“狼又要来了！”近期，国家气候中心预测，今年5月将进入厄尔尼诺状态，夏秋中等及以上强度并持续至年底，但有来自欧洲中期天气预报中心（ECMWF）的模型3月发布：2026 年10月强厄尔尼诺海温异常达2.5℃的概率约为50%，超强 2.8℃的概率为22%，并有媒体渲染称：这可能是140年来最强的一次，地球或将冲击高温极限。这让人们不禁想起1997-1998年那场20世纪最强的厄尔尼诺，它给全球带来了极端天气灾害。此次预测的厄尔尼诺格外特殊：历史上绝大多数厄尔尼诺始于秋冬季，而这次提前了近半年，从5月开启。

值得庆幸的是，1997-1998年的超强厄尔尼诺是科学界提前成功预报的经典案例。1997年初，北大团队在《科学通报》上提出里程碑式预报，国内外多个科研团队通过监测海洋温度、大气环流等数据，结合耦合模型验证了事件发生，开启了厄尔尼诺精准预报的探索之路。而这一切成就，都源于对其背后地球三圈层相互作用机制的认知。

要理解厄尔尼诺为何引发全球气候异常，首先要明确地球系统的运作逻辑。地球是由多个圈层构成的有机整体，其中大气圈、水圈（主要是海洋）和固体地球是最活跃、对气候影响最大的三个圈层。正常状态下，三者相互作用、相互制约：大气环流输送水汽和热量，海洋调节大气温度，固体地球自转影响大气和海洋运动方向，共同维持气候稳定。但这种平衡并非永恒，每隔几年就会出现异常扰动，厄尔尼诺正是这种扰动在海洋中的集中表现。

很多人误以为厄尔尼诺只是“海水变暖”，实则它是三圈层协同异常的“信号”：赤道中东太平洋海温异常增暖时，大气中气流异常会导致全球降水和气温紊乱；就连固体地球自转速度（日长），也会出现精密仪器可观测的细微异常。三者联动紧密，一个圈层异常，另外两个必然随之出现位相差反应，如同精密仪器的零件偏差，会影响整个系统运转。

三个圈层中，大气圈最为活跃，其异常运动直接主导全球气候异常。大气中存在复杂的环流系统，南北半球各有四圈闭合环流，对纬度带平均会出现共八个南北剖面上的大气闭合环流，核心作用是平衡赤道与极地的温度差异。赤道接收太阳辐射最多、气温最高，极地最少、气温最低，这八个环流就像“热力传送带”，将赤道热量输送到极地，同时将极地冷空气输送到低纬度，减弱热力差异。这种由热力差异驱动的大气运动，就是“热生风”，是大气环流形成的根本原因。

在众多环流中，赤道附近两侧的哈得来环流最为活跃、强度变化最大，以英国科学家乔治·哈得来命名，他于1735年首次提出这种跨半球环流，用以解释信风形成。其运作模式为：赤道附近空气受热上升，到达热带对流层上部（约12-15公里）后，向副热带地区流动，在副热带30度附近冷却下沉，随后在近地面向赤道回流，形成闭合环流。哈得来环流是热量输送的重要载体，其强度和范围异常，会直接改变大气热量和水汽分布，引发全球各地的极端天气。

由于地球自西向东旋转，哈得来环流的气流运动并非简单南北垂直剖面上的运动，而是复杂的三维弯曲运动。赤道空气上升到高层向副热带流动时，会受地球自转偏向力影响向东偏移。这种惯性虚拟力，是地球旋转的非惯性系中，物体相对地球运动时的相对效果，并非真实存在的力。正是这种力，让高层气流到达副热带30度附近时，逐渐转变为增强的西风气流，导致该纬度带大气西风角动量异常增加。

根据角动量守恒定律，大气西风角动量增加，必然有其他圈层角动量减少，这种交换主要通过摩擦力矩和山脉力矩实现，而厄尔尼诺正是驱动这一过程的核心动力。

摩擦力矩的作用机制是：哈得来环流近地面气流向赤道回流时，受地球自转偏向力影响，赤道北侧形成东北信风，南侧形成东南信风，这些信风包含明显东风分量。当它们吹过地表时，会对固体地球产生向西的摩擦力矩，如同“刹车”减慢地球自转速度，导致固体地球角动量减少，反映在观测上就是日长轻微加长（幅度仅千分之几秒，可通过精密仪器检测）。也就是说，大气通过东风摩擦力矩，从固体地球“获取”角动量，实现自身西风角动量增加。一个形象的例子是，如果全世界的几十亿人都一齐向东走，那么大家共同的脚下摩擦力矩就会使得地球自转速度减慢。

