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沃克環(huán)流是重要的熱帶大氣環(huán)流系統(tǒng)，它的變化能夠通過(guò)遙相關(guān)型，對(duì)熱帶乃至全球許多地方的氣候異常產(chǎn)生顯著影響。全球增暖背景下的沃克環(huán)流變化，是當(dāng)前國(guó)際氣候?qū)W界關(guān)注的熱點(diǎn)話(huà)題。圍繞著沃克環(huán)流對(duì)全球增暖的響應(yīng)、沃克環(huán)流的年代際變化及其機(jī)理等問(wèn)題，國(guó)際學(xué)術(shù)界正在進(jìn)行著激烈的爭(zhēng)論。迄今為止，國(guó)際科學(xué)界關(guān)注的重點(diǎn)是沃克環(huán)流強(qiáng)度的變化，很少有研究從三維空間結(jié)構(gòu)的角度，討論沃克環(huán)流的整體變化特征。

最近，圍繞著近30年太平洋沃克環(huán)流空間結(jié)構(gòu)的變化問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所博士研究生馬雙梅和研究員周天軍，利用緯向質(zhì)量流函數(shù)來(lái)直觀(guān)地刻畫(huà)赤道太平洋沃克環(huán)流的整體結(jié)構(gòu)特征（圖2）。他們比較了現(xiàn)有的7套再分析資料所揭示的沃克環(huán)流的變化特點(diǎn)，指出近30年（1979~2012年）太平洋沃克環(huán)流的強(qiáng)度在顯著增強(qiáng)、中心位置在顯著西移；就7套資料的平均結(jié)果而言，沃克環(huán)流的增強(qiáng)趨勢(shì)是每10年增強(qiáng)15.08%、中心位置西移趨勢(shì)每10年3.708個(gè)經(jīng)度（圖3）。為了揭示造成上述沃克環(huán)流變化的機(jī)理，他們進(jìn)一步分析了26個(gè)CMIP5模式的AMIP試驗(yàn)（即利用觀(guān)測(cè)的歷史海溫來(lái)驅(qū)動(dòng)大氣模式）結(jié)果，發(fā)現(xiàn)多模式集合的結(jié)果能夠再現(xiàn)觀(guān)測(cè)的沃克環(huán)流變化特點(diǎn)，而類(lèi)La Nina型的冷海溫異常是造成近30年太平洋沃克環(huán)流變化的強(qiáng)迫因子。

熱帶太平洋沃克環(huán)流的氣候態(tài)緯向垂直剖面圖

（a）20CR，（b）ERAIM，（c）JRA25，（d）JRA55，（e）MERRA，（f）NCEP1，（g）NCEP2和（h）7套再分析的集合平均。填色和等值線(xiàn)表示緯向質(zhì)量流函數(shù)，矢量是垂直速度和緯向輻散風(fēng)的合成。

1979-2012年，赤道太平洋上空年平均緯向質(zhì)量流函數(shù)的氣候態(tài)（等值線(xiàn)）和線(xiàn)性趨勢(shì)（填色）。

（a）20CR，（b）ERAIM，（c）JRA25，（d）JRA55，（e）MERRA，（f）NCEP1，（g）NCEP2和（h）7套再分析的集合平均。黑色打點(diǎn)表示線(xiàn)性趨勢(shì)通過(guò)5%顯著性水平。

沃克環(huán)流原因

沃克環(huán)流的增強(qiáng)和減弱仍然是當(dāng)代科學(xué)之謎。一般有兩種說(shuō)法：

一是自然因素。赤道信風(fēng)、地球自轉(zhuǎn)、地?zé)徇\(yùn)動(dòng)等都可能與其有關(guān)。

二是人為因素。即人類(lèi)活動(dòng)加劇氣候變暖，也是赤道暖事件劇增的可能原因之一。

沃克環(huán)流沃克環(huán)流的增強(qiáng)和減弱規(guī)律

沃克環(huán)流具有明顯的季節(jié)和年際變化，它與諸多因素有關(guān)，以下只對(duì)重要因素之一ENSO進(jìn)行討論：

大約每隔3至7年沃克環(huán)流便會(huì)減弱一次，也就出現(xiàn)厄爾尼諾，活動(dòng)期通常延續(xù)一年以上，其間還間隔的出現(xiàn)沃克環(huán)流增強(qiáng)的現(xiàn)象，也就是拉尼娜。

