拉尼娜：凛冬将至，I’ll be back
2024年6月,厄尔尼诺（El Niño Phenomenon，，在西班牙语中是“小男孩”的意思）才刚刚退出舞台，9月，世界气象组织（WMO）就表示拉尼娜（La Niña，在西班牙语中是“小女孩”的意思）已经蓄势待发，准备在秋季“返场”了。
目前，美国气候中心发出的预警认为,2024年9月至11月期间，拉尼娜出现的可能性为71%，可能是一个较弱的事件。
ENSO发生概率预测
（图片来源：NOAA）
许多人误以为拉尼娜的出现，意味着让我国冬天变得更冷，甚至带来更多的超强寒潮（点击重温2022年的推文《冷吗？冷！那再 X3呢？》https://mp.weixin.qq.com/s/1OnBzm5rfCrBFfuQ0tATxA）。但拉尼娜和冷冬可不能划等号，它的影响甚至有点“复杂”。接下来，就让我们一起解开拉尼娜的“神秘面纱”！
对不少人来说，厄尔尼诺和拉尼娜的大名已经“如雷贯耳”——特别是近些年，它们俩可以说是天气新闻榜头条的种子选手。
从2024年初到2025年春季热带太平洋ENSO主要监测区域的观测和预测温度
（图片来源：NOAA）
拉尼娜和厄尔尼诺有同一个家——热带太平洋，但二者有着截然不同的性格特点。拉尼娜事件是指赤道中、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，气象上一般称之为“冷位相”。
厄尔尼诺与之相反，对应着赤道中、东太平洋海表温度异常出现大范围偏暖，气象上一般称之为“暖位相”。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。
2024年7月12日至9月9日，在赤道的热带太平洋表面下，一个比平均温度低(蓝色)的冷水池正在形成
（图片来源：NOAA）
海洋表层的运动主要受海表面风的牵制。
当偏东的信风增强时，太平洋东部洋面上温暖的海水被更多的吹向西部，致使太平洋东部比西部海平面下降，南美洲西海岸和赤道沿岸的深层冷水携带着深海鱼群上翻，使得太平洋东部的海表温度降至正常水平以下，厄瓜多尔和秘鲁北部沿海渔民也迎来了深海鱼“大丰收”；与此同时，太平洋西部海水温度偏高，气压下降，湿热的空气为这里对流的发展提供能量，也助长了台风和热带风暴的发生和发展。
厄尔尼诺和拉尼娜对应的海洋-大气环流形势
（图片来源：NOAA）
厄尔尼诺和拉尼娜爱唱“二人转”——一次较强厄尔尼诺后，拉尼娜很可能会出现。例如，1997-1998年、1972-1973年和2009-2010年后拉尼娜都赶到了现场；但也并不绝对——例如1991-1992年和2002-2003年。厄尔尼诺事件结束后，海洋会伴随一段时间的“中性”状态（既非厄尔尼诺也非拉尼娜），再慢慢过渡到下一个阶段。
要确定厄尔尼诺发生后，拉尼娜到底会不会悄然而至，还得回到海洋来看。目前主要运用Niño 3.4指数判定，它是指170°W-120°W和5°S-5°N范围内的海温异常。对我国而言，连续5个月的Niño 3.4区海温指数的3个月滑动平均值≤-0.5℃定义为一次拉尼娜事件。
热带太平洋Niño3.4地区自1950年以来所有强El Niño事件(灰线)和最近(2023-24年)事件(紫线)的2年海表温度历史
（图片来源：NOAA）
厄尔尼诺通常不规律地发生，大约每两到七年发生一次，通常在一年内迅速成熟并衰减。拉尼娜的强度通常比厄尔尼诺弱，但持续时间更长，通常能达到约9-12个月，有些甚至持续两年以上(也就是所谓的多年期)。2020-2023年就发生了本世纪首次“三重”拉尼娜事件，而上一次出现已经是20世纪90年代末的事了。
这么多竞争对手，为何他们俩需要“特别”关注？
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，多年来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。
多年拉尼娜事件更是在澳大利亚、印度尼西亚、热带南美洲和南部非洲引发了持续的洪涝，在美国南部、赤道非洲、印度和中国东南部引发了极端的干旱。
拉尼娜对全球气候的影响
（图片来源：NOAA）
对我国而言，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，如1974、1984和2000年发生的拉尼娜事件，都造成了当年秋季黄河和淮河流域降水偏多；而在其发生的当年冬季，气温容易偏低，出现冷冬的可能性较大。
2007-2008年的拉尼娜事件期间，我国南方在2008年初发生大范围低温雨雪冰冻灾害。2021-2023年的“三重”拉尼娜期间，华北在2021年冬季有60多个气象观测站最低气温突破或达到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，有超过11.8亿人口和90%的地区（包括海南）都受到了影响。
2021年1月5日至8日我国最低气温最大降幅图
（图片来源：中央气象台）
跟咱们“饭碗”更直接相关的是，通过影响天气和气候，厄尔尼诺和拉尼娜可能对全球粮食生产产生重大影响，并具有区域差异。
厄尔尼诺事件影响了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。由于大豆产地集中在美洲沿岸，厄尔尼诺的来袭时间往往与大豆生长最需要水的阶段相对应，因此厄尔尼诺的出现往往带来全球大豆产量的迅速增加。
厄尔尼诺对主要商品作物的预计影响，该地图是基于对1961年至2020年历史作物产量和气候数据的分析
