【期海拾贝】厄尔尼诺与拉尼娜现象研究

【期海拾贝】厄尔尼诺与拉尼娜现象研究
2025年01月28日 08:23 市场资讯

来源:华闻期货

【期海拾贝】厄尔尼诺与拉尼娜现象研究

厄尔尼诺与拉尼娜现象研究

沪证监许可【2016】38号

农产品分析师

袁徐超

投资咨询从业证书号Z0019817

PART.01

什么是厄尔尼诺与拉尼娜现象

1.信风带

指终年吹着信风的地带。由副热带高气压带吹向赤道地区的定向风叫信风,其在地球自转偏向力的作用下,风向发生偏离,北半球吹的是东北信风,而南半球吹的是东南信风。

信风的形成主要是由于赤道地区受太阳直射,温度高,气压低;而副热带地区温度低,气压高,因此形成了一个大规模的水平气压梯度力,驱动了信风的吹动。

信风的风向很少改变,因此被航海者称为“贸易风”,它们对全球气候有重要作用,比如影响赤道地区的降水、海洋环流、厄尔尼诺现象等。

信风和季风的主要区别在于风向、成因和分布。

信风和季风的成因不同。

信风主要是由于全球太阳辐射不均匀导致的副热带高压流向赤道低压的气流。‌副热带高气压带的形成主要是由于赤道地区太阳辐射强烈,导致该地区的空气上升,随后在高空向极地地区流动。

信风带基本围绕地球一周,是行星尺度的,在陆地、海洋和海陆交界处都有分布。信风全年稳定,但会季节性南北移动;主要分布在热带地区。

季风则是由于海陆热力性质差异导致的海洋与陆地之间高低气压差的气流。而季风现象是区域性的,多出现在海岸两侧一定距离内。‌而季风则是夏季和冬季风向不同。主要分布在亚洲、澳大利亚、非洲等地。‌

极地东风带,为天气学概念,指的是自极地高压辐散的气流,在地转偏力的作用下,形成偏东风,北半球为东北风,南半球为东南风,统称为极地东风,所以叫做极地东风带。

西风带的形成主要是由于副热带高气压带下沉气流遇见极地来的气流抬升后形成的。地球自转对空气流动的方向起着主导作用,使得北半球中纬度地区的气流由南风偏转成西南风,南半球则由北风偏转成西北风。

西风带大致位于南北纬35°至65°之间,南半球西风带位于南纬约40度至60度之间,是进入南极的必经之路。这一区域常年有六、七个气旋自西向东移动,导致海域波涛汹涌,被称为“咆哮的西风带”或“魔鬼西风带”。

2、气压带

赤道低气压带

在赤道及其两侧。三月份和九月份太阳直射赤道时,当地正午太阳高度角最高,这里受太阳光热最多,地面增温也高,接近地面的空气受热膨胀上升,空气密度降低,气压降低。这样在南北纬5°之间的地区,就形成了一个低气压带一赤道低气压带。

副热带高压

副热带高气压带,简称“副高”,是在热带与温带之间的副热带地区存在着一条高压带。副热带高压带上既有干旱地带又有全球雨量最为丰沛的季风区,使副热带成为全球天气气候最为多变、洪涝干旱最为频发的地带。副热带高气压带常年存在,是一个稳定而少动的暖性深厚系统。在夏季,它的范围几乎可占整个北半球面积的1/5到1/4,强度很大。不过在冬季,它的强度和范围都会变小。

副热带高气压带主要盘踞在我国华南、江南、江淮、黄淮等东部季风区。鼎盛时期,其势力还扩张到西南地区东部和西北地(8区东南部。副高,是极具个性的雨热“大导演”,雨带的变化、高温的持续、台风的走向,大多数的天气变化都与其形影不离。

可以根据“副高”的北进南退来大致确定主雨带的位置:每年公历5月上旬至6月下旬,“副高”的位置大约在北纬15°至20°,雨带通常位于我国华南地区;6月中旬至7月下旬,“副高”西伸北进到北纬20°至25°,雨带也北移到长江中下游地区至日本南部,形成长达1个月之久的梅雨季节;7月至8月,“副高"进一步北进到北纬25°至30°,将雨带北推到我国华北、东北地区;9月,随着“副高”逐渐南退。

副极地低气压带,是当副热带高气压与极地高气压的空气相遇时,暖而轻的气流爬升到冷而重的气流之上,于是又形成了一个上升气流,空气上升,空气就减少,气压自然降低,进而形成低压带。这个气压带在南北纬60°附近。

极地高气压带是热力因素所致,属于冷高压。其实在冬季,南极洲气压非常高。温度低,空气就会下沉,在近地面形成了高压。

3、厄尔尼诺(EI Nino)现象

简单来说,厄尔尼诺(EI Nino)现象是指在南美洲西海岸 (秘鲁和厄瓜多尔附近)向西延伸,经赤道太平洋至日期变更线附近的海面温度异常增暖的现象。在正常年份,此区域东南信风盛行,而每隔数年,东南信风减弱,东太平洋冷水上翻现象消失,表层暖水向东回流,导致赤道东太平洋海面上升,海面水温升高,秘鲁、厄瓜多尔沿岸由冷洋流转变为暖洋流,此即为厄尔尼诺现象。

