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大家對近年來的氣候變化可能都有切身的感受，如極端天氣現象頻發，冰川加速融化，生態環境發生變化，一些物種在加速消亡中。而導致這種氣候異常的原因，很多都與海水溫度異常升高有關。其中，科學家把現今發生在太平洋東部和中部的熱帶海洋的海水溫度異常稱為‘厄爾尼諾’現象。

那么，到底什么是厄爾尼諾現象，有哪些特征呢？簡單來說，厄爾尼諾是一種氣候現象，主要表現為赤道太平洋東部和中部海水溫度的異常升高。它是全球氣候系統中的一個重要組成部分，對全球氣候有顯著影響。以下是厄爾尼諾現象的主要特征和影響：

1. 海水溫度異常：厄爾尼諾現象的核心特征是赤道太平洋東部和中部海水溫度的顯著升高。這種升高通常是由于東風減弱或反轉，導致溫暖的海水從西太平洋流向東太平洋。

2. 大氣環流變化：海水溫度的升高會影響大氣環流模式，尤其是沃克環流。通常情況下，東太平洋的海水溫度升高會導致該地區的空氣上升，改變全球的風和降水模式。

3. 全球氣候影響：厄爾尼諾現象會導致全球范圍內的氣候異常。例如，南美洲西海岸可能會出現異常的降雨和洪水，而澳大利亞和東南亞可能會經歷干旱。

4. 周期性：厄爾尼諾現象通常每隔2到7年發生一次，持續時間從幾個月到一年不等。它是厄爾尼諾-南方濤動（ENSO）的一部分，厄爾尼諾-南方濤動還包括拉尼娜現象，也就是海水溫度異常降低。

5. 生態和經濟影響：厄爾尼諾現象會對生態系統和經濟活動產生影響，例如漁業產量下降、農業減產以及自然災害的增加。

厄爾尼諾現象是全球氣候系統中的一個重要因素，對自然環境和人類社會都有深遠的影響。

如果厄爾尼諾現象進一步加劇，氣候異常，就可能會導致更多的物種加速消亡，形成生物大滅絕事件。有科學家根據現今物種的消亡速度，擔心地球正在進入第六次生物大滅絕階段。

如果回頭看地球生命的演化歷史中的前五次生物大滅絕，是不是也可能與類似現今的“厄爾尼諾”現象中赤道附近一定區域內的海溫異常偏高有關呢？能否找到相關的地質記錄呢？

根據地層中的化石記錄，已經確認的5次生物大滅絕分別是：

1.奧陶紀-志留紀滅絕事件，約4.45億年前，主要影響了海洋生物。

2.泥盆紀晚期滅絕事件，約3.7億年前，特點是多階段滅絕，也主要影響海洋生物。

3.二疊紀-三疊紀滅絕事件，約2.52億年前。是地球歷史上最嚴重的一次滅絕事件，約96%的海洋物種和70%的陸地生物滅絕。

4.三疊紀-侏羅紀滅絕事件，約2億年前。主要影響陸地和海洋的生物。

5.白堊紀-第三紀滅絕事件，約6600萬年前。導致除了鳥類恐龍的大滅絕，為大眾所熟知。

上述事件中的二疊紀末的滅絕事件尤為重要，它不僅因其規模巨大而著稱，還因為其中涉及到復雜的海陸交互作用、全球變暖、海洋缺氧、赤道附近局部海溫偏高等多種因素。

一般認為這次事件是由多重災變驅動的，包括火山活動（如西伯利亞熔巖噴發）、溫室氣體引起的氣候變暖，以及相關的生態系統崩潰。

但是這幾個因素中，哪一個是主導因素，科學界一直存在不同的看法。最近，中國科學家在《科學》（Science）上發表一篇題為《超級厄爾尼諾啟動二疊紀末生物大滅絕》的論文。當然，這里所說的“厄爾尼諾”是和現今太平洋沒有關系的，而是泛指赤道附近某區域的海溫異常偏高導致氣候異常的現象。

這個科學家團隊結合沉積地球化學代用指標和復雜地球系統科學模式模擬，從海洋與大氣耦合的角度解析了二疊紀末大滅絕的啟動和發展機制。而且這個2.5年前的“超級厄爾尼諾”還與火山噴發有關。

我們知道，大規模火山活動可以釋放大量的溫室氣體，如二氧化碳和硫化物，從而導致全球氣候變暖或短期的氣候冷卻。這種氣候變化可能會影響全球氣候模式，包括厄爾尼諾現象的頻率和強度。

這篇論文使用地層中牙形石，一種已經滅絕的海洋生物的氧同位素古溫度計，重建了古特提斯洋的東西緯向海溫差，并利用復雜地球系統科學模式進行模擬和與沉積學證據互為驗證，建立了一個二疊紀末海洋—大氣耦合過程的新模型。

結果說明，在二疊紀末的盤古地球，隨著大氣中二氧化碳濃度的增加，赤道附近一定區域內海洋溫度似乎變得越來越高。在2.5億年前的二疊紀與三疊紀之交，隨著大氣二氧化碳上升不斷增強，赤道附近一定區域內海溫的異常偏高進而引起赤道附近大氣壓的反相振動，出現氣候異常，首先導致陸地生物的滅絕，其后是海洋生物的滅絕，二者相隔約1到7萬年。

未來氣候變暖是否會形成持續增強厄爾尼諾—南方濤動的強度和時間，目前尚存激烈的爭論，但厄爾尼諾經常導致森林退化、珊瑚白化以及鳥類和魚類大量死亡，已經是個重大的現實問題。

本文通過以古示今，揭示了短尺度的氣候變化在氣候變暖的大背景下的環境效應被低估了，這為人類重新思考應對更加多變的現代氣候變化提供了參考。

本文為科普中國·創作培育計劃扶持作品

作者：肖龍 中國地質大學 教授

審核：戴云偉 中國氣象局 高級工程師

出品：中國科協科普部

監制：中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

來源: 星空計劃

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