最近聖嬰的新聞持續不斷~氣象類新聞幾乎都快被其占滿了

來看看目前這隻醞釀中的聖嬰~


國際間各氣象單位普遍認為,這次醞釀中的ENSO事件
有相當大的可能達到中度以上水平,部分學者更認為有機會挑戰1997年該次史上最強ENSO的機會,海溫趨勢系集預測如下所示:



對於ENSO稍有了解的話,就可以知道其實這種現象乃是包含大氣海洋之間大尺度交互作用下的正回饋機制使然
簡單來說就是

東太平洋海溫上升的暖水團東移過程+大氣中赤道環流的改變:底層東風減弱西風加強(沃克環流減弱)=
有利東太平洋海溫因東風減弱故產生海洋下沉作用而進一步增溫=東太平洋海溫又上升使大氣不更穩定產生上升運動,又加強赤道西風(沃克環流再度減弱)
....上述的正回饋事件

過去十年以來的幾次ENSO事件發展均具備上述條件,然而持續時間短且強度不突出,所以在和1997年事件相比之下,顯然缺少一些罕見的要素

而目前學界廣泛認為如1997年該次事件般的ENSO的事件所需能量,除了東太平洋海溫距平升高以外
如何維持此海溫上升趨勢,便須仰賴持續且強烈的赤道地區本身西風增強過程,也就是持續性西風爆發(WWB)
簡單來說,除了東太平洋海溫上升的過程導致沃克環流減弱有利海溫進一步上升的正回饋機制外
太平洋中部以及西部底層大氣是否本身出現強烈的西風爆發過程進一步使上述正回饋機制規模增加
便成為ENSO事件強弱的分野


來看看2014年這隻孕育中但已相當受到學界矚目的聖嬰吧:

若是有關注MJO(一種熱帶大氣30~60天的低頻震盪,型態上可以視為一組在赤道上東傳的低壓對流區)動態的板友大概可以知道
去年年底以來至今年一月初,MJO長期在西太平洋至中太平洋活動,並於一月中旬通過中太平洋,如下圖200hPa速度位距平所示
(這是一種利用高對流層輻散信號距平分布來判斷該區大氣不穩定的指標,虛線藍色區域表示輻散,有利該區大氣對流發展)
(故可用虛線藍色陰影區的分布追蹤MJO對流訊號的移動)



MJO的特性是,伴隨對流區信號的MJO正相位區通過以後,在其後方西側大氣緊接著出現會伴隨下沉穩定區域的MJO負相位區同時東移
(其實正負相位區一般是連接在一起東傳的)
負相位區域通過除帶來下沉趨勢的大氣外,也會造成通過區域近赤道區西風的增強

在此次事件後,西太平洋區分別於一月下旬及二月中旬出現兩次明顯的赤道西風爆發事件,如下圖所示:


除了第一次一月底事件大約可以推測可能與MJO事件東移有關以外,第二次事件可以說是較為意外的,目前機制尚未明白
(有一說法是指很可能與今年二月底位於北太平洋及南太平洋的兩對低壓活動造成的低緯赤道大氣西風加強有關)
透過此兩次事件可以看出西太平洋低緯西部至中部已漸漸出現西風分量,故此次MJO東移事件可說已為赤道西風爆發增強揭開了序幕

對於大氣,我們已經知道了由於MJO事件可能引發了赤道地區於今年初開始的西風爆發趨勢
那海洋呢?

接下來要講的,也是此次ENSO之所以受人矚目的部分,就是上述強烈西風爆發過程下引發的海洋波動東移趨勢

(接下來講的部分可能有些大氣或海洋背景的板友才比較了解,我盡可能說白話一些,因為這牽涉到大氣海洋的動力機制,如果看不懂歡迎提問)

對於低緯大氣盛行東風的區域,會因為地球自轉的科氏效應關係而出現表層海水向赤道外區域傳輸,並伴隨底層湧升流的趨勢
因此在盛行東風的低緯太平洋區(例如東太平洋),會看到海溫偏低並伴隨底層海水上升運動趨勢,這就是在東太平洋祕魯外海常常可以看到的"冷舌"區

如果剛好相反吹西風呢?

