拉尼娜来了，今冬会更寒冷吗

近期我国多地开启速冷模式，“降温”登上热搜。其中，北京门头沟百花山、延庆佛爷顶在10月20日飘起了雪花，而新疆、内蒙古、黑龙江等地早在9月就迎来了降雪。大家在深秋嗅到了冬的气息，纷纷讨论冷冬是否即将到来。 关于冷冬的热议，离不开“幕后推手”拉尼娜。早在今年9月，世界气象组织就预测拉尼娜准备在秋季“返场”。许多人认为拉尼娜的出现，意味着冬天将变得更冷甚至带来超强寒潮，但拉尼娜与冷冬是否能完全画等号？它对气候变化究竟有哪些影响？今天我们就来聊聊这个话题。 进入我国的冷空气从哪儿来 冬天进入我国的冷空气是从哪儿来的？这要从冬季变冷的机制说起。 四季轮回主要是日地距离差异导致接收的地表太阳辐射发生变化，从而带来了冷热转换。从夏季到冬季，由于太阳直射点从北回归线逐渐南移到南回归线，全球热量分布发生变化。冬季北半球获得的太阳辐射减少，降温明显，北极更甚，形成了高压区。与此同时，中低纬度地区相对温暖，形成了低压区。在地转偏向力和地形的作用下，这些高压区和低压区便形成了极地涡旋。它们好比一个大冰箱，是冷空气的“预备军”。当极地涡旋减弱，低纬度气团就会挤压极地冷空气，使其大规模南下，影响我国，也就是我们常在新闻中看到的冷空气南下。 由于我国位于欧亚大陆，冷空气通常会经过西伯利亚地区，在那里进一步积累，变得更强，因此科学家称这一带为“寒潮关键区”。冷空气经寒潮关键区入侵我国，主要有4条路径。 1.西北路（中路）：冷空气经蒙古国到达我国河套附近，再南下直达长江中下游及江南地区，可引起长江以北地区偏北大风和降温，江南地区还可能伴有雨雪天气。2.东路：冷空气经蒙古国到达我国华北北部，低空的冷空气折向西南，再从黄河下游向南来到两湖盆地，常使渤海、黄海、黄河下游及长江下游出现大风、低温和连阴雨雪天气。3.西路：冷空气经我国新疆、青海、西藏高原东侧南下，对西北、西南及江南各地影响较大，但降温幅度不大。4.东路加西路：东路冷空气从河套下游南下，西路冷空气从青海东南下，两股冷空气常在黄土高原东侧，黄河、长江之间汇合，造成大范围雨雪天气。 冷空气的一次次到来，逐渐拉低气温、形成降雨，所以有“一场秋雨一场寒”的说法，直到完成秋冬季节的转换，因此一些率先遭遇冷空气的地区出现降雪并不异常。 拉尼娜为何常在厄尔尼诺后现身 关注天气新闻的人肯定对“厄尔尼诺”和“拉尼娜”这两个名字不陌生，它们俩可以说是这些年天气新闻榜头条的“种子选手”。 厄尔尼诺和拉尼娜有同一个家——热带太平洋，但二者有着截然不同的性格特点。厄尔尼诺事件是指赤道中、东太平洋海表温度异常，出现大范围偏暖的现象，气象学上一般称之为“暖位相”；拉尼娜事件与之相反，是指赤道中、东太平洋海表温度异常，出现大范围偏冷，且强度和持续时间达到一定条件的现象，被称为“冷位相”。需要注意的是，拉尼娜发生时，偏冷的不仅仅是海表面，热带太平洋的深层水也比正常情况下更冷。 有意思的是，厄尔尼诺和拉尼娜常常交替出现。1972年至1973年、1997年至1998年、2009年至2010年，拉尼娜都在厄尔尼诺后现身。当然也有例外，比如，1991年至1992年、2002年至2003年，就没有见到拉尼娜的身影。 