沃克環(huán)流沃克環(huán)流與厄爾尼諾現(xiàn)象

由于“沃克環(huán)流”對(duì)太平洋東西兩岸的氣候調(diào)節(jié)有重要作用，如果東太平洋的洋面溫度升高，就會(huì)產(chǎn)生較暖而且濕潤(rùn)的上升氣流，削弱“沃克環(huán)流”，同時(shí)美洲中部一帶會(huì)氣溫上升、暴雨成災(zāi)，形成著名的“厄爾尼諾”。當(dāng)厄爾尼諾發(fā)生時(shí)，由于海洋溫度分布發(fā)生巨大變化，大氣也會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。中、東太平洋氣壓隨著海溫的上升而下降（高壓減弱、氣壓降低），西太平洋氣壓隨著海溫的下降而上升（低壓減弱、氣壓升高），熱帶太平洋兩側(cè)氣壓差值變小，導(dǎo)致赤道東風(fēng)減弱和向東撤退，沃克環(huán)流也會(huì)被削弱。同時(shí)，隨著西太平洋暖水區(qū)向東移動(dòng)，沃克環(huán)流的上升支和下沉支的位置也發(fā)生偏移，對(duì)流活動(dòng)的中心移至中太平洋上空，中、東太平洋上升氣流大大加強(qiáng)，降水顯著增加；而西太平洋上升氣流明顯減弱，變成少雨區(qū)，形成大范圍干旱。

沃克環(huán)流減弱（厄爾尼諾）對(duì)我國(guó)的影響：

（1）夏季主雨帶偏南，北方大部少雨干旱。

（2）長(zhǎng)江中下游雨季大多推遲。

（3）秋季我國(guó)東部降水南多北少，易使北方夏秋連旱。

（4）全國(guó)大部冬暖夏涼。

（5）登陸我國(guó)臺(tái)風(fēng)偏少。除了上述一般規(guī)律外，也有一些例外情況。因?yàn)橹萍s我國(guó)天氣氣候的因素很多，如大氣環(huán)流、季風(fēng)變化、陸地?zé)釥顩r、北極冰雪分布、洋流變化乃至太陽(yáng)活動(dòng)等。

沃克環(huán)流沃克環(huán)流與拉尼娜

當(dāng)沃克環(huán)流異常強(qiáng)勁，導(dǎo)致東太平洋下層冷海水上翻增強(qiáng)，洋面異常低溫，就會(huì)出現(xiàn)拉尼娜。當(dāng)拉尼娜發(fā)生時(shí)，東太平洋還會(huì)變得更冷，赤道西太平洋海溫可能會(huì)進(jìn)一步升高，東西太平洋氣壓差也進(jìn)一步增大，沃克環(huán)流會(huì)比正常情況更強(qiáng)，西太平洋也會(huì)更多雨，而東太平洋則更加少雨。

沃克環(huán)流增強(qiáng)（拉尼娜）時(shí)對(duì)我國(guó)的影響：

（1）熱帶氣旋增多，即在西北太平洋生成和登陸我國(guó)的熱帶氣旋增多。

（2）我國(guó)東北春夏易出現(xiàn)干旱，氣溫偏高。

（3）我國(guó)南方易發(fā)生干旱，華北洪澇。

（4）冬季較寒冷，寒潮多發(fā)，南方易出現(xiàn)凍雨、風(fēng)雪。