每隔2到7年,太平洋上会有一团暖水悄悄向东滚动。它出现时,秘鲁的渔民会发现海里的鳀鱼变少了,而地球另一端的某些地方可能正在经历干旱或洪水。这团暖水有一个沿用了几百年的名字——厄尔尼诺。

它不是一个孤立的海洋现象,而是一台能把热量重新分配到全球的机器。理解它,就能理解为什么远在太平洋彼岸的天气,会和南美洲海岸的水温扯上关系。

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从渔民的观察到一个名字

早在17世纪,秘鲁的渔民就注意到一件怪事:每隔几年,大约在圣诞节前后,附近的海水会变暖,鳀鱼的捕获量随之下降。他们把这个现象叫作“El Niño”,意思是“男孩”,取自圣诞节的基督孩童。

渔民们看到的是结果,不是原因。他们不知道这片变暖的海水从哪里来,也不知道它会持续多久。但这个朴素的观察,成了后来几百年科学追问的起点。

到了20世纪初,物理学家吉尔伯特·沃克注意到了另一条线索:西太平洋上空常年是低气压和阴雨天气,东太平洋则是干燥的高气压,而这两者会周期性地对调。他记录下了这种大气压的“跷跷板”现象,但当时没人能说清它和海洋有什么关系。

真正的连接出现在1969年。气象学家雅各布·比耶克内斯把海洋和大气这两条线接了起来,指出太平洋中涌动的暖水团,最终会在全球范围内搅乱天气。从渔民的经验到科学的解释,中间隔了三百多年。

一团暖水是怎么攒出来的

要理解厄尔尼诺,得先看它在“不发作”的时候,太平洋是什么状态。

正常情况下,太阳的加热和地球的自转共同驱动着热带地区的信风,风从东向西吹,把海水推向印度尼西亚附近,在那里堆成一个“暖池”。这个暖池一边积累,一边储能。英国雷丁大学的理查德·艾伦打了个比方:它有点像一根被压紧的弹簧,等着弹出来。

弹簧总有松开的时候。每隔2到7年,自然界中一些混沌的扰动会释放这根弹簧。一阵阵西风爆发,逆着东向的信风吹,把信风拖慢,于是暖水团得以向东滚动,穿过太平洋,抬高秘鲁、哥伦比亚和厄瓜多尔沿岸的海平面。这些被称为开尔文波的信号,意味着厄尔尼诺正在路上。

接下来,一个会自我强化的循环启动了,它叫比耶克内斯反馈。

  • 暖水团压住了深层冷水的上涌,而正是这些富含营养的深层冷水,养活了秘鲁丰饶的鳀鱼渔场;
  • 冷水上不来,表层海水进一步变暖;
  • 变暖的海面加热上方空气,空气膨胀上升,气压下降;
  • 风从高气压流向低气压,气压差一变,信风被进一步削弱;
  • 更多的暖水趁机涌回东太平洋。

一个环节推着下一个环节,暖水越积越多,直到某种机制把它打断。这就是为什么厄尔尼诺一旦启动,往往能持续数月甚至更久。

热量被搬到了大气里

当暖水带横跨热带太平洋铺开时,它会把数万亿焦耳的热能释放进大气。这些能量叠加在全球变暖的背景之上,会推高全球气温。科学家因此预期,2027年可能成为有记录以来最热的一年。

但热量只是故事的一半。厄尔尼诺同时会大幅改写天气格局,让一些地方干旱、起火,让另一些地方暴雨、成灾。

要看清这件事,得先认识一个叫沃克环流的东西。

正常情况下,暖空气在暖池上方上升,带着水汽,凝结成雷暴降下雨水——这就是为什么印度尼西亚等地雨林茂密。失去水汽后的暖干空气升到对流层顶,向东西两侧散开,在东太平洋和非洲之角上空下沉,形成一圈环绕热带的空气循环,也就是沃克环流。

厄尔尼诺一来,东太平洋的变暖把上升气流的位置向东推,整个沃克环流随之移位。原本在非洲之角和东太平洋下沉的干暖空气,改在印度尼西亚和亚马逊上空下沉,助长那里的干旱和野火;而在东非上空,暖空气转为上升,降雨增多,洪水风险上升。

换句话说,同一团暖水,在不同地区扮演的角色完全相反。

为什么它不只是“局部的事”

影响还不止于热带。变暖的海水加大了热带与北太平洋之间的温差,使急流增强,给美国南部带去更多风暴和潮湿天气。在某些条件下,它也可能给英国带来风暴和降雨。

欧洲中期天气预报中心的蒂姆·斯托克代尔说,如果大气中这种深对流发生移动,它会改变局地的情况,但也会开始改变整个大气环流。他说,这就是为什么厄尔尼诺是件大事,而不只是某个局部过程。

一个17世纪秘鲁渔民凭经验命名的现象,如今被理解为海洋与大气之间的一条全球性链路。它提醒我们,地球的天气系统并不按国界划分——太平洋上一团暖水的位移,可以在几千公里外变成一场干旱,或者一场洪水。

至于这根“弹簧”下一次什么时候松开、松开后具体会落到谁头上,目前仍然是气候预测中最具挑战性的问题之一。