The Biggest El Niño in Recorded History

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学习与成果

概览

气候学家Adam Sobel在StarTalk解释厄尔尼诺的成因、Niño 3.4指数与全球影响,并讨论其与气候变化的关系。

关键点

  1. 1厄尔尼诺源于赤道太平洋东部海水变暖,通过大气遥相关影响全球天气
  2. 2常用Niño 3.4指数衡量海温异常,超过2摄氏度即被称为超级厄尔尼诺
  3. 3典型影响包括美国南部多雨、太平洋西北干旱、大西洋飓风受抑制
  4. 4本次事件海温异常约3摄氏度,可能成为有现代数据以来最强的一次
  5. 5厄尔尼诺是自然现象,人类气候变化如何影响它仍尚无定论

时间轴8 章 · 22 节

第 1 章

开场与嘉宾介绍

节目开场,主持人引出厄尔尼诺话题,并介绍气候学家Adam Sobel作为嘉宾。

1.1

节目开场与嘉宾Adam Sobel

节目开场,主持人说早该做一期厄尔尼诺的科普,并提到附近哥伦比亚大学有气候专家。嘉宾Adam Sobel到场,介绍自己专长是极端天气与气候的关系,主持人随即请他先讲最基础的问题:厄尔尼诺是什么、影响谁。

第 2 章

厄尔尼诺基本机制

本章从基础讲起,说明厄尔尼诺发生在赤道太平洋、通过海气相互作用改变全球大气环流,并解释其名称由来与冬季峰值规律。

2.1

厄尔尼诺的定义与发生区域

Adam Sobel解释厄尔尼诺是自然发生的气候现象,中心在赤道太平洋,具体在秘鲁近海和加拉帕戈斯群岛一带。那里平时深层海水上涌、海表温度偏冷、营养丰富多鱼;厄尔尼诺发生时上涌停止,表层海水变暖。

2.2

海水变暖如何改变大气环流

Sobel说明热带海表温度高的地方降雨多,因为暖湿空气上升;平时西太平洋印尼一带多雨、东侧秘鲁一带干燥。东侧变暖后降雨东移,水汽凝结释放潜热加热大气,使沃克环流上升支东移,进而重新排列全球大气环流。

2.3

全球遥相关与冬季峰值

厄尔尼诺通过遥相关影响热带以外地区,是全球性现象,但起源于热带太平洋并有其自身动力学。事件可持续约一年,常在春夏启动,振幅通常在北方冬季达到最大。

2.4

名称由来与季节规律

El Niño是西班牙语名称,指圣诞节出生的婴儿耶稣,名字由此而来。主持人插科打诨拿边境和墨西哥天气开玩笑,随后话题转向衡量厄尔尼诺严重程度的指数。

第 3 章

强度指数与本次事件

本章介绍衡量厄尔尼诺强度的Niño 3.4指数,并说明本次事件海温异常约3摄氏度、可能创现代记录。

3.1

Niño 3.4指数与海温异常测量

Sobel介绍最常用的Niño 3.4指数:在赤道太平洋东部划定特定区域,计算该区域海表温度异常,即比历史平均或比当今热带其他地区偏暖多少,后者可部分扣除全球变暖影响。该区域最能反映厄尔尼诺整体现象。

3.2

本次异常约3摄氏度或创纪录

目前Niño 3.4区域海温异常约3摄氏度,是极大的数值。超过2摄氏度即被称为超级厄尔尼诺,但2度是人为阈值,2.1与1.9度之间并无本质突变;本次预报可能成为有现代数据以来最强的一次。

第 4 章

对全球天气的影响

本章讲述厄尔尼诺的典型天气影响,并借大西洋飓风受抑说明自然变率叠加在全球变暖趋势之上,最后解释急流收缩与波动如何传递影响。

4.1

典型天气模式与大西洋飓风受抑

厄尔尼诺有较可重复的典型模式,但不决定单日天气,而是改变季节格局:美国南部包括南加州偏湿、太平洋西北偏干,大西洋飓风受抑制。主持人以此回应「说天气变糟却没飓风」的质疑,指出这正由厄尔尼诺解释。

4.2

自然变率与全球变暖的多重证据

Sobel指出全球变暖与飓风的关系复杂,并非所有风暴处处时时变糟;但在变暖趋势之上还有大量自然变率。全球变暖的证据来自许多不同科学分支,如迁徙模式、动物行为、冰川和大气,彼此独立的研究者得出相同结论。

