引言

作为年际气候变率中的最强信号，厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation，ENSO)现象很早以来就备受关注。ENSO不仅是造成全球气候异常的重要原因之一，也是导致亚洲季风异常和我国旱涝发生的关键因素。中国位于东亚季风区，东亚夏季风和冬季风的异常直接导致我国气候的异常，ENSO通过大气环流以“遥相关”的形式影响东亚季风系统的每个关键成员，并由此间接影响我国的气候(Zhang et al，1999；Wang et al, 2000；翟盘茂等，2003；陈丽娟等，2013)。当ENSO暖位相(即厄尔尼诺事件)发生时，赤道中东太平洋大气对流活动变得活跃，异常上升运动发展，而西太平洋处于高气压中，对流活动受到抑制。这种海气相互作用会直接影响热带地区气候，导致对流活跃地区如南美沿岸国家多暴雨洪涝灾害，而对流活动受到抑制的地区如印度尼西亚、澳大利亚东部等地出现干旱。如果厄尔尼诺长时间维持，还会造成热带外地区如非洲东南部和巴西东北部等地出现干旱，北美出现暖冬等。1951年以来，赤道中东太平洋共发生了14次厄尔尼诺事件，在此次事件之前的两次超强厄尔尼诺的年份(1982/1983年和1997/1998年)，全球很多地方都出现了极端干旱/洪涝灾害。例如，1983年厄尔尼诺波及全球，造成南美洲多国洪水频发，东南亚大部、印度南部、澳大利亚和新西兰等地持续干旱，1998年我国长江流域和东北松花江流域出现了特大暴雨洪涝。

2014—2016年，赤道中东太平洋又发生了一次超强厄尔尼诺事件，这次事件于2015年11月达到顶峰，12月开始逐渐衰减。从事件的峰值强度来看，这次事件超过了前两次超强事件的强度，成为1951年以来最强的厄尔尼诺事件(邵勰等，2016)。从事件的持续时间上看，截至2016年4月，这次事件已持续20个月，明显超过了1982/1983年和1997/1998年厄尔尼诺事件的持续时间(分别为14和13个月)，从而也成为持续时间最长的一次厄尔尼诺。那么，在这次厄尔尼诺事件的发展过程中，热带和副热带大气环流的响应过程如何？这次超强厄尔尼诺事件对热带及全球气候造成了怎样的影响？对我国未来春、夏季气候异常又有怎样的预示？本文将针对这些问题展开详细的分析和讨论。

1 数据和方法

本文所用到的数据有：(1) NCEP/NCAR提供的月平均风场、位势高度场、垂直速度、海平面气压等，网格点分辨率是2.5°×2.5°(Kistler et al, 2001)；(2) 美国NOAA提供的线性最优插值全球海温数据(OISST-v2)，网格点分辨率是1°×1°(Reynolds et al, 2002)；(3) 美国NOAA系列极轨卫星携带的高分辨辐射仪提供的月平均向外长波辐射(outgoing long-wave radiation，OLR)资料(Liebmann et al, 1996)；(4) 月尺度全球格点降水资料来自于降水资料研究计划CMAP(CPC Merged Analysis of Precipitation)，网格点分辨率是2.5°×2.5°(Xie et al, 1997)；(5) 中国气象局国家气象信息中心提供的两千多站降水观测资料等。

各类变量的气候平均值均为1981—2010年平均，所有距平场或异常场的计算也都相对于1981—2010年的气候平均值。文中若无特殊说明，春季为3—5月平均，夏季为6—8月平均，秋季为9—11月平均，冬季指当年12月至次年2月，例如2015年冬季为2015年12月至2016年2月平均。

西太平洋副热带高压(以下简称副高或西太副高)各特征指数的定义来自于刘芸芸等(2012)。热带印度洋全区一致海温指数(IOBW)定义为热带印度洋(20°S~20°N、40°~110°E)区域平均海温距平。Niño3.4指数定义为赤道中东太平洋(5°S~5°N、120°~170°W)区域平均海温距平。文中用流函数来反映水平风场的涡旋度，即u_ψ=-∂ψ/∂y，v_ψ=∂ψ/∂x，▽²ψ=∂v_ψ/∂x-∂u_ψ/∂y，其中ψ为流函数，u_ψ为水平纬向涡旋风，v_ψ为水平经向涡旋风。在分析厄尔尼诺和印度洋海温对春、夏季大气环流的不同影响时，用到了偏相关分析方法(Yuan et al，2012a)，即通过$ p{r_1} = \frac{{{r_{Y1}} - {r_{Y2}}{r_{12}}}}{{\sqrt {(1 - {r_{12}}^2)(1 - {r_{Y2}}^2)} }} $线性排除厄尔尼诺的影响而单独分析印度洋海温的作用。

