事實上，地球的大氣系統在很大程度上受到海水溫度所影響。每當海水溫度上升攝氏0.5度，其對上的大氣溫度便最高可增加達6℃，而這6℃的氣溫就足以引起全球大氣環流和世界廣大地區氣候異常。



圖二：沒發生厄爾尼諾時的赤道太平洋(圖片來源: http://www.fg.tp.edu.tw/~earth/learn/elnino/ensoap1.htm#)


圖二說明了在正常情況下的大氣環流。在正常情況下，由於地球由西向東自轉的關係，赤道一帶受太陽加熱的海水會因慣性關係而往赤道太平洋西部堆積。於是，太平洋西部會形成一廣闊的暖水區域，稱為暖池(warm pool)。這一廣闊的暖水區域會促使其對上的空氣便受熱上升，並形成大量降水雲團；上升的空氣更會令赤道一帶吹起一支由東向西的赤道太平洋信風，以補充該處上升的空氣；同時，這西風更會加強海水的堆積作用，並令赤道西太平洋海水比東太平洋高出不少於 20厘米。而且，由於赤道海水往西流的關係，赤道東太平洋會有一支從海底往水面流動的湧升流(upwelling)補充流走的海水。這湧升流會令不但會該區海水較冷，而且它還會把海底豐富的養份帶到水面，令該區的海洋生物得以大量繁殖。

另一邊廂，在印尼一帶上升的空氣則會在赤道東太平洋下沉，並令該區較為乾燥。因此，赤道西太平洋的降水雲則會為澳洲北部及印尼一帶帶來豐富降水，而赤道東太平洋則會缺少雨水。這經向(東西向)的大氣循環就是著名的沃克環流(Walker Circulation)。

然而，這經向的大氣循環(即東西向的大氣運動)形成了一個顯著的地理特徵：印尼一帶因充沛的雨水而形成熱帶雨林，而秘魯一帶則因空氣下沉、再加上由南極往赤道方向流動的洪堡洋流(Humboldt Current) 所帶來的冷海水令該區空氣穩定、缺少空氣的上升運動，並引致降水難於發生，令氣候乾燥。南美洲著名的亞塔卡瑪沙漠(Atacama Desert)就此形成。



圖三：厄爾尼諾時的赤道太平洋(圖片來源: http://www.fg.tp.edu.tw/~earth/learn/elnino/ensoap1b.htm)

可是，基於某些原因，這支維持暖水在赤道西太平洋堆積的信風會突然減弱。這突然減弱的信風會產生一個名為開爾文波(Kelvin Wave)的海洋波動。開爾文波是經由赤道附近由西向東吹的海面風刮起來的。原本赤道太平洋的東風會令海水在赤道西太平堆積，但西風爆發(Westerly wind burst)會將暖水推向太平洋中部，而促使當地的海水溫度上升；而且，信風的減弱會令在赤道西太平洋堆積的海水向東傾瀉，並產生開爾文波，並迫使東太平洋的斜溫層(海水溫度有明顯差別的層面)下降及令當地的海面溫度增加。於是，赤道西太平洋原先暖水的區域會往東移，並同時使整個降水區域同時向東移。由於降水區的移離，因此會引致原先擁有豐富降水的澳洲北部及印尼一帶發生乾旱，但令一方面卻又會為原先比較乾旱的南美洲西部帶來大量雨水，並令當地(秘魯及厄瓜多爾一帶)發生水災及山洪暴發。這就是厄爾尼諾現象發生的過程。

開爾文波橫越太平洋的時間約需兩個半月。當它形成時，不論季節皆會向東傳。可是，並不是每一個開爾文波都會產生厄爾尼諾現象的。

當開爾文波抵達南美洲沿岸時，它會向南和向北傳至北美洲和南美洲。同時，它也會產生一個反彈的、向西傳的羅斯貝波(Rossby Wave)。但是，羅斯貝波的傳播速度只有開爾文波的三分之一。所以，要橫渡太平洋便需九個月之久。羅斯貝波會將赤道西太平洋的斜溫層壓低，所以有人認為，羅斯貝波會令厄爾尼諾消散。