简单总结为——底层冷海水环流与沃克环流对亚洲东南部与南美洲西部的影响。

沃克环流的形成主要是由于赤道太平洋地区水温分布的差异。西太平洋水温较高,空气温暖而潮湿,形成上升气流;而东太平洋水温较低,空气冷却下沉,形成下沉气流。这种气压差异导致空气从高压区流向低压区,形成闭合的环流圈。

4.拉尼娜气象特征

拉尼娜现象是指赤道中东太平洋海表温度大范围持续异常偏低的现象,通常伴随着热带大气环流的变化,如风、气压和降水量的变化。拉尼娜现象与厄尔尼诺现象相反,厄尔尼诺是海温偏高,而拉尼娜则是海温偏低。

PART.02

衡量方法

目前国际上流行的厄尔尼诺监测指标主要包括Nino1-4指数,海洋尼诺指数(ONI)、南方涛动指数 (SOI) 等。

(1) Nino1-4指数:将赤道中东太平洋划分为Nino1.2.3.4和3.4区,针对各区域计算海表温度异常平均值(SSTA),当Nino3.4区(170W-120W,5S-5N)的5个月滑动平均SSTA连续6个月超过0.4C,即判定为一次厄尔尼诺事件;

(2) ON:美国国家海洋和大气管理局(NOAA)官方指标,当Nino3.4区的3个月滑动平均SSTA连续5个月超过0.5C,即判定为一次厄尔尼诺事件;

当nino3.4指数为正值时,表示该地区海温高于长期平均值,反之则表示海温低于长期平均值。

(3)SOI:塔希提(148 05W,1753'S)与达尔文(13059E,1220'S)两个气象观测站的月平均海平面气压差,SO出现持续性负值,则该年有厄尔尼诺现象,若出现持续性正值,则该年有拉尼娜现象。

厄尔尼诺指数是用来衡量厄尔尼诺现象强弱的指标。它是通过观测和计算赤道太平洋区域海面温度的异常变化得出的。

厄尔尼诺指数的计算方法有多种,其中比较常用的一种是通过测量赤道太平洋地区特定经纬度范围内的海面温度异常来计算。具体来说,可以选择位于5N-5°S,120°W-170°w之间的一个区域,然后计算该区域的月平均海温与长期平均水平的差值。

根据厄尔尼诺指数的计算结果,可以将厄尔尼诺现象分为强、中等和弱三个等级。一般来说,厄尔尼诺指数超过正负0.5就被视为厄尔尼诺现象的开始,而指数超过正负1.5则被认为是强烈的厄尔尼诺现象

厄尔尼诺指数的计算方法主要采用尼诺3.4指数‌。尼诺3.4指数是指太平洋赤道中东部地区的海温,计算方法是将每个月份的海温数据与长期平均值进行比较,并计算出标准化结果。根据国际惯例,当尼诺3.4指数持续达到或超过+0.5℃时,可判定出现厄尔尼诺事件

PART.03

NOAA计算方法

自1950年(灰线)和2024年(黑线)以来,热带太平洋Nino-3.4地区的海面温度在所有拉尼娜事件的过程中是如何变化的。这显示了Nino-3.4的传统计算,即每月平局温度与最近30年的平均值(2024年线为1991-2020年)的比较。根据这一标准,拉尼娜阈值尚未被突破,ENSO仍然是中性的。Climate.gov图,基于CPC的Michelle L'Heureux使用ERSSTV5的数据。

2024年大部分时间保持中性后,尼诺3.4指数于2024年12月超过了拉尼娜阈值。

自1950年(灰线)和2024年(黑线)以来,热带太平洋Nino-3.4地区的海面温度在所有拉尼娜事件的过程中是如何变化的。在这里,将月平均温度与最近30年的平均值进行比较,然后减去热带平均海洋表面上升的温度,以计算全球海洋变暖。根据这一标准,拉尼娜阈值已超过0.5℃。然而,相对的Ni0-3.4指数不是我们的官方指标,需要更多的研究。Climate.gov图,基于Michelle LHeureux的数据。

大气指数

考虑到这一点,NOAA的Michelle研究了拉尼娜大气成分的一些测量结果。具体来说,她绘制了赤道南方涛动和热带太平洋中部云层的数量图。赤道南部振荡将赤道太平洋东部的地表压力与西部进行比较。当它为正时,这意味着西部压力弱于平均水平,东部压力强于平均水平。

云是通过卫星观测到的长波辐射(简称“OLR”)来估计的。非常冷的表面,如深雷暴云的顶部,比温暖的表面(如无云的海洋)发射的OLR更少。因此,更多的OLR通常意味着更少的云。热带太平洋中部的云更少也是拉尼娜现象的标志。

NOAA不使用这些月度大气指数来宣布ENSO事件,因为它们比海洋指数更具可变性(它们跳跃、跳跃)。与上图相比,下图中的线条呈之字形,你可以看到这一点。不过,它们对于理解条件是如何演变的非常有用。

PART.04

厄尔尼诺与拉尼娜影响分析

根据NOAA数据显示,2025年初期拉尼娜气象已然有较大的概率发生。从历史表现看,此阶段可能会影响到南美大豆(4521, -21.00, -0.46%)的生长,特别是阿根廷发生减产的概率较大。根据统计,自1984年以来,全球经历了12次拉尼娜事件,涉及南美16个重要的大豆生产年度。阿根廷大豆的单产在13个年份中下滑,而巴西的单产则在5年内下滑,11年中有所增长。

近期,南亚地区异常的天气偏多,暴雨、洪灾频发,导致多个农产品产量下滑。这较符合拉尼娜气象影响的特征。

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