2 厄尔尼诺对热带-副热带大气的影响

2014—2016年厄尔尼诺事件开始于2014年秋季，并于2014年冬季达到第一次峰值，强度较弱，最大海温正异常中心主要位于日界线附近(图 1a)。之后，赤道太平洋中部的异常暖海温向东移动，同时赤道东太平洋秘鲁沿岸异常暖水也开始迅速发展。此次厄尔尼诺事件在2015年发展迅速，于11月达到这个事件的峰值，Niño3.4区海温距平指数高达2.9℃，分别较另外两次超强厄尔尼诺事件的峰值(1982/1983年事件的峰值为2.8℃，1997/1998年事件的峰值为2.6℃)偏高0.1和0.3℃，也成为1951年以来最强的厄尔尼诺事件(邵勰等，2016)。

受厄尔尼诺事件异常暖海温的影响，热带地区的大气环流响应最快。赤道中东太平洋的对流活动变得活跃，而西太平洋的对流活动则受到抑制，这一特征在2015年秋季以后表现得最为显著(图 1b)。与此同时，赤道地区的纬向垂直环流圈也发生了变化，赤道中东太平洋为异常上升运动控制，而西太平洋为异常下沉运动控制(图 2)。2015年冬季赤道中东太平洋异常上升运动的强度比秋季更加偏强，表明伴随着厄尔尼诺事件发展达到顶峰，热带大气的响应特征也达到最强。

研究表明，正是由于热带太平洋海温异常所产生的对流活动异常分布，才使得ENSO事件对热带西太平洋和东亚上空的季风环流有显著影响(黄荣辉等，2002)。在厄尔尼诺年，热带西太平洋海洋性大陆上空的对流冷却使得热带大气在对流层低层产生Rossby波响应，从而在海洋性大陆以北的热带西太平洋和我国南海地区强迫出异常的反气旋环流(Zhang et al，1987; 1999；2002)，称为“菲律宾异常反气旋”(Wang et al，2000; 2002)。该反气旋环流是连接ENSO暖位相和东亚季风环流的重要“桥梁”，这也是ENSO事件影响其上游东亚副热带地区气候异常的关键物理机制。

2015年冬季，西北太平洋850 hPa风场表现出显著的流函数负距平，即反气旋性环流异常特征(图 3a)。这一特征自2014年春季就出现，但整体强度较弱，且稳定性较差。2015年夏季开始，异常反气旋强度快速发展，并伴随着厄尔尼诺事件的发展而持续增强(图 3b)，表现出了对超强厄尔尼诺事件的典型响应特征。在海平面气压场(SLP)上，异常反气旋环流会使得西北太平洋SLP正距平发展并维持，Wang等(2000)也用西北太平洋(0°~20°N、110°~140°E)平均SLP距平指数来表示菲律宾反气旋的强度。从图 4a可以看出，2015年冬季，印度洋北部至西北太平洋均为SLP正距平控制，最强中心位于日本以东的西北太平洋。从指数演变可以看出，反气旋于2014年冬季开始出现，2015年夏季至冬季持续发展加强(图 4b)。结合图 3b和图 4b，可以看出东亚副热带大气环流对此次超强厄尔尼诺事件的响应在2015年夏季至冬季表现得最为稳定和显著。

受菲律宾异常反气旋环流的影响，西太副高表现出强度偏强，西伸脊点持续偏西的特征(图略)。从副高特征指数的逐月演变可以看出，副高强度自2015年3月开始持续偏强，尽管8月副高略有减弱，但从9月至2016年1月副高强度表现出显著的上升趋势(图 5a)。尤其是2015年冬季，副高平均强度达到1980年以来最大值(图 5b)，明显超过1982和1997年同期的特征，再次反映出了超强厄尔尼诺事件对东亚副热带大气环流的显著影响。

3 厄尔尼诺对秋、冬季气候的影响

大气环流异常必然导致热带和副热带地区的气候发生相应的变化，其中热带太平洋地区的降水异常对厄尔尼诺事件响应最快。由于厄尔尼诺事件导致赤道中东太平洋对流活动发展，异常上升运动加强，从而该地区降水也较常年同期明显偏多；而赤道西太平洋对流活动受抑制，异常下沉运动发展，降水偏少。这一特征自2015年春季就出现，秋、冬季表现得更加明显(图 6)。

在东亚副热带地区，由于菲律宾异常反气旋环流的作用，西太副高偏强、偏西，相伴随的副高西侧的西南水汽输送也偏强，并在我国华南地区附近产生异常辐合，从而导致在厄尔尼诺年盛期我国华南地区降水较常年明显偏多(Zhang et al，1987; 1999；2002；Yuan et al，2012b)。2015年秋和冬季，我国长江以南大部地区降水也表现出明显偏多的特征(图 6)，尤其是2015年冬季，华南地区(广东、广西、海南三省区)平均降水量363.2 mm，较常年同期偏多1.6倍以上，也是1980年以来降水量最多的一年，而排在第二位的是1982年冬季(图 7)。由此可见，2015年秋、冬季我国南方地区降水持续异常偏多的特征正是对超强厄尔尼诺事件的典型响应。

