世界气象组织已经在10月8日宣布,预计2026年10月至12月期间,反映厄尔尼诺的赤道中东太平洋核心区域的Niño 3.4指数(海温距平)季节平均值将达到约+3.7°C,在12月前后达到峰值,而且还预计厄尔尼诺有100%的概率将延续到2027年2月。
1950年之后世界方才建立起关于厄尔尼诺的系统性观测记录,这期间最强的厄尔尼诺Niño 3.4指数为2.8度,发生在2015—2016年和1997—1998年。2015年至2016年的厄尔尼诺在我国引发了极寒,广州城区在新中国之后第一次降雪,而1997年至1998年的厄尔尼诺引发了我国长江流域的特大大洪水,北方则出现干旱。今明两年的厄尔尼诺将创有系统性观测记录以来的最高值,与气象学家对1877—1878年厄尔尼诺的重置数据相当,当时的Niño 3.4指数重置数据在3度至4度之间,这次厄尔尼诺在世界上造成了严重的饥荒,清朝称“丁戊奇荒”,全球各地因饥荒而死亡的人口数估计超过5000万,主要出现在印度、清朝、南美和东南亚,所以这是一次臭名昭著的气候事件。
对于当代农业来说,由于大量的工业要素——包括水、电、燃料、农机、化肥、农药等被投入到了农业活动中,实现了传统农业到工业化农业的转变,让今天的农业生产更接近于是田野上的能源加工厂,旱涝以及虫害对农业活动的冲击力下降,让生产过程和产量更加可控。此时,随着超强厄尔尼诺年份的到来,最应该警惕的就不再是洪涝和干旱,而是低温,也只有低温才能对当代的工业化农业造成剧烈的破坏,才有可能形成真正的粮食危机。
一般来说,厄尔尼诺年份会给地球带来暖冬,尤其是亚洲和美洲,暖冬概率大约有80%。但还有不小的概率会造成极寒,这也是1972-1973年粮食普遍减产的深刻根源,虽然当时厄尔尼诺Niño 3.4指数只有约2.1,但由于伴随着严重的低温,以至于科学家向全球预警小冰期正在到来,造成了全球性的粮食危机。
厄尔尼诺年份之所以会形成极寒,最大的危险就来自于平流层的突然增温,这是需要十分警惕的气候现象。
从科学定义来说,平流层突然增温是低层大气产生的大规模行星波向上传播并破碎引起的,破碎的行星波沉积了动量,导致极地涡旋风向反转之后就会形成平流层突然增温。在短短几天内,被称为极地涡旋的巨大旋转气流戛然而止(然后反转),在该过程中就会出现空气的快速下沉使得极地平流层温度在数日内飙升最高可达50摄氏度。

平流层突然增温为什么给北半球带来强烈的寒潮?
想象一下冬季的极地,数月不见阳光,它向太空辐射热量,空气变得异常寒冷,然而,中纬度的空气却不那么冷,这种温差正是极地涡旋的引擎。大自然厌恶这种不平衡并试图将其抹平,但地球的自转阻碍了这一过程。其结果就会形成一个壮观的折衷:一条巨大的、旋转的气流,一个横跨整个极冠的气旋,自西向东流动。
温度与风之间的这种联系是大气科学中最优美的原理之一,被称为热成风平衡。其本质是,水平温度梯度必须由风速的垂直切变来平衡。极地相对于赤道更冷,这意味着当您向上进入平流层时,西风必须变得更强,这就形成了构成极地涡旋核心的强大高空急流。
北极涡旋的故事与南极的截然不同,源于两地的地理不同,不细说。
而行星波则是形成北极涡旋故事中的“反派角色”。
行星波只能在西风背景流中垂直传播,但风速不能过强。冬季极地涡旋强劲的西风,为这些波从对流层上升到宁静的平流层提供了一条完美的通道。
