2016年上半年，洪涝以及降水引发的地质灾害导致全国3402.8万人次受灾，367人因灾死亡和失踪，直接经济损失455.1亿元。灾情主要发生在中国南方，呈现出明显的“南重北轻”格局，我国南方暴雨洪涝灾害频发，南方13省份主要灾情指标占全国7成以上，因灾死亡、失踪人口占9成以上（数据来源：国家减灾网）。
从降水观测结果看，2016年上半年中国南方降水显著偏多。2015/2016年冬季（2015年12月~2016年2月），华南沿岸附近的月平均降水比同期月平均降水偏多100mm以上，华南地区广东、广西、海南三省平均的季节累计降水量高达363.2mm，较常年同期偏多162%，为1951年以来历史同期最多。2016年春季（3~5月），西南地区东部、江淮、江南、华南中东部等地月平均降水超过同期月平均降水60mm。到2016年6月份，长江中下游、江淮东部和西南中部较常年同期偏多100mm以上。很明显，2016年上半年中国南方异常偏多的降水是导致我国南方暴雨洪涝灾害频发的主要原因，但什么原因导致了南方降水异常偏多并且强降水在整个上半年一直持续发生？带着这些问题，我们专访了中国科学院院士张人禾。
张人禾，中国科学院院士，气候动力学家, 长期从事厄尔尼诺现象以及亚洲季风和中国气候变异的研究，曾任中国气象科学研究院院长和中国科学院大气物理研究所副所长。
撰文 | 李清泉（中国气象局国家气候中心）
闵庆烨（复旦大学大气科学研究院）
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厄尔尼诺是指赤道中东太平洋海面温度异常增暖现象，出现的周期为2~7年，海面温度异常升高持续几个月甚至一年左右。厄尔尼诺是年际时间尺度上气候变异的最强信号，对中国天气和气候具有重要的影响。2015/2016年发生了一次超强厄尔尼诺事件，从这次超强厄尔尼诺事件的时间演变过程来看（图1），赤道东太平洋Nino3区（90o–150oW，5oS–5oN）海面温度从2015年3月开始持续增高，到2015年11月达到峰值，海面温度异常高达2.92oC。2016年5月，海温异常降到在0oC附近(0.02oC)，2015/2016年厄尔尼诺事件结束。到2016年6月，Nino3区海面温度异常转为负值，为-0.15oC。这次超强厄尔尼诺事件导致了2015年包括中国在内的全球许多地区严重气候异常。
图1 赤道东太平洋Nino3区（90o–150oW，5oS–5oN）（红线）、热带印度洋（20°S–20°N，55°–100°E）（蓝线）和热带北大西洋（0°–20°N，30°–80°W）（黑线）海面温度异常（单位：oC）。海温资料为美国国家海洋大气局（NOAA）的OISST，气候场为1982-2010年的气候平均值
2016年上半年中国南方降水持续偏多的原因 ?
张人禾首先提到：“厄尔尼诺可以造成中国南方降水异常增多，发生在2015/2016年的超强厄尔尼诺是导致2016年上半年中国南方出现持续性强降水的主要原因。”自从1996年发现厄尔尼诺通过西北太平洋异常反气旋影响东亚气候以来，随后的大量研究证实了西北太平洋异常反气旋是厄尔尼诺影响中国气候的重要途径。在此次厄尔尼诺期间的2015/2016年冬季以及2016年春季，西北太平洋区域的菲律宾海以及南中国海上空的对流层低层，存在着明显的反气旋异常环流，同时热带西太平洋外逸长波辐射的增强表明了该处对流减弱（图2a、b）。他说，“厄尔尼诺期间伴随着热带中东太平洋海温的增高，在热带西太平洋海温降低，抑制了该处对流的发展，减弱了对流引起的凝结潜热释放对大气的加热，即对流减弱造成了对流异常冷却，所激发出的大气Rossby波响应导致在西北太平洋产生异常反气旋。与该异常反气旋相联系的中国东南沿岸的西南风异常，使得更多的水汽从热带海洋上空输送到中国南方，造成中国南方降水增多。”
在2015/2016年冬季和2016年春季，赤道东太平洋Nino3区海面温度异常的季节平均值分别达到2.46oC和0.80oC，即这两个季节都处于厄尔尼诺期间（图1），赤道东太平洋的增暖对中国气候产生了影响。但到2016年6月，Nino3区海面温度异常很弱，其值为-0.15oC，厄尔尼诺事件已经结束。那么2016年6月中国南方的强降水还与厄尔尼诺有关吗？已经结束的厄尔尼诺还会对中国气候产生影响吗？
张人禾针对这些问题谈到：“已有研究表明，厄尔尼诺对中国气候既有同期影响，也有滞后影响，如2015/2016年冬季到2016年春季的影响就是同期影响。一般来说，厄尔尼诺的峰值出现在年底左右，到次年夏季厄尔尼诺事件基本结束，2015/2016年的超强厄尔尼诺就是如此。厄尔尼诺结束后，还会对次年夏季的中国气候产生影响，这就是所谓的滞后影响。厄尔尼诺产生滞后影响的物理原因在于西北太平洋异常反气旋的持续，即发生在厄尔尼诺期间的西北太平洋异常反气旋，往往可以持续到厄尔尼诺结束后的夏季，并对次年中国夏季气候产生影响。”由图3c可看出，2016年6月西北太平洋存在着明显的反气旋环流异常，一方面加强了热带西太平洋向中国区域的水汽输送，导致了长江中下游降水增多，同时使得西太平洋副热带高压加强并西伸，导致强降水出现在长江中下游区域。
西北太平洋异常反气旋持续到厄尔尼诺结束后夏季的物理机制及其在2016年6月中国南方强降水发生中的作用 ?