除了在热带太平洋和东亚副热带地区，此次超强厄尔尼诺事件对全球其他地区的气候异常也产生了不同程度的影响，如：2015年冬季北美东部异常偏暖；2015年冬季巴西遭遇80年以来最严重干旱；2015年12月南美洲中部遭遇数十年来最强降雨，多国发生严重水灾；2016年3月澳大利亚墨尔本经历近160年来最炎热的3月；2016年3月泰国、越南等东南亚多国遭遇严重高温干旱等。这些地区的气候异常与典型厄尔尼诺事件盛期冬季全球气候异常的概念图非常一致(图 8)，更进一步说明此次超强厄尔尼诺事件已对全球气候产生显著影响。

4 厄尔尼诺对我国2016年春、夏季气候的影响

尽管此次超强厄尔尼诺事件正处于衰减阶段，但是它对未来春、夏季气候的影响仍不容忽视，这是因为ENSO事件对其衰减年夏季东亚夏季风和夏季降水的影响通常比其发展年的影响更为显著。研究表明，在厄尔尼诺衰减年的夏季，西太副高偏强、偏西，影响我国的西南水汽输送也偏强，而东亚夏季风偏弱，从而导致我国长江流域夏季降水易偏多(符淙斌等，1988；Huang et al, 1989；金祖辉等，1999；陈文，2002)。在历史上两次超强厄尔尼诺事件的衰减年(1983和1998年)夏季，长江流域都发生了严重的洪涝灾害。

厄尔尼诺对衰减年春、夏季东亚季风环流和降水影响的机制之一是通过西太平洋暖池和热带印度洋海温的“接力”作用。尽管此次厄尔尼诺事件正逐渐衰减，但是，西太平洋暖池和热带印度洋的海温异常仍在持续发展，它们将使得菲律宾反气旋在厄尔尼诺衰减年的春、夏季继续维持，从而在维持厄尔尼诺事件对东亚气候的影响中起到重要的“充电器”作用(Huang et al，1987；1992a；1992b；Wu et al，2004；Annamalai et al，2005；Yang et al，2007；Yuan et al，2008; 2012；Xie et al，2009)。2015年冬季，热带印度洋平均海温距平接近0.8℃，超过该区域海温距平两倍标准差，也成为1980年以来历史同期最高值(图 9)。由于印度洋海温增暖表现出对赤道中东太平洋厄尔尼诺事件的滞后响应，并通常在滞后1~2个季节达到最强(袁媛，2008；晏红明等，2012)，因此，结合动力模式对海温的预测，热带印度洋的暖海温异常还将持续，并可能在2016年春季达到最强。在线性排除厄尔尼诺影响的情况下，热带印度洋海温春、夏季的持续增暖将维持菲律宾异常反气旋，并导致热带地区500 hPa高度场持续正异常(图 10)，从而有利于西太副高持续偏强、偏西的特征。因此，此次超强厄尔尼诺事件可能导致2016年春季我国长江中下游至江南东部降水偏多，夏季我国长江流域降水偏多。

5 结论与讨论

2014—2016年，赤道中东太平洋发生的超强厄尔尼诺事件已对全球大气环流和气候异常产生了显著的影响，并将继续影响2016年春、夏季我国的气候异常。本文的分析得到以下几点结论：

(1) 此次超强厄尔尼诺事件已对热带和东亚副热带大气环流带来显著影响。热带太平洋地区的对流活动和垂直纬向环流对此次厄尔尼诺事件的响应最早。赤道中东太平洋对流活动发展，异常上升运动加强，而赤道西太平洋对流活动受抑制，异常下沉运动控制，这一特征在2015年春季显现，并在冬季达到最强。这导致赤道中东太平洋及南美洲中部降水偏多，多国甚至发生洪涝灾害；而海洋性大陆区降水偏少，东南亚多国遭遇严重高温干旱。

(2) 此次超强厄尔尼诺事件对东亚气候的影响主要遵循Rossby波物理机制：厄尔尼诺事件通过激发Rossby波列在菲律宾附近产生异常反气旋环流，并进而影响西太副高的强度和位置而影响东亚的气候异常(Zhang et al，1987；1999；2002；Wang et al，2000; 2002)。2015年夏末开始，菲律宾异常反气旋发展加强，相应的西太副高的强度也持续增强，西伸脊点持续偏西。2015年秋、冬季，我国长江以南大部地区降水偏多，多场强降水过程导致部分地区甚至出现严重“冬汛”，尤其冬季华南地区降水量达历史最高值，表现出了对超强厄尔尼诺事件的典型响应特征。与此同时，冬季西太副高强度达历史最强，冬季热带印度洋平均海温距平达历史最高，这些都反映了超强厄尔尼诺事件的重要影响。

(3) 厄尔尼诺事件的气候影响仍将持续。自2015年12月起，此次超强厄尔尼诺事件开始衰减，但是，热带印度洋暖海温异常仍在持续，这将维持菲律宾异常反气旋，并导致2016年春、夏季热带地区500 hPa高度场持续正异常，从而有利于西太副高持续偏强、偏西，东亚夏季风偏弱。此次超强厄尔尼诺事件将造成2016年春季我国长江中下游至江南地区东部降水偏多，夏季长江流域降水偏多。鉴于影响气候的因素非常复杂，需密切关注热带印度洋至太平洋地区海温的发展演变及其气候影响的可能变化，以及东亚夏季风的演变特征和欧亚中高纬大气环流的发展变化。