回顾2014年至2016年这一超级厄尔尼诺事件的全过程,不难发现,中国、美国、日本、澳大利亚等受其影响的主要国家对其何时形成、何时结束都有自己的看法。本来,虽然国际上对厄尔尼诺/拉尼娜事件的整体认识相对一致,但在具体标准上总是存在差异。针对我国缺乏统一的厄尔尼诺/拉尼娜事件判定标准,为规范标准,促进气候业务及相关研究工作的发展,国家气候中心通过总结国内外现有厄尔尼诺/拉尼娜事件监测指标,吸收该领域最新研究成果,率先制定了厄尔尼诺/拉尼娜事件判定国家标准。

厄尔尼诺/拉尼娜现象是指热带太平洋著名的海面温度异常上升/下降的气候现象。它的名字源于西班牙语,意思是“小男孩/小女孩”。2014-2016年的超级厄尔尼诺事件具有“生命史长、累积强度大、峰值强度高”三个重要特征,是20世纪以来最强的厄尔尼诺事件之一。厄尔尼诺事件是全球气候异常变化的重要因素之一。包括中国在内的许多国家经历了严重的洪水或干旱,导致粮食产量严重减少,人民的生命和财产受到损害。国家标准《厄尔尼诺/拉尼娜事件判别方法》的制定有助于我们更好地理解这一气候现象。

科学地确定SST指数支持者

据负责编写标准文本、制定厄尔尼诺/拉尼娜事件监测指标和判别方法的项目负责人、国家气候中心气候研究开放实验室研究员任博士介绍,国际主流标准以NINO3.4区或NINO3区海面温度异常指数作为基本监测指标,设计业务计划和标准。例如,在美国,NINO3.4指数的移动平均绝对值至少连续五个月超过0.5°C。美国气候预测中心每月发布商业监测产品,这些产品在世界范围内广泛使用。

在业务上,中国气象局国家气候中心主要以NINO Z区的SST异常指数作为判断厄尔尼诺/拉尼娜事件的依据。但该指数代表了热带太平洋海温异常的总体情况,不能描述近30年来发生频率较高的两类厄尔尼诺/拉尼娜现象,不利于诊断、归因和预测。“总之,NINO Z的选择范围太广,无法详细分析厄尔尼诺/拉尼娜的东部和中部类型的差异,这种差异对于中国的气候预测非常重要。”任说。

最明显的一个例子是,长江流域的洪水年都发生在厄尔尼诺的次年,但历史上的一些弱事件在厄尔尼诺Z指数中无法监测。

区分东方型和中央型

针对NINO Z地区的这些不足,新发布的标准使用国际通用的ININO3.4来判断事件的发生、强度和持续时间,使用东方指数和中央指数来判断事件的类型。首先,ININO3.4个月移动平均绝对值达到或超过0.5℃至少5个月,判定为厄尔尼诺/拉尼娜事件;以ININO3.4满足事件判断的时间为持续时间;在事件过程中,将ININO3.4个月移动平均线绝对值达到最大值的时间和值分别定义为事件的峰值时间和峰值强度。然后,利用IEP和ICP确定事件类型:IEP绝对值达到或超过0.5℃,且在事件过程中持续至少3个月的,确定为东方事件;ICP绝对值达到或超过0.5℃并持续至少3个月的类型判定为中间事件;如果一个事件同时包含上述两种情况,并且在两种类型之间存在过渡,则事件峰的类型定义为事件主体类型,另一个为非主体类型,整个事件类型以事件主体类型为准。

有了这种考虑,在判断事件发生的同时,可以区分东部和中部事件,从而可以全面监测每一次厄尔尼诺和拉尼娜事件,几乎没有事件遗漏。

任认为,这一判断对我国气候预测具有重要意义。当东部厄尔尼诺发生时,当年秋季至次年夏季,我国东部地区出现明显的降水异常,降水异常的地区在不同季节有所变化。但在厄尔尼诺中期发生时,厄尔尼诺与我国大部分地区的关系并不显著,季节差异较大。由于新标准中的指标组可以全面监测所有厄尔尼诺/拉尼娜事件,尤其是东部事件,因此事件监测结果与中国气候异常的对应关系优于其他指标。

一方面,该标准使用INO3.4来描述厄尔尼诺/拉尼娜事件的区别、强度和持续时间,这符合国际标准;另一方面,考虑到不同类型的厄尔尼诺对中国气候的不同影响,引入了东部指数和中部指数来区分厄尔尼诺/拉尼娜的类型,以及转换和传播的特点,体现了标准的科学性和自主性。

商业适用性强

标准发布后,需要在业务中应用。这就要求标准含义明确,计算方便,操作相对简单。因此,项目组在制定标准时充分考虑了可操作性。

任认为,用ININO3.4判断事件的发生和强度,可以符合国际科研业务的主流做法,可以把握厄尔尼诺/拉尼娜发展和相变动力机制的核心区域,强化中东和太平洋海温的指示值。标准的一个主要特点是使用IEP和国际比较方案来区分东部和中部事件。通过简单的数学变换,直接利用业务监测的NINO3和NINO4的海温指标,即可得到IEP和ICP,定义简单,适合业务监测。围绕厄尔尼诺/拉尼娜事件建立的监测标准适用性好,可操作性强。

更重要的是,IEP和国际比较方案可以用来衡量两种事件对中国气候的不同影响。就我国东部夏季降水而言,中部的ICP和东部的IEP影响明显,基本相反。比如中间型会导致华北东部-西北多雨,长江流域少雨,东部型会导致华北东部-西北少雨,长江流域多雨。相比之下,NINO3.4介于东部型和中部型之间,海温异常的影响介于两种指数型影响之间,即正负影响区的幅度都明显弱于IEP和ICP。这充分表明,从气候影响的角度来看,使用IEP和国际比较方案作为监测指标来识别事件,比单独使用INO3.4更能反映中国的气候异常。

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