（图片来源：NOAA）
而受拉尼娜影响，在气温较低的地区，农作物的生长周期会延长，可能导致产量下降；而气温较高的地区，农作物的生长周期会缩短，但也可能导致病虫害的滋生和蔓延。对中国，部分研究表明从长期来看，与厄尔尼诺事件相比，拉尼娜对粮食生产力的净影响总体可能是积极的。
正是由于两者与经济生产息息相关，关于两者的变化预测也是投资界的一个火热议题。
拉尼娜对四种作物产量的影响
（图片来源：参考文献1）
当然，我们最为关注的是，这个即将到来的拉尼娜，究竟会不会带来一个更冷的冬天呢？
正如开头所总结的那样，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，与东亚冬季风强度密切相关，除拉尼娜外，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重要作用。
1951年以来La Nina年合成
（左：气温距平百分率；右：正距平概率）
图片来源：国家气候中心
虽然1951年以来到20世纪80年代中期，拉尼娜事件当年我国冬季气温均为显著偏低（气温距常年同期偏低1℃多，1954年的冬天甚至偏低3℃多），但在全球变暖的大背景下，1986年以来拉尼娜事件当年冬季气温偏高也时有发生。
不过从统计数据来看，出现拉尼娜事件以后，我国冬季偏冷的概率确实更大一些。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，还得拭目以待。
拉尼娜年我国冬季气温距平
（图片来源：国家气候中心）
ENSO是海洋-大气系统的一部分，就像所有我们熟悉的天气现象一样，它在全球的天气和气候变化中扮演着自己的角色。那么这是否意味着我们也可以准确地预测出ENSO的变化，从而提前更好地预测洪水和干旱等极端气候事件的可能性，为我们减少损失成本？
从根本上说，ENSO是一种海洋的不稳定性，这意味着它是一种从背景状态获得能量的波动。虽然我们已经较为清楚天气系统在短时间内(比如一天左右)会如何变化，但一旦我们拉长预测时间，结果就变得不是那么可信了。一个简单的例子是，我们可以根据一个小孩今年的身高大概推测明年的身高，但很难推测6年后他能长多高。
因为在逐年往后推测的过程中，每一步都会产生误差，而随着误差不断积累，就会产生蝴蝶效应：对第一步推测的小小不同，可能导致最后截然不同的结果。当然，如果你要知道的仅仅是6年级的学生平均身高，难度就大大降低了。这就是为什么气象学家老说，天气和气候模型有多准确取决于你想要多远的预测结果和多少的细节。
由于ENSO预测太重要了，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ENSO进行实时滚动预测。但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的ENSO事件的预报准确率也并不稳定。
总的来说，海洋-大气相互作用实在是太复杂了，ENSO依然隐含着很强的不可预测性。
目前主流的ENSO预测模型及结果对比
（图片来源：美国哥伦比亚大学国际气候研究所IRI）
值得注意的是，拉尼娜不算是大概率事件。在过去的100年里总共发生了20次拉尼娜事件，其中10次为一年事件，10次为多年事件，共计33个拉尼娜年。
但多年期的拉尼娜的确发生得越来越频繁了：自21世纪初以来，已经发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。而多年期拉尼娜由于对应着更强的海温异常，往往会对全球气候、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。
Niño 3.4海温异常的时间演化。拉尼娜年的定义是低于正常值(< - 0.5°C) Niño 3.4指数，指数区域(5°S-5°N, 120-170°W)的海温距平在ONDJF的成熟期平均。
灰色条代表中性年份，蓝色阴影表示1970-2022年。b,c, 1920-2022年10个单年拉尼娜事件(b)和10个多年拉尼娜事件(c)的复合累积气候异常平均值的比较。累积距平是整个事件各年ONDJF平均距平的总和，包括陆地降水(mm月−1)、海温(°C)和850 hPa风(m s−1)距平。
（图片来源：参考文献2）
观测事实已经揭示了目前多年期拉尼娜事件的加速趋势。
根据部分研究表明，未来拉尼娜现象连续频率可能增加，且数量随着温室气体排放强度的增加而增加。范围从低排放情景下的19±11%增加到高排放情景下的33±13%。这也意味着，在已发生的多年期事件中看到的极端天气和气候可能在未来更频繁地出现。
多年拉尼娜现象频率的预估增加。
（图片来源：参考文献3）
世界气象组织(WMO)的最新报告显示，未来五年至少有一年，全球年平均气温将暂时超过工业化前水平1.5°C的可能性为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了，也代表着离全球应对气候升温的目标越来越远了。
2024-2028年全球温度集合预测结果
（图片来源：NOAA）
但厄尔尼诺和拉尼娜又实在不应该为我们所面临的更“糟糕”的未来负责——毕竟早在污染或全球变暖之前，他们就存在于地球的循环之中了。虽然全球变暖已经是既定事实，但目前我们对未来气候的变化，特别是各区域的变化依然有很大不确定性，正如科学探索的过程，咱们还有很长的路要走呢。但可以确定的是，这个冬天的故事，快要开始了。
参考文献：
出品：科普博览
作者：半懒不懒（中国科学院大气物理研究所）
监制：中国科普博览