基本介紹
- 中文名：沃克環流
- 外文名：Walker Circulation
- 類型：緯圈熱力環流
- 成因：赤道海洋表面因水溫的東西面差異
- 發現時間：20世紀20年代
- 發現人：Gilbert Thomas Walker
發現與命名,成因,沃克環流的增強和減弱及其影響,原因,沃克環流的增強和減弱規律（與ENSO相關）,沃克環流與厄爾尼諾現象,沃克環流與拉尼娜,近年變化,
發現與命名
一般認為“沃克環流”現象最早是由英國氣象學家吉爾伯特·沃克爵士(Sir Gilbert Thomas Walker)於20世紀20年代發現的。由於沃克環流把南方濤動和赤道太平洋的海表溫度聯繫在一起，因此為了紀念沃克的開創性工作，挪威氣象學家雅各布.皮葉克尼斯(Jacob Bjerknes)於1969年將這一現象命名為“沃克環流”。
成因
赤道附近的太平洋水溫分布西高東低。在西太平洋，海洋母親賦予了大氣巨大的熱量，使這裡的空氣溫暖而潮濕，盛行上升氣流，成為對流活動極為旺盛的地區也是太平洋降水最為豐富的地區，而熱帶東太平洋為冷水域，冷水使其上方的空氣變冷、密度增大，這一帶洋面上盛行下沉氣流，多晴朗少雲天氣。氣候平均而言，太平洋大氣低層東部氣壓高，西部氣壓低，空氣從高壓區流向低壓區，從東邊來的空氣流到西太平洋正好補償了因上升而流失的空氣。而高空的情況常常與低層相反，在太平洋上空常以偏西氣流為主。這樣就在赤道地區形成了一個閉合的環流圈，即西太平洋為氣流上升區，到高空以後向東運行，行至東太平洋下沉到海面，然後向西太平洋流動。這個在低緯度太平洋上空形成東西向流動的大氣環流就是沃克環流。
沃克環流成因分析圖
沃克環流成因分析圖沃克環流的上升支和熱帶太平洋西部暴雨頻繁、颱風活躍和雲層厚密有關；東太平洋的沉降支則為該區帶來乾燥晴朗的天氣。
沃克環流的增強和減弱及其影響
原因
沃克環流的增強和減弱仍然是當代科學之謎。一般有兩種說法：
一是自然因素。赤道信風、地球自轉、地熱運動等都可能與其有關。
二是人為因素。即人類活動加劇氣候變暖，也是赤道暖事件劇增的可能原因之一。
沃克環流的增強和減弱規律（與ENSO相關）
沃克環流具有明顯的季節和年際變化，它與諸多因素有關，以下只對重要因素之一ENSO進行討論：
大約每隔3至7年沃克環流便會減弱一次，也就出現厄爾尼諾，活動期通常延續一年以上，其間還間隔的出現沃克環流增強的現象，也就是拉尼娜。
沃克環流與厄爾尼諾現象
由於“沃克環流”對太平洋東西兩岸的氣候調節有重要作用，如果東太平洋的洋面溫度升高，就會產生較暖而且濕潤的上升氣流，削弱“沃克環流”，同時美洲中部一帶會氣溫上升、暴雨成災，形成著名的“厄爾尼諾”。當厄爾尼諾發生時，由於海洋溫度分布發生巨大變化，大氣也會進行相應的調整。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），熱帶太平洋兩側氣壓差值變小，導致赤道東風減弱和向東撤退，沃克環流也會被削弱。同時，隨著西太平洋暖水區向東移動，沃克環流的上升支和下沉支的位置也發生偏移，對流活動的中心移至中太平洋上空，中、東太平洋上升氣流大大加強，降水顯著增加；而西太平洋上升氣流明顯減弱，變成少雨區，形成大範圍乾旱。
沃克環流常態與減弱狀況對比
沃克環流常態與減弱狀況對比沃克環流減弱（厄爾尼諾）對我國的影響：
（1）夏季主雨帶偏南，北方大部少雨乾旱。
（2）長江中下游雨季大多推遲。
（3）秋季我國東部降水南多北少，易使北方夏秋連旱。
（4）全國大部冬暖夏涼。
（5）登入我國颱風偏少。除了上述一般規律外，也有一些例外情況。因為制約我國天氣氣候的因素很多，如大氣環流、季風變化、陸地熱狀況、北極冰雪分布、洋流變化乃至太陽活動等。
沃克環流與拉尼娜
當沃克環流異常強勁，導致東太平洋下層冷海水上翻增強，洋面異常低溫，就會出現拉尼娜。當拉尼娜發生時，東太平洋還會變得更冷，赤道西太平洋海溫可能會進一步升高，東西太平洋氣壓差也進一步增大，沃克環流會比正常情況更強，西太平洋也會更多雨，而東太平洋則更加少雨。
沃克環流增強（拉尼娜）時對我國的影響：
（1）熱帶氣旋增多，即在西北太平洋生成和登入我國的熱帶氣旋增多。
（2）我國東北春夏易出現乾旱，氣溫偏高。
（3）我國南方易發生乾旱，華北洪澇。
（4）冬季較寒冷，寒潮多發，南方易出現凍雨、風雪。
近年變化
沃克環流是重要的熱帶大氣環流系統，它的變化能夠通過遙相關型，對熱帶乃至全球許多地方的氣候異常產生顯著影響。全球增暖背景下的沃克環流變化，是當前國際氣候學界關注的熱點話題。圍繞著沃克環流對全球增暖的回響、沃克環流的年代際變化及其機理等問題，國際學術界正在進行著激烈的爭論。迄今為止，國際科學界關注的重點是沃克環流強度的變化，很少有研究從三維空間結構的角度，討論沃克環流的整體變化特徵。
太平洋沃克環流示意圖最近，圍繞著近30年太平洋沃克環流空間結構的變化問題，中國科學院大氣物理研究所博士研究生馬雙梅和研究員周天軍，利用緯向質量流函式來直觀地刻畫赤道太平洋沃克環流的整體結構特徵（圖2）。他們比較了現有的7套再分析資料所揭示的沃克環流的變化特點，指出近30年（1979~2012年）太平洋沃克環流的強度在顯著增強、中心位置在顯著西移；就7套資料的平均結果而言，沃克環流的增強趨勢是每10年增強15.08%、中心位置西移趨勢每10年3.708個經度（圖3）。為了揭示造成上述沃克環流變化的機理，他們進一步分析了26個CMIP5模式的AMIP試驗（即利用觀測的歷史海溫來驅動大氣模式）結果，發現多模式集合的結果能夠再現觀測的沃克環流變化特點，而類La Nina型的冷海溫異常是造成近30年太平洋沃克環流變化的強迫因子。
赤道太平洋上空年平均緯向質量流函式的氣候態和線性趨勢熱帶太平洋沃克環流的氣候態緯向垂直剖面圖
（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。填色和等值線表示緯向質量流函式，矢量是垂直速度和緯向輻散風的合成。
熱帶太平洋沃克環流的氣候態緯向垂直剖面圖1979-2012年，赤道太平洋上空年平均緯向質量流函式的氣候態（等值線）和線性趨勢（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。黑色打點表示線性趨勢通過5%顯著性水平。
