拉尼娜：凜冬將至，I’ll be back
2024年6月,厄爾尼諾（El Niño Phenomenon，，在西班牙語中是“小男孩”的意思）纔剛剛退出舞臺，9月，世界氣象組織（WMO）就表示拉尼娜（La Niña，在西班牙語中是“小女孩”的意思）已經蓄勢待發，準備在秋季“返場”了。
目前，美國氣候中心發出的預警認爲,2024年9月至11月期間，拉尼娜出現的可能性爲71%，可能是一個較弱的事件。
ENSO發生概率預測
（圖片來源：NOAA）
許多人誤以爲拉尼娜的出現，意味着讓我國冬天變得更冷，甚至帶來更多的超強寒潮（點擊重溫2022年的推文《冷嗎？冷！那再 X3呢？》https://mp.weixin.qq.com/s/1OnBzm5rfCrBFfuQ0tATxA）。但拉尼娜和冷冬可不能劃等號，它的影響甚至有點“複雜”。接下來，就讓我們一起解開拉尼娜的“神秘面紗”！
對不少人來說，厄爾尼諾和拉尼娜的大名已經“如雷貫耳”——特別是近些年，它們倆可以說是天氣新聞榜頭條的種子選手。
從2024年初到2025年春季熱帶太平洋ENSO主要監測區域的觀測和預測溫度
（圖片來源：NOAA）
拉尼娜和厄爾尼諾有同一個家——熱帶太平洋，但二者有着截然不同的性格特點。拉尼娜事件是指赤道中、東太平洋海表溫度異常出現大範圍偏冷，且強度和持續時間達到一定條件的現象，氣象上一般稱之爲“冷位相”。
厄爾尼諾與之相反，對應着赤道中、東太平洋海表溫度異常出現大範圍偏暖，氣象上一般稱之爲“暖位相”。需要注意的是，拉尼娜發生時，偏冷的不僅僅是海表面，熱帶太平洋的深層水也比正常情況下更冷。
2024年7月12日至9月9日，在赤道的熱帶太平洋表面下，一個比平均溫度低(藍色)的冷水池正在形成
（圖片來源：NOAA）
海洋表層的運動主要受海表面風的牽制。
當偏東的信風增強時，太平洋東部洋麪上溫暖的海水被更多的吹向西部，致使太平洋東部比西部海平面下降，南美洲西海岸和赤道沿岸的深層冷水攜帶着深海魚羣上翻，使得太平洋東部的海表溫度降至正常水平以下，厄瓜多爾和秘魯北部沿海漁民也迎來了深海魚“大豐收”；與此同時，太平洋西部海水溫度偏高，氣壓下降，溼熱的空氣爲這裡對流的發展提供能量，也助長了颱風和熱帶風暴的發生和發展。
厄爾尼諾和拉尼娜對應的海洋-大氣環流形勢
（圖片來源：NOAA）
厄爾尼諾和拉尼娜愛唱“二人轉”——一次較強厄爾尼諾後，拉尼娜很可能會出現。例如，1997-1998年、1972-1973年和2009-2010年後拉尼娜都趕到了現場；但也並不絕對——例如1991-1992年和2002-2003年。厄爾尼諾事件結束後，海洋會伴隨一段時間的“中性”狀態（既非厄爾尼諾也非拉尼娜），再慢慢過渡到下一個階段。
要確定厄爾尼諾發生後，拉尼娜到底會不會悄然而至，還得回到海洋來看。目前主要運用Niño 3.4指數判定，它是指170°W-120°W和5°S-5°N範圍內的海溫異常。對我國而言，連續5個月的Niño 3.4區海溫指數的3個月滑動平均值≤-0.5℃定義爲一次拉尼娜事件。
熱帶太平洋Niño3.4地區自1950年以來所有強El Niño事件(灰線)和最近(2023-24年)事件(紫線)的2年海表溫度歷史
（圖片來源：NOAA）
厄爾尼諾通常不規律地發生，大約每兩到七年發生一次，通常在一年內迅速成熟並衰減。拉尼娜的強度通常比厄爾尼諾弱，但持續時間更長，通常能達到約9-12個月，有些甚至持續兩年以上(也就是所謂的多年期)。2020-2023年就發生了本世紀首次“三重”拉尼娜事件，而上一次出現已經是20世紀90年代末的事了。
