作者:魏科 来源:中国科学报 发布时间:2021/10/27 11:57:17
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拉尼娜来了,今年是冷冬?问题没有这么简单

 

最近不少人讨论今年是冷冬的问题,原因是今年赤道中东太平洋海温偏低,出现了拉尼娜(La Niña)现象,并且因为去年冬天也是拉尼娜,今年连续出现,所以我国温度偏低,还会冷得更严重。事实真的如此吗?

拉尼娜连续两个冬天出现,这事儿其实很常见

拉尼娜是赤道中东太平洋海温偏冷的现象,连续两年冬天出现拉尼娜现象,这种情况并不少。拉尼娜经常会在连续两个冬天出现,而厄尔尼诺现象(与拉尼娜几乎相反)则很少连续两年出现。

例如,1973/74、1974/75和1975/76连续三个冬天都是拉尼娜,1983/84和1984/85连续两个冬天也是拉尼娜,1998/99和1999/2000、2007/08和2008/09、2010/11和2011/12都是前后两个冬天是拉尼娜现象的例子。这种连续出现拉尼娜现象和赤道中东太平洋的气候态及拉尼娜现象的形成机理有关。

尽管拉尼娜和厄尔尼诺现象是热带太平洋两种位相相反的现象,但其形态并不完全相反,拉尼娜经常在连续两个冬季出现,而厄尔尼诺现象连续出现个例较少。图片来源:NOAA Climate.gov

“出现拉尼娜我国冬季气温就偏低”,气候预测真的这么简单粗暴吗?

持“出现拉尼娜现象时我国冬季温度就偏低”这种观点的人不少,甚至一些气象部门和官方媒体也这么认为,主要依据就是出现了拉尼娜现象。但这样理解我国的气候变动,是把复杂问题简单化,没有认识到我国气候的复杂性,以及短期气候预测的不确定性。

首先,我国国土面积大,横跨热带、亚热带、暖温带、中温带和寒温带,并且西部有广袤的戈壁沙漠和青藏高原地区。影响这一区域冬季气候异常的因子非常多,不光包括热带中东太平洋的海温,还包括印度洋、大西洋海温,以及我国近海的海温状况。除此之外,还受中高纬北极海冰、欧亚雪盖和陆面状况等的影响。

各个区域不同影响因子的作用有所不同,各区域的权重并不相同,因此仅用拉尼娜一点来讨论中国的气候,容易以偏概全。

仅就我国东部地区而言,南北地区的影响因子权重也不同,其中东南沿海容易受热带海洋过程影响,这包括中东太平洋海温的形态(拉尼娜或者厄尔尼诺现象)和印度洋海洋偶极子(IOD)形态。尽管在拉尼娜年份在赤道西太平洋和南海上空容易形成气旋性环流,气旋性环流的西侧产生偏北风异常,有助于东南沿海地区冷空气活动,但是基本没有完全一致的拉尼娜——每一次都有所不同,在赤道西太平洋和南海上空产生的气旋性环流的强度和形态也各有不同,不适合套用统计规律。

对于我国东部偏北地区而言,更多受中高纬度环流异常的影响,其中北极涛动(AO)是最重要的影响因子。对于中高纬度地区而言,其可预报性要低于热带地区,因为这些地区受中纬度天气过程的影响,天气过程的时间周期一般为7~10天,这些过程对于整个冬季(11月~3月,也有研究仅分析12月~2月)而言,可以看作是“噪音”部分。在一个冬季,这样的过程至少有8~10次,每次温度上下波动至少10℃,要在这种波动里识别平均气温的季节信号(~1℃),是很有挑战性的事情。

我国东部地区除了在冬季会频繁遭遇一次次的冷空气活动以外,冬季气候还表现有一定的独特性质。例如,东北—西北与南部地区温度反相变化,当东北和西北温度偏高的时候,南部地区往往温度偏低,反之当东北和西北温度偏低的时候,南部地区往往温度偏高;前冬与后冬的不一致,当前冬(11~12月)温度偏高时,后冬(2~3月)容易出现温度偏低,反之亦然。所以,不能用整体“暖冬”或者“冷冬”来讨论。

北极涛动(AO)是影响全球中高纬度地区温度的重要环流系统。图片来源:CPC

“冻死人”的去年冬天其实是暖冬,还是拉尼娜年

以备受关注的去年(2020/21)冬季为例,很多人对其记忆还是“冷得哭”“21世纪最低气温”“20年来最低温度记录”。

然而,这个冬季温度的变化像是过山车。2020年12月全国温度普遍偏高,1月初寒潮来临温度骤降,但是从1月下旬全国温度回升,2月温度骤升,迅速回暖,从华北到华南日最高温度迅速超过20℃,在河南和河北部分地区甚至最高温达到29~30℃。将整个12月~2月的冬季平均温度算下来,全国整体竟然是妥妥的暖冬(2021年3月3日中国气象局国家气候中心官宣确定)。

2020/21冬季同样是拉尼娜事件,极端寒潮事件与整个冬季偏暖并行不悖,让说冷和暖的人都找到了理由,也让说冷和暖的人也都无法完全自圆其说。

2020/2021年冬季全国平均气温及距平逐日变化,整个冬季气温有如坐上过山车,在冬季1月初出现极端寒冷天气过程,但是2月底全国温度异常偏高。图片来源:国家气候中心

国内外多个预测系统预测我国冬季可能偏暖

提前一两个月做未来1个季度的气候预测,这属于短期气候预测,或者称作季节预测。目前季节预报还是有很大挑战性的,国内外多个机构都在持续进行大量分析和预报工作,其中最重要的预报工具是S2S预报(Subseasonal-to-Seasonal Prediction)系统,即预报次季节(Subseason)到季节(season)时间内的平均状态。

根据目前国内外各个研究机构的预报,今年冬季发生拉尼娜现象基本上是板上钉钉的事情。对于东亚区域的温度而言,更多研究倾向于预报整体温度偏高。温度偏高的幅度在我国北部地区更大一些,可以达到1℃以上,而在我国南部增幅有限,基本接近正常,所以传说中的“冷冬”出现的可能性比较低。

中国科学院大气物理研究所FGOALS-s2系统的S2S预测结果,我国冬季温度整体偏暖,其中北部地区异常偏暖。图片来源:http://project.lasg.ac.cn/.

冬季生存法则:关注天气波动比冷冬暖冬更有意义

“冷冬”或者“暖冬”是对整个冬季的考量。例如,按照现在中国气象局的标准,需要考察整个冬季(12月~2月)的平均气温,确定各站相对于历史数据的偏差、冷暖的站点总数以及冷暖面积的大小。这其实是个非常学术化的概念,对公众的意义有限。

正如前文所讨论的,在冬季每次天气过程中,温度的上下幅度往往大于10℃,而冷冬和暖冬的温度异常值一般仅为0.5~1.0℃。即使最终证实冬季是冷冬,只要温度整体平稳,低温的影响就非常有限;而暖冬期间,如果出现短期几天极端寒冷的冷空气活动,像过去的2020/21暖冬里的极寒天气,其影响也会非常严重。

对于普通公众而言,与其把关注点放在今年冬天平均是“冷冬”或者“暖冬”上,不如放在应对天气波动上,随时注意天气预报和预警,避免冬季的灾害天气更为重要。而在提前一两个月准确预报会出现一次极端冷或者暖事件,这基本已经超过了目前全球的预报能力。如果某个机构和个人宣称具有这种能力,那大可打一个问号。

(作者单位:中国科学院大气物理研究所)

 
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