我们和厄尔尼诺的那些事
看看我们怎样把那支迷人的秘鲁沿岸流变成
一个全球气候灾害
S.GeorgePhilander
普林斯顿大学出版社
第四部分：科学简史
12.预报天气
13.大气环流研究
14.海洋探索
15.协调关于厄尔尼诺的各家之说
17.从长期的地质学角度看问题
第十四章海洋探索（IV）
这个大洋总有一股让人说不出来的奥妙的味道，它那缓慢而使人害怕的骚扰不宁的气氛，似乎是在谈论着下边一种神秘的灵魂，像是神话里所写的，铺盖在福音书著者圣约翰的坟地上的以弗所的起伏的草原。而跟这景色相称的就是在这些海洋的大牧场、绵延起伏的汪洋的大草原和四海的公共大墓地上，波涛在不停地起落涨退。
――《白鲸记》，赫尔曼.梅尔维尔（－）
邓欣扬译.中华民国81年（）.台北书华出版实业有限公司
海洋对风扰动的响应
厄尔尼诺期间出现在热带东太平洋的暖水与上层环流的剧烈变化有关系。在年代早期，人们基本上不了解海洋环流的这种变化。今天，我们通过在赤道两边对称地布置各种各样的仪器来监测这种变化。（图4.1所示TOGA矩阵。）海洋学家们是如何意识到，看起来只是一条随意线的赤道，在海洋偏远的一角，具有特别的意义呢？
年Sputnik卫星的发射以及接下来冷战的激烈化，增强了海洋的军事重要性，从而极大增加了海洋学家可以利用的资源。在美国，海军支持在多所大学建立了海洋研究所，促进了研究机构的增长，导致从事海洋学研究的科学家人数的显著增加。年代为国际海洋探测十年（InternationalDecadeofOceanExploration），专门设立的基金促进了由不同国家组成了联合项目。为了这个目的，单个船只远航的价值是非常有限的。在大区域上，为了长期持续地观测更大海域里的海流与温度的变化，要求不同国家不同研究部门的诸多研究者齐心合力。海洋是如此广袤，起初只有非常有限的海域有过短期的调查。有时候，观测地点与时间的决定完全是机会主义式的，而不是按科学的方式决定。
年代早期，气象学家们提出了一个庞大的外场观测计划，来研究年夏季期间热带大西洋上空的大气状况。这个项目涉及到一个船队的布置，（这些船主要用作观测热带地区云及其相关气象现象的大气测量平台），所以海洋学家们也被邀请了进来。当时有关海洋变率的信息仍然严重不足，所以许多海洋学家们怀疑这样一个短期的观测是否会揭示一些感兴趣的东西。他们认为只有持续几年以上的观测才会告诉我们有关海洋变率的信息，因此他们不情愿参加。尽管如此，还是有一些海洋学家加入了，非常偶然地得到了一个激动人心的发现：赤道暖流在几个星期内会出现剧烈的蛇形扰动。大概在同一时间，理查德·罗杰克斯（RichardLegeckis）在太平洋的海面温度卫星图片上也发现了类似的波动。一个简单理论提出来――当赤道暖流变得很强时，扰动就会出现――就是从相应的观测上得来的。
没过多久，卡尔·沃西（CarlWunsch）和安德里安·吉尔（AdrianGill）证明，已知的关于赤道附近奇异波动的理论结果能够解释海面的这种令人费解的振荡。（气象学家松野太郎（TarohMatsuno）最先提出这个波动理论，丹尼斯·摩尔（DennisMoore）第一次把它用在海洋。）尽管这些海平面波动以及赤道流系的蛇形扰动都只具有次要的地位，然而它们的发现具有重要的影响。原因有二：其一，即使观测短如几天或几星期，也可以揭示赤道太平洋与大西洋里的剧烈波动；其二，观测与理论的符合使我们放心，有关海洋变率的理论并不完全是“梦想”，是与观测事实密切相关的。
这些发现促使海洋学家们设计了大量的计划以探索三个热带海洋，每一个计划都涉及到理论学家与观测者的紧密合作。令人兴奋的发现接踵而来，发现了很多具有奇特属性的波动和海流。这时特别需要不同项目参与者之间的快速有效的交流，因为这些现象虽然貌似无关，但是它们都是受同样的物理原则来约束。快速有效的交流通过两种方式达成了。戴维·何尔本（DavidHalpern）巧妙地主编了一个非常成功的时事通讯，科学家们可以通过这个期刊，在研究结果通过正式刊物发表以前，简要总结一下自己的结果。（那时候还没有WWW网以及Email。）善于交际的丹尼斯·摩尔组织了一系列的非正式科学会议，这些讨论非常高效，讨论新结果，观测的和理论的，包括印度洋、大西洋和太平洋上的现象。与会者来自世界各地的海洋中心。来自努美阿（新喀里多尼亚岛首都）和帕皮提（南太平洋法属波利尼西亚首府）的菲利普·黑扎特（PhilippeHisard），克里斯蒂安·科林（ChristianColin）以及他们的同事报告了西太平洋赤道海流的复杂波动，这里的季风有季节性的反向。来自达喀尔（塞内加尔首都）和阿比让（科特迪瓦首都）的雅克·默尔（JacquesMerle）及其同事描述了发生在大西洋的厄尔尼诺，热带非洲西海岸的冷水偶尔会变得很温暖。来自剑桥（英格兰）的大卫·安德森（DavidAnderson）和安德里安·吉尔（AdrianGill），来自班加罗尔（印度中南部马德拉斯以西一城市）的苏罗·加德吉尔（SuloGadgil）以及东京的山形俊男（ToshioYamagata）发展了理论以试图解释这些现象。
年代，乔治·佛罗尼斯（GeorgeVeronis）和亨利·斯托梅尔问了这样一个问题，一下子激发了人们对热带洋流变率理论的兴趣：假如海洋上的风突然停止吹动，那么湾流完全消失需要多长时间？（或者换一种说法，假如风突然在一个静止的海洋上开始吹，要多长时间湾流才会出现？）首先，风会驱动出局地海流，任何地方都有，就象海洋没有边界似的。由于海岸的存在，海盆边界必然影响海洋对风的响应。这时候湾流就很可能出现，因为它要满足我们先前讲到的全局性限制条件。佛罗尼斯和斯托梅尔计算了，当沿海盆东边界激发的波动到达海盆西边界以后，西边界的湾流就开始产生。这些波动就是我们所熟知的Rossby波，它们沿着温跃层向西传播，影响着海洋对变化的风的调整过程。在中纬度Rossby波传播得非常缓慢，对于像大西洋这么大的海盆来说，从静止到产生湾流大概要花费数10年时间。这些波的波速随纬度的降低而增加，根据最简单的理论，它们在赤道地区的波速应该无限大。这个饶有兴趣的结果让詹姆士·莱特希尔（JamesLighthill）产生了一个想法，他认为赤道非洲东海岸的索马里洋流是湾流的加速版本，它可以季节性地转换方向，因为它在低纬度，这里海洋对变化风的调整过程非常快。对于海洋学家们来讲，在赤道地区进行为期几个月的观测是可能的吗？而同样的过程在高纬度地区可能需要花费几十年的时间。厄尔尼诺期间赤道东太平洋暖水的出现是又一个赤道海洋对风变化的快速适应的例子吗？对后一个推测的证实来源于一个意想不到的原始资料――潮汐的观测记录。
（未完待续）
符娇兰、杨海军译，杨海军校
往期连载：
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杨海军赞赏