山脉力矩的作用更直观：厄尔尼诺发生时，赤道带海温普遍升高，中东太平洋最为明显，海温升高导致海平面气压降低，形成低压中心，对应为南方涛动和北方涛动。南北美洲西侧的南北走向高大山脉，在低压中心影响下，西侧气压低于东侧，形成向西的气压差，这就是向西的山脉力矩。

两种力矩协同作用，推动大气西风角动量增加，而这部分增量正是来自固体地球角动量的减少。赤道东太平洋海温异常增暖，就像一台“热机”，为角动量交换提供动力——没有海温增暖，就不会有气压差和上述力矩，三个圈层的平衡就不会被打破。因此，厄尔尼诺可看作这种角动量交换的“燃料”，引发一系列连锁反应。

不过，地球系统存在“自我调节”的负反馈机制，能让偏离平衡的状态逐渐恢复，甚至走向相反方向。这种机制与哈得来环流和信风变化密切相关：厄尔尼诺导致大气西风角动量增加、地球自转减慢时，增强的哈得来环流会带动赤道两侧信风进一步加强。这些增强的信风，其东风分量会在海洋表面形成“上翻流”，将次表层冷水翻涌到表层。

次表层海水温度远低于表层暖水，次表层冷水上翻降温表层海水，让赤道东太平洋海温增暖现象逐渐消失。若负反馈持续作用，表层海水温度可能低于正常水平，形成与厄尔尼诺相反的拉尼娜现象（反厄尔尼诺）。“厄尔尼诺-拉尼娜”的循环交替，是地球系统维持平衡的方式，也是赤道东太平洋海温围绕平衡态振荡的表现。

厄尔尼诺引发的三圈层异常相互作用，牵涉大气科学、海洋科学和天文学等多学科，会形成复杂的多尺度天气极端和气候异常现象。厄尔尼诺只是海洋上的异常表现，固体地球自转有细微异常，大气中的异常则更为多样。哈得来环流的异常，不仅导致大气西风角动量变化，还会影响其他尺度环流，不同尺度异常气流碰撞会引发上拽力，进而导致不同地方的极端降水。

1997-1998年超强厄尔尼诺，就造成了全球不同地方上的气候异常：东南亚严重干旱，澳大利亚遭遇高温热浪，我国长江流域发生特大洪水，造成巨大生命财产损失。这让人们意识到，提前预报厄尔尼诺及其循环，对应对极端天气、保障粮食和生态安全至关重要，也得到各国政府广泛关注。

然而，厄尔尼诺预报仍面临巨大困难。理论层面，国内气象学和地球科学教科书尚未列入形成完整的三圈层相互作用动力学理论，仅十年前Springer出版的教材有相关描述。尽管各国建立了“地球系统耦合器”，科研机构研发了多种预报模型，但由于核心动力学机制未完全明确，模型预报精度有限。

根据IPCC（政府间气候变化专门委员会）研究，主流气候模型模拟厄尔尼诺时存在诸多系统误差，无法准确捕捉赤道太平洋海温梯度、热带对流异常位置，对周期和强度预测也有明显偏差，目前的预报能力仍无法满足应对极端天气和异常气候预测的需求。

此外，地球自转偏向力的本质，也是理解厄尔尼诺的关键。它并非真实存在的力，而是惯性虚拟力，仅当空气相对地面运动时才会表现出来，本质是空气质点的固有惯性运动，其雏形可追溯到138亿年前宇宙大爆炸时原始粒子的弯曲运动分量。经过45亿年演化，大气、海洋和固体地球的粒子继承了这种矢量力，虽经热力和动力强迫发生变化，但仍决定着大气和海洋运动方向，间接影响厄尔尼诺的形成发展。

回到最初的问题：140年来最强厄尔尼诺真的将至吗？国家气候中心回应称，预计今年5月进入厄尔尼诺状态，夏秋季形成中等及以上强度事件并持续至年底，但断言“140年来最强”为时过早。无论此次强度如何，它都提醒我们：地球气候系统是相互关联的整体，三圈层的细微变化，都可能引发全球不同地区的气候异常。

从1997-1998年世纪超强厄尔尼诺到如今的预测与分歧，人类对地球气候系统的探索从未停止。尽管目前预报仍有局限与不确定，但随着科研技术进步和三圈层相互作用机制研究的深入，未来我们终将更精准地掌握厄尔尼诺规律，从真实物理机理上改进国家数值预报模型，更好地应对挑战。了解相关知识，不仅能帮助我们理解极端天气成因，提升预测能力，更能让我们敬畏自然、尊重地球规律，共同守护赖以生存的蓝色家园。

内容来自：钱维宏