這麼多競爭對手，爲何他們倆需要“特別”關注？
這是因爲厄爾尼諾和拉尼娜（合稱爲厄爾尼諾-南方濤動，簡稱ENSO）是地球氣候系統中最強的年際變異信號，影響自然不容小覷。
在全球範圍內，多年來與拉尼娜有關的極端災害造成了巨大的人員和經濟損失，其中包括美國西南部的嚴重乾旱、熱浪和野火，澳大利亞、孟加拉國、中國和委內瑞拉的毀滅性洪水以及致命的颶風。
多年拉尼娜事件更是在澳大利亞、印度尼西亞、熱帶南美洲和南部非洲引發了持續的洪澇，在美國南部、赤道非洲、印度和中國東南部引發了極端的乾旱。
拉尼娜對全球氣候的影響
（圖片來源：NOAA）
對我國而言，拉尼娜發生的當年秋季，北方降水易偏多，出現秋汛的可能性大，如1974、1984和2000年發生的拉尼娜事件，都造成了當年秋季黃河和淮河流域降水偏多；而在其發生的當年冬季，氣溫容易偏低，出現冷冬的可能性較大。
2007-2008年的拉尼娜事件期間，我國南方在2008年初發生大範圍低溫雨雪冰凍災害。2021-2023年的“三重”拉尼娜期間，華北在2021年冬季有60多個氣象觀測站最低氣溫突破或達到建站以來的歷史極值，內蒙古多地更是遭遇了有歷史氣象記錄以來的最強暴風雪，有超過11.8億人口和90%的地區（包括海南）都受到了影響。
2021年1月5日至8日我國最低氣溫最大降幅圖
（圖片來源：中央氣象臺）
跟咱們“飯碗”更直接相關的是，通過影響天氣和氣候，厄爾尼諾和拉尼娜可能對全球糧食生產產生重大影響，並具有區域差異。
厄爾尼諾事件影響了全球至少四分之一的農作物產量，包括小麥、玉米、水稻、大豆和高粱。由於大豆產地集中在美洲沿岸，厄爾尼諾的來襲時間往往與大豆生長最需要水的階段相對應，因此厄爾尼諾的出現往往帶來全球大豆產量的迅速增加。
厄爾尼諾對主要商品作物的預計影響，該地圖是基於對1961年至2020年曆史作物產量和氣候數據的分析
（圖片來源：NOAA）
而受拉尼娜影響，在氣溫較低的地區，農作物的生長週期會延長，可能導致產量下降；而氣溫較高的地區，農作物的生長週期會縮短，但也可能導致病蟲害的滋生和蔓延。對中國，部分研究表明從長期來看，與厄爾尼諾事件相比，拉尼娜對糧食生產力的淨影響總體可能是積極的。
正是由於兩者與經濟生產息息相關，關於兩者的變化預測也是投資界的一個火熱議題。
拉尼娜對四種作物產量的影響
（圖片來源：參考文獻1）
當然，我們最爲關注的是，這個即將到來的拉尼娜，究竟會不會帶來一個更冷的冬天呢？
正如開頭所總結的那樣，拉尼娜與冷冬不能直接畫等號，兩者是充分非必要的關係。
我國冬季究竟是偏冷還是偏暖，與東亞冬季風強度密切相關，除拉尼娜外，北極海冰、歐亞積雪以及大氣環流系統內部自然變率等也起到重要作用。
1951年以來La Nina年合成
（左：氣溫距平百分率；右：正距平概率）
圖片來源：國家氣候中心
雖然1951年以來到20世紀80年代中期，拉尼娜事件當年我國冬季氣溫均爲顯著偏低（氣溫距常年同期偏低1℃多，1954年的冬天甚至偏低3℃多），但在全球變暖的大背景下，1986年以來拉尼娜事件當年冬季氣溫偏高也時有發生。
不過從統計數據來看，出現拉尼娜事件以後，我國冬季偏冷的概率確實更大一些。由於今年的拉尼娜可能是一個較弱的事件，它會在多大程度上影響這個冬季的氣溫，還得拭目以待。
拉尼娜年我國冬季氣溫距平
（圖片來源：國家氣候中心）
ENSO是海洋-大氣系統的一部分，就像所有我們熟悉的天氣現象一樣，它在全球的天氣和氣候變化中扮演着自己的角色。那麼這是否意味着我們也可以準確地預測出ENSO的變化，從而提前更好地預測洪水和乾旱等極端氣候事件的可能性，爲我們減少損失成本？
