海洋-大气相互作用与ENSO

热带太平洋及其上空的大气相互作用，形成了一种耦合振荡，即厄尔尼诺-南方涛动，它每隔几年就会使地球大部分地区的气候在暖相和冷相之间摆动。

Definition

海洋-大气相互作用是指通过能量和物质交换实现的海气双向耦合；厄尔尼诺-南方涛动是热带太平洋这种相互作用的主要耦合模式，在暖态和冷态之间振荡。

Scope

本主题涵盖了海气界面热量、水分和动量的交换，热带太平洋的耦合动力学，ENSO的暖相（厄尔尼诺）和冷相（拉尼娜）以及大气压力的南方涛动，它们产生的全球遥相关，以及季节预测的基础。

Core questions

• 海洋和大气如何交换热量、水分和动量？
• 什么耦合反馈导致了厄尔尼诺-南方涛动？
• 厄尔尼诺和拉尼娜事件如何影响全球天气和气候？
• 理解海气耦合如何实现季节性气候预测？

Key theories

比耶克尼斯反馈

信风减弱使热带太平洋东部变暖，这进一步减弱了信风，这是海洋和大气之间的一种正反馈，比耶克尼斯将其确定为厄尔尼诺的引擎。

ENSO的延迟振荡器动力学

赤道海洋波浪提供了一种延迟的负反馈，逆转了变暖，因此ENSO表现为厄尔尼诺和拉尼娜状态之间的一种自持振荡。

Mechanisms

信风将暖水堆积在热带太平洋西部，并在东部驱动冷水上涌；当信风减弱时，暖水团向东扩散（厄尔尼诺），通过比耶克尼斯反馈进一步减弱信风，而赤道海洋波浪随后恢复并超调原始状态（拉尼娜），产生一种振荡，重新组织热带降雨和全球天气。

Clinical relevance

ENSO是年际气候变异的最大来源，它改变了各大洲的降雨、干旱、洪水和风暴模式，对农业、水资源、渔业和灾害风险产生重大影响；其可预测性是全球季节预报的基础。

History

比耶克尼斯1969年的论文将海洋厄尔尼诺和大气南方涛动统一为一个单一的耦合现象；1982-1983年的强事件促成了TOGA观测计划，到1990年代，耦合模型能够提前数月预测ENSO，这是气候预测的一个里程碑。

Key figures

• Jacob Bjerknes
• George Philander
• Klaus Wyrtki

Seminal works

• philander1990
• bjerknes1969

Frequently asked questions

厄尔尼诺和拉尼娜有什么区别？

厄尔尼诺是暖相，热带太平洋中东部水温异常偏高，信风减弱；而拉尼娜是冷相，太平洋东部水温偏低，信风增强；两者都会改变全球天气模式。

为什么厄尔尼诺会影响远离太平洋地区的天气？

热带太平洋降雨的变化会改变大气环流模式，这些模式会传播到全球各地，称为遥相关，影响遥远大陆的气温和降水。