那麼前述因東風導致近赤道地區表層海水往赤道外區域傳輸的過程就會剛好反過來,變成
往赤道區域集中,形成海水在赤道區輻合下沉,抑制湧升流
此在盛行西風的低緯太平洋區,會看到海溫可能偏高(或不變)並一定伴隨底層海水下沉運動趨勢

此作用在海洋中會產生一種叫做"Downwelling Kelvin Wave"的海洋波動,特性是只能在近赤道區域東傳(南半球則西傳)
特徵上則伴隨上述講的海水下沉趨勢,抑制湧升流,伴隨高海溫距平,距平和波動強度成正比,簡言之就像一團暖水一樣
(在大氣中的Kelvin Wave同樣沿赤道東傳,並且會加強其經過區域的西風分量,且速度較海洋中快上許多,產生機制和赤道地區對流加熱有關,因此前述的MJO東移過程造成的西風加強事件中,因正相位對流區加熱產生出大氣中Kelvin Wave東傳過程,估計也佔有一定分量)

來看看這次西風爆發事件對於海洋中動力過程的影響吧

下圖是今年二月初至四月中太平洋赤道區域次表層海溫距平的變化:



(很噁心,對不對,我也這麼覺得,如此強烈的Kelvin Wave過程據說已和1997年該次事件前的強度相當,也難怪氣象學家如此重視這次ENSO發展)

把這張圖跟上述西風爆發的時間點做一結合,想必各位板友已經看出些端倪了
沒錯,在上述西風爆發的時間及區域,西太平洋低緯的次表層海水受西風突變增強的影響,產生了下沉運動,抑制了湧升流帶來的下沉趨勢造成高海溫距平的Kelvin Wave東傳,已經開始在東太平洋低緯區產生增溫現象,此次ENSO事件可以說已經即將出世,且目前部分海域溫度增幅已經超過2度(如下圖),估計海面下方增溫幅度達4度以上的下沉區域一旦接觸到表層,便可能有機會引發強烈的聖嬰現象,時間大約在今年夏天開始至冬季。



如果只有強烈的海洋Kelvin Wave東傳或許尚不足以造成科學家擔憂的ENSO事件,前面已經說過了,ENSO是大氣海洋交互作用下的正回饋事件
從目前海洋的趨勢看來,ENSO在今夏來襲的趨勢已無法避免,問題是在於強度會有多強,這就又要回到大氣的部分來看看低緯風場的可能變化。

目前東太平洋已經處於海溫上升的趨勢,此趨勢下西風加強沃克環流減弱的趨勢是勢在必行,至於西風加強到何種程度,則關係到此次ENSO的持續及強度,這就不能只考慮東太平洋海溫增加對大氣環流的驅動作用,如此西風加強程度有限,還必須考慮其他區域大氣因子的活動才行。

這是目前最新的MJO動態及預測:


目前在西太平洋一帶預計現在至未來一個月會有一次的MJO東移事件,對於赤道區西風強度的影響預測如下:



從上圖中可見在未來一個月伴隨MJO於西太平洋地區發展東移的趨勢對西風影響的預測,將可能導致一輪較今年初更強烈的西風爆發過程(估計就在我發文的當下),且範圍擴及中至東太平洋赤道大氣,如此強烈的西風爆發一但真的發生對於大氣緯向環流減弱以及東太平洋海溫增加之趨勢勢必將更加劇,而在此事件過後一直到夏季,西至中太平洋赤道大氣將主要為西風控制,估計此即此次ENSO正式開始的信號。

簡言之,目前的太平洋低緯大氣海洋正經歷一次不尋常的過程,過程的強度乃至於對於全球氣候的影響是否真如預測般強烈,似乎值得觀察但不宜太早下定論
尤其目前聖嬰現象的預報存在所謂"春季障礙",簡單來說就是春天時針對此時的聖嬰預報有相當大的不確定性,詳細有空再發文談談這種障礙的因素,

而ENSO對於大氣的影響一般來說在冬季才會比較明顯,各位有興趣的板友不妨詳加追蹤此次事件的變化及影響,不過針對此時的預報還是抱著參考就好的心態就好。

(以上言論不作為預測之用,僅為個人想法參考分享,實際氣象相關訊息請以氣象局發布為準)

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