4.3

急流收缩与中纬度波动

Sobel说大气是一个整体流体,空气分子不持护照。厄尔尼诺使急流向赤道收缩,增大飓风区风切变,这是大西洋飓风受抑的主因;急流还产生特定波动,造成洛杉矶偏湿、西雅图偏干等中纬度影响,这些波动源自热带环流变化向外传播。

第 5 章

成因与触发机制

本章解释厄尔尼诺的成因:海气耦合与正反馈机制,以及Madden-Julian Oscillation等可能的触发因素。

5.1

海气耦合与正反馈机制

厄尔尼诺是海气耦合现象,缺一不可:东冷西暖使表层风自东向西吹,风推动海水造成冷水上涌维持东侧寒冷,而寒冷又维持风,形成循环。若风减弱则下方变暖、风进一步减弱,构成正反馈。

5.2

Madden-Julian Oscillation等触发因素

触发厄尔尼诺的机制很微妙且不总已知,往往没有单一明确触发因素。有时Madden-Julian Oscillation这类事件会触发它:大片多雨区和西风向东移动,像横穿太平洋的迷你厄尔尼诺,但并非每次都如此。

第 6 章

历史记录与气候变化

从历史记录与古气候代用数据出发,讨论气候变化如何影响厄尔尼诺,以及近年强厄尔尼诺是否变多。

6.1

历史记录与古气候代用数据

讨论最早的厄尔尼诺记录:仪器记录可追溯到十九世纪,但越往前越粗略,卫星时代之后数据最好;此前有船舶记录和珊瑚等古气候代用数据,因此最早记录取决于愿意采用哪种数据。

6.2

气候变化如何影响厄尔尼诺仍不明

厄尔尼诺是自然现象,即使没有人类也会发生;人类引起的气候变化很可能影响它,但影响方式很不清楚。模型预测太平洋平均气候会越来越像厄尔尼诺,实际却相反,近几十年走向另一边,学界仍在研究其含义。

6.3

近年强厄尔尼诺是否变多

近年出现多次巨大厄尔尼诺:1997至1998年是当时世纪最大,2015至2016年相当甚至更强,本次可能超过两者。这是否是全球变暖信号,有些证据支持,但样本太小无法做统计判断,因为这类事件每隔几年才发生一次。

第 7 章

气候科学与公众信任

转向气候科学与公众信任,谈研究方法、模型预测的准确性,以及如何从趋势而非单一事件沟通气候变化。

7.1

气候科学家的研究方法

Sobel说自己过去自称理论家,如今不再这样区分,因为气候学没有实验,只能依靠观测,类似天体物理。他综合观测、理论和模型,但更偏向建模,认为模型是探索对自然理解的方式。

7.2

气候模型预测的历史准确性

谈模型预测的历史准确性:七十和八十年代Jim Hansen等人的模型对全球变暖幅度的预测与实际情况相当接近,北极升温更快、冰融化、平流层变冷等宏观预测也得到验证;但更细节的预测本就信心不足,不确定性很大。

7.3

从趋势而非单一事件谈气候变化

沟通气候变化应看趋势而非单一事件:当前是有记录以来最热的一年,过去五年是最热的五年。冰川崩塌被很多人误以为是AI视频,这类事件最接近百分之百归因于人为气候变化,但严格说没有什么是百分之百。

7.4

冰川崩塌与政治极化下的怀疑

对气候科学的怀疑很大程度上是政治极化的结果,而非人们查看科学证据后认为预测超出误差范围。Sobel不认为应换一种方式传达不确定性,也不认同人们不信是因为科学家没说清楚。

7.5

如何更好地向公众沟通

谈如何更好地向公众沟通:科学家没有受过面向公众沟通的训练,很多人需要改掉对同事讲话的方式,可以少用术语、始终做得更好;但Sobel不买账人们不信是因为没说对的说法,也不认同该一味正面或一味吓唬人。

第 8 章

结尾与太空冷知识

节目收尾致谢,并以银河在中国被称为银汉的太空冷知识作结。

8.1

节目收尾与致谢

节目收尾:主持人感谢Sobel乘地铁三站从哥伦比亚大学来到天文馆,称这是一期很好的解释节目,并宣布这是又一期关于厄尔尼诺及相关气候现象的StarTalk explainer,最后请观众继续仰望星空。

8.2

太空冷知识:银河的中国名称

太空冷知识:在中国,牛奶在成年人中不是流行饮品,所以银河不叫Milky Way,而叫银河,直译是Silver River,即银色的河。

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