在冬季的大部分时间里,这种向上的波动只是轻轻地冲击着涡旋。但偶尔,大气条件会共同作用,产生异常强大且持续的波动事件。这些被放大的波向上涌动,当它们进入更稀薄的平流层空气中时,其振幅会增大,就像海浪在接近海滩时会变陡一样。而且就像海浪一样,当它们变得过陡时,就会破碎。这个破碎过程并不温和,它是能量和动量向极地涡旋核心灾难性的释放。
一个虚无缥缈的波如何能推翻一个包含数十亿吨空气的涡旋?答案在于一个叫做波—流相互作用的概念。当行星波向上传播并破碎时,会对涡旋施加一个力矩,使其旋转减慢并停止,这是角动量从波到平均流的直接转移。
这种强大的制动作用是突然而剧烈的,极夜急流的风速减慢、摇摆不定,然后完全停止并反向,此时“增温”开始发生。增温是动力学崩溃的结果而非原因。当风崩溃时,平衡被打破,原本在极冠上空高处旋转的空气突然下沉,产生压缩效果,这种压缩被称为绝热压缩,其力度是异常巨大的,可以导致极地平流层的温度在几天内上升多达50度。
平流层急剧升温会破坏极地涡旋原有的稳定结构,导致其减弱、扭曲、拉长甚至分裂、崩溃。原本被禁锢在北极的极寒气团失去束缚,开始向南溃散,在欧亚大陆、北美等中纬度地区形成严重的寒潮和极寒天气。这种气候事件通常在平流层增温高峰期后2到4周出现。所以,只要关注北极相关数据的变化,就可以预测极寒天气是否会到来以及在何时到来。
涡旋像一个动力学屏障,如同一个容器,隔离了寒冷的极地空气及其独特的化学成分。涡旋的崩溃就像打碎了这个容器,极寒气流开始涌出并形成极寒天气。
在平流层增温和涡旋崩溃的剧烈动力过程之后,大气进入一个恢复阶段,异常温暖的极地平流层开始将其多余的热量辐射回寒冷的太空深处。这种缓慢而持续的冷却逐渐重建了极地与中纬度之间的温差。随着温度梯度的重建,涡旋也随之重建。这个恢复过程一般都需要数周时间。涡旋崩溃与重建就形成一个循环。
厄尔尼诺与行星波之间存在着互为因果的双向耦合关系。行星波是出发、维持和终止厄尔尼诺事件的核心海洋动力机制,也是厄尔尼诺将局部热量输送到全球、扰动全球气候的桥梁。
在正常年份,信风将暖水推向西太平洋。当信风由于某种气象扰动(如西风爆发)而减弱时,原本堆积在西太平洋的暖水开始向东倒流。这种海水的重力调整会激发向东传播下沉开尔文波,开尔文波指的是发生在大气或海洋中的、迎向测绘学地形边界(例如海岸线)平衡科氏力的波动现象,开尔文波在数月内横跨太平洋抵达东岸,抑制了冷水的上翻,导致海表温度异常、进一步升高,从而触发厄尔尼诺。 反向过程就是终结厄尔尼诺,并可能推动其向拉尼娜现象转变。
厄尔尼诺发生之后,热带中东太平洋的大范围海温增暖,导致局地对流强烈发展,向大气释放巨量热源。这如同在静止的湖面投入了一块巨石,激发出地球半径级别的行星波,他们向上并向极地传播并与平流层平均流发生强烈的波—流相互作用,导致平流层异常增温、涡旋崩溃和极寒。
由于今明两年的厄尔尼诺Niño 3.4指数高达3.7,这是近代人们根本就未曾经历过的强度,而强度越高,所激发的行星波半径就更为宏大,向北极平流层输送的能量就更加强大,就可能激发平流层更加强烈的异常增温,增温维持的时间有可能更长,甚至有可能形成不止一次增温事件,所以就更可能形成极寒的冬天以及低温事件。所以,我们不应该以1950年以后的经验来看待本次厄尔尼诺,当然更不能武断地认为今年就一定是暖冬,相反,极寒和低温的概率会急剧放大,一旦明显冲击到农业产量,就等于狼来了。