一次厄尔尼诺事件结束后出现拉尼娜，主要原因是东南信风（指在低空从副热带高压带吹向赤道低气压带的风，年年反复稳定地出现，犹如潮汐有信，故而得名）增强，赤道暖流自东向西送去更多的暖水，使得东西两面海水的温差增大，沃克环流（赤道海洋表面因水温东西面差异而产生的一种纬圈热力环流）增强。 然而，要确定厄尔尼诺发生后拉尼娜到底会不会悄然而至，还得看海洋，目前科学家主要运用Niño3.4指数来判定。Niño3.4指数是衡量厄尔尼诺和拉尼娜现象强度的重要指标，它代表赤道太平洋东部和中部一个特定区域（170°W-120°W，5°S-5°N）的平均海温距平（即该区域海水温度与长期平均值的偏差）。当Niño3.4指数持续超过0.5℃时，表明厄尔尼诺正在发生；而当指数低于-0.5℃时，表明拉尼娜正在发生。这个指数的监测对于预测和了解气候变化模式，尤其是厄尔尼诺和拉尼娜的影响，具有重要作用。对我国而言，连续5个月Niño3.4指数的3个月滑动平均值≤-0.5℃，就被定义为一次拉尼娜事件。 厄尔尼诺的发生不规律，大约每2到7年发生一次，通常在一年内迅速成熟并衰减。拉尼娜的强度虽然比厄尔尼诺弱，但持续时间更长，通常为9个月至12个月，有时甚至能持续两年以上，也就是所谓的“多年期”。2021年至2023年就出现了本世纪首次“三重”拉尼娜事件，而上一次出现这种现象还是在20世纪90年代末期。 极端气候事件能否提前知晓 气候现象这么多，为何科学家尤为关注厄尔尼诺和拉尼娜？这是因为厄尔尼诺和拉尼娜合称为厄尔尼诺-南方涛动（简称ENSO），是地球气候系统中最强的年际变异信号，影响自然不容小觑。 在全球范围内，与拉尼娜有关的极端灾害造成了巨大的人员和经济损失，其中包括美国西南部的严重干旱、热浪和野火，澳大利亚、孟加拉国、中国和委内瑞拉的毁灭性洪水以及致命的飓风。 对我国而言，在拉尼娜发生的当年秋季，北方降水易偏多，出现秋汛的可能性大；而在拉尼娜发生的当年冬季，气温容易偏低，出现冷冬的可能性也较大。比如，2007年至2008年的拉尼娜事件期间，我国南方在2008年初发生了大范围低温雨雪冰冻灾害；2021年至2023年的“三重”拉尼娜期间，华北地区在2021年冬季有60多个气象观测站最低气温达到或突破建站以来的历史极值，内蒙古多地更是遭遇了有历史气象记录以来的最强暴风雪。 值得关注的是，厄尔尼诺和拉尼娜还可能对全球粮食生产造成重大影响。厄尔尼诺事件会影响全球至少四分之一的农作物产量，包括小麦、玉米、水稻、大豆和高粱。而受拉尼娜影响，气温较低地区的农作物生长周期会延长，可能导致产量下降；气温较高地区的农作物生长周期虽然会缩短，但可能导致病虫害的滋生和蔓延。部分研究表明，从长期来看，与厄尔尼诺相比，拉尼娜对我国粮食生产力的净影响总体可能是积极的。 前面提到，厄尔尼诺和拉尼娜合称为ENSO，是海洋-大气系统的一部分，在全球天气和气候变化中扮演着重要角色。那么，我们能否准确预测出ENSO的变化，从而提前得知洪水和干旱等极端气候事件的可能性，以减少损失呢？ 从根本上说，ENSO是海洋的一种不稳定性存在，也是一种从背景状态获得能量的波动。虽然人们已经大致搞清楚天气系统在短时间内（一天左右）会如何变化，但一旦拉长预测时间，结论就变得不那么可信了。打个比方，根据一个小孩今年的身高可大概推测其明年的身高，但很难推测6年后能长多高。因为在逐年往后推测的过程中会产生误差，随着误差不断积累，就会产生蝴蝶效应，导致结果截然不同。