张人禾谈到：“截至目前，已有研究揭示了4种与厄尔尼诺相关联的西北太平洋异常反气旋的持续机制。第一，由于厄尔尼诺期间热带西太平洋偏低的海温具有持续性，使得热带西太平洋减弱的对流持续到夏季，由此造成了西北太平洋异常反气旋一直维持到夏季。从2015/2016年冬季到2016年6月，热带西太平洋对流异常减弱一直持续（图2），说明了该机制对2016年6月长江中下游区域出现强降水的重要作用。第二，西北太平洋局地海气相互作用引起的风-蒸发-海面温度反馈机制，维持了西北太平洋异常反气旋，从而影响2016年6月中国南方的强降水。第三，在年际时间尺度上，热带印度洋海温的变化滞后于赤道东太平洋海温大约6个月左右，即在厄尔尼诺次年夏季，热带印度洋海温出现强异常偏暖。热带印度洋的增暖可以激发出大气Kelvin波响应，在西北太平洋产生反气旋涡度异常，由此对西北太平洋异常反气旋起到了维持作用。在2015/2016年厄尔尼诺期间，热带印度洋也持续增暖，到2016年3月达到最大值（0.85oC），在此之后虽然有所减弱，但到2016年6月时海面温度异常仍为0.38oC（图1），该暖海温也有利于西北太平洋异常反气旋维持到2016年6月。第四，在厄尔尼诺次年的夏季，热带北大西洋的海温也会升高，升高的热带北大西洋的海温同样会激发出大气Kelvin波响应，并在西北太平洋产生异常反气旋。从与这次厄尔尼诺相关联的热带北大西洋海面温度异常的时间演变来看，从2015年8月开始热带北大西洋海面温度出现正异常，到10月出现最大值（0.56oC），之后基本持续，到2016年6月时仍达到0.38oC（图1）。该月偏高的热带北大西洋海面温度，同样对出现在2016年6月的西北太平洋异常反气旋有重要贡献。”
图2 外逸长波辐射（OLR）（阴影，单位：W/m2）和850 hPa风场异常（矢量，单位：m/s）。（a）2015/2016年冬季（2015年12月–2016年2月）,（b）2016年春季（3–5月）,（c）2016年6月。风场资料为美国国家环境预报中心/美国国家大气科学研究中心（NCEP/NCAR）提供的再分析资料，OLR资料源于美国NOAA，气候场为1981-2010年的气候平均值
张人禾总结到：“2015/2016年的超强厄尔尼诺，是导致2016年上半年我国南方持续性强降水产生的根本原因。从2015/2016年冬季到2016年春季，超强的厄尔尼诺通过西北太平洋异常反气旋直接导致了我国南方强降水的产生。虽然到2016年夏季6月时，这次厄尔尼诺事件已经结束，但与厄尔尼诺相关联的热带西太平洋的对流异常减弱、热带印度洋和热带北大西洋海温的异常增暖，都持续到了6月份，并同时对西北太平洋异常反气旋的维持产生作用，增强了这次厄尔尼诺事件滞后影响的严重性，这些因素的共同作用是2016年6月我国南方降水出现严重异常增多的重要原因。”
张人禾进一步指出：“从历史上来看，1997/1998年曾发生过一次超强厄尔尼诺，1997/1998年冬季到1998年夏季赤道中东太平洋海温异常的演变，与这次厄尔尼诺非常相似，在此期间的中国南方降水异常也与这次厄尔尼诺期间中国南方降水异常很相像。如在1997/1998年冬季和1998年春季，西北太平洋出现异常反气旋，我国南方降水偏多；1998年夏季西太平洋副热带高压加强西伸，长江中下游降水异常偏多。这两次超强厄尔尼诺对中国降水影响的相似性，更加说明了2015/2016年的超强厄尔尼诺在2016年上半年中国降水异常形成中的重要作用。另外，2016年上半年西北太平洋无一台风生成，直至7月初才出现1号强台风尼伯特，这很可能与2015/2016超强厄尔尼诺事件有关。由于厄尔尼诺年热带西太平洋海水偏冷，以及出现在其上空异常反气旋性环流不利于台风生成。已有的研究也指出，厄尔尼诺年发生在西太平洋和南海的台风数目以及登陆中国大陆的台风数目都会偏少。”
最后，张人禾对6月以后中国夏季降水的可能情形做了展望，指出：“进入7月份以来，在7月初期我国南方强降水仍然在持续，暴雨和洪涝灾害仍然持续频发。但在中国汛期降水显著增强的年份，降水的季节内振荡往往也会增强，即降水一般会出现季节内尺度的活跃和中断。另外，从气候平均的角度来看，7月下旬左右雨带会北抬到华北。因此，7月下旬开始长江中下游的暴雨洪涝灾害很可能会有所缓解。但无论如何，由于厄尔尼诺的滞后影响，2015/2016年超强厄尔尼诺会造成长江中下游夏季降水显著增强，并伴随严重的暴雨洪涝害。”
该文将于“科学通报”2016年第24期对话栏目刊出，有兴趣的读者速来围观~
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