從根本上說，ENSO是一種海洋的不穩定性，這意味着它是一種從背景狀態獲得能量的波動。雖然我們已經較爲清楚天氣系統在短時間內(比如一天左右)會如何變化，但一旦我們拉長預測時間，結果就變得不是那麼可信了。一個簡單的例子是，我們可以根據一個小孩今年的身高大概推測明年的身高，但很難推測6年後他能長多高。
因爲在逐年往後推測的過程中，每一步都會產生誤差，而隨着誤差不斷積累，就會產生蝴蝶效應：對第一步推測的小小不同，可能導致最後截然不同的結果。當然，如果你要知道的僅僅是6年級的學生平均身高，難度就大大降低了。這就是爲什麼氣象學家老說，天氣和氣候模型有多準確取決於你想要多遠的預測結果和多少的細節。
由於ENSO預測太重要了，目前，國內外許多機構和團隊都發展了自己的動力學和統計模型（包括AI模型），嘗試對ENSO進行實時滾動預測。但每個模型的預期技能不盡相同，有的相差甚遠，甚至同一模型對不同的ENSO事件的預報準確率也並不穩定。
總的來說，海洋-大氣相互作用實在是太複雜了，ENSO依然隱含着很強的不可預測性。
目前主流的ENSO預測模型及結果對比
（圖片來源：美國哥倫比亞大學國際氣候研究所IRI）
值得注意的是，拉尼娜不算是大概率事件。在過去的100年裡總共發生了20次拉尼娜事件，其中10次爲一年事件，10次爲多年事件，共計33個拉尼娜年。
但多年期的拉尼娜的確發生得越來越頻繁了：自21世紀初以來，已經發生了五次多年期拉尼娜事件，包括1998-2000年、2007-2008年、2010-2011年、2016-2017年和2020-2022年。而多年期拉尼娜由於對應着更強的海溫異常，往往會對全球氣候、環境及經濟社會帶來持續性和疊加性的破壞影響，並顯著提高極端天氣災害的發生風險。
Niño 3.4海溫異常的時間演化。拉尼娜年的定義是低於正常值(< - 0.5°C) Niño 3.4指數，指數區域(5°S-5°N, 120-170°W)的海溫距平在ONDJF的成熟期平均。
灰色條代表中性年份，藍色陰影表示1970-2022年。b,c, 1920-2022年10個單年拉尼娜事件(b)和10個多年拉尼娜事件(c)的複合累積氣候異常平均值的比較。累積距平是整個事件各年ONDJF平均距平的總和，包括陸地降水(mm月−1)、海溫(°C)和850 hPa風(m s−1)距平。
（圖片來源：參考文獻2）
觀測事實已經揭示了目前多年期拉尼娜事件的加速趨勢。
根據部分研究表明，未來拉尼娜現象連續頻率可能增加，且數量隨着溫室氣體排放強度的增加而增加。範圍從低排放情景下的19±11%增加到高排放情景下的33±13%。這也意味着，在已發生的多年期事件中看到的極端天氣和氣候可能在未來更頻繁地出現。
多年拉尼娜現象頻率的預估增加。
（圖片來源：參考文獻3）
世界氣象組織(WMO)的最新報告顯示，未來五年至少有一年，全球年平均氣溫將暫時超過工業化前水平1.5°C的可能性爲80%。這意味着我們離《巴黎氣候變化協定》設定的目標越來越近了，也代表着離全球應對氣候升溫的目標越來越遠了。
2024-2028年全球溫度集合預測結果
（圖片來源：NOAA）
但厄爾尼諾和拉尼娜又實在不應該爲我們所面臨的更“糟糕”的未來負責——畢竟早在污染或全球變暖之前，他們就存在於地球的循環之中了。雖然全球變暖已經是既定事實，但目前我們對未來氣候的變化，特別是各區域的變化依然有很大不確定性，正如科學探索的過程，咱們還有很長的路要走呢。但可以確定的是，這個冬天的故事，快要開始了。
參考文獻：
出品：科普博覽
作者：半懶不懶（中國科學院大氣物理研究所）
監製：中國科普博覽