这就是气象学家总提到的：天气和气候模型有多准确取决于想要多远的预测结果和多少细节。 由于ENSO预测十分重要，目前国内外许多机构和团队都发展了自己的动力学和统计模型（包括AI模型），尝试对其进行实时滚动预测。但从实际情况来看，每个模型的预期技能不尽相同，有的相差甚远，甚至同一模型对不同ENSO事件的预报准确率也不稳定。 总的来看，海洋-大气相互作用实在是太复杂了，ENSO依然具有很强的不可预测性。 今年拉尼娜影响大小还需观察 公众最为关注的是，拉尼娜究竟会不会带来一个更冷的冬天？ 所谓“冷冬”“暖冬”，不是根据个人感觉或几天的异常天气来认定，而是有明确国家标准的。其 中，根 据《GB/T 33675-2017冷冬等级》，冷冬主要通过全国冬季3个月（12月至次年2月）的平均气温来定义，通过计算冬季平均气温与其常年值的差值（距平）与标准差来判断。具体来说，如果某一站点的冬季平均气温距平小于等于其标准差的-0.43倍，可定义为单站冷冬；如果冷冬站数超过区域总站数的50%，可定义为区域性冷冬；如果冷冬面积超过全国有效面积的50%，则定义为全国性冷冬。 所以，拉尼娜与冷冬不能直接画等号，两者是充分非必要的关系。我国冬季究竟是偏冷还是偏暖，与东亚冬季风的强度密切相关，除了拉尼娜之外，北极海冰、欧亚积雪以及大气环流系统内部自然变率等也起到了重要作用。 从1951年到20世纪80年代中期，拉尼娜事件当年我国冬季气温均显著偏低（气温较常年同期偏低1℃多，1954年冬天甚至偏低3℃多）。但在全球变暖的大背景下，自1986年以来，拉尼娜事件当年冬季气温偏高的情形也时有发生。不过从统计数据来看，出现拉尼娜以后，我国冬季偏冷的概率更大一些。由于今年的拉尼娜可能是一个较弱的事件，它会在多大程度上影响这个冬季的气温，还需拭目以待。 其实从全球范围来看，拉尼娜不算是大概率事件。在过去100年里，全球共发生了20次拉尼娜事件，其中10次为一年事件，10次为多年事件。但值得注意的是，多年期拉尼娜事件的确发生得越来越频繁：自21世纪初以来，全球已发生5次多年期拉尼娜事件，包括1998年至2000年、2007年至2008年、2010年至2011年、2016年至2017年、2021年至2023年。多年期拉尼娜事件由于对应着更强的海温异常，往往会给全球气候、环境及经济社会带来持续性和叠加性的破坏影响，并显著提高极端天气灾害的发生风险。 这些观测事实揭示了目前多年期拉尼娜事件的加速趋势。部分研究表明，未来拉尼娜连续发生的频率可能增加，且数量会随着温室气体排放强度的增大而增加。在已发生的多年期事件中所看到的极端天气和气候，可能在未来更频繁地出现。 世界气象组织的最新报告显示，未来5年内至少有一年的全球年平均气温将暂时超过工业化前水平1.5℃，这个可能性为80%。这意味着我们离《巴黎气候变化协定》设定的目标越来越近，也离全球应对气候升温的目标越来越远了。但厄尔尼诺和拉尼娜实在不该为人类所面临的气候困境负责——毕竟早在环境污染或全球变暖之前，它们就已存在于地球的循环之中。 总之，全球变暖已是既定事实，而未来气候特别是各区域的气候变化趋势依然有很大不确定性，对于改善全球气候大环境的努力，我们还需坚持，同时继续探索更有效的应对方式。 （作者单位：中国科学院大气物理研究所；特约科普中国合作）