厄尔尼诺、拉尼娜与ENSO周期

沃克环流：ENSO的引擎

在正常（ENSO中性）条件下，沃克环流驱动热带太平洋地区的东风信风，将温暖的地表水堆积在印度尼西亚和西太平洋的海洋大陆海岸。这个覆盖面积比美国本土还大的暖水池，位于一个急剧倾斜的温跃层之上，温跃层是温暖的地表水和寒冷的深水之间的分界层。在东热带太平洋，温跃层仅位于地表以下20-50米处，这使得寒冷、富含营养的水能够沿着南美海岸和加拉帕戈斯群岛上涌。这种上涌驱动了非凡的生产力，支撑着加拉帕戈斯群岛标志性的海洋大型动物群。

厄尔尼诺：暖水池向东迁移

厄尔尼诺始于信风减弱——通常由随机的大气扰动引发——从而启动一个强大的正反馈循环，称为比耶克尼斯反馈。随着信风减弱，暖水向东流动，抑制东太平洋温跃层，使中太平洋和东太平洋的海表温度（SSTs）升高1-3°C。通常锚定在印度尼西亚的大气对流向中太平洋移动，改变了六大洲的降雨模式。在印太地区，在成熟的厄尔尼诺年份，印度洋的海表温度经常比正常水平升高1-2°C，这使得远在ENSO中心之外的珊瑚礁系统也面临致命的热应激[4]。

拉尼娜：过度修正

拉尼娜代表ENSO的凉爽、相反阶段，其特征是异常强大的信风、更深的西太平洋温跃层以及东部增强的上升流。对于潜水员来说，拉尼娜通常会在加拉帕戈斯和秘鲁等上升流区域带来更凉爽、更清澈的水质和更强的温跃层。在拉尼娜阶段，珊瑚礁白化风险会降低，但并非完全消除——背景海洋变暖意味着，即使是中性年份，现在也会出现过去被认为是轻微厄尔尼诺条件的SST异常[2]。

改写珊瑚礁科学的三大里程碑事件

1997-98年：二十世纪的气候事件

1997-98年厄尔尼诺事件产生了当时仪器记录中最强的SST异常。一个泛热带的热足迹从马尔代夫和印度洋延伸到太平洋和加勒比海。Claar等人[4]综合了43项研究的数据，发现珊瑚白化严重程度与厄尔尼诺强度直接相关，其中印太地区承受的负担最重。据估计，全球约16%的珊瑚礁覆盖面积在此次事件中被摧毁。几十年来一直保持原始状态的潜水点——在马尔代夫、塞舌尔和珊瑚三角区——在几个月内失去了数十年的构造。新一代潜水员可能再也见不到它们昔日的辉煌。

2015-16年：第三次全球珊瑚白化事件

2015-16年的厄尔尼诺现象，加上海洋长期变暖的趋势，引发了科学界公认的第三次全球珊瑚白化事件，此前分别发生在1997-98年和2010年。Hughes等人[1]对大堡礁2300公里范围内的珊瑚礁进行了航空和水下调查，发现93%的个体珊瑚礁出现了不同程度的白化，其中北部长三分之一的珊瑚礁浅水珊瑚覆盖面积约有一半被完全杀死。Hughes等人[1]指出，白化发生在比1990年代低约1°C的温度下——并非由于珊瑚变得更敏感，而是因为它们在从之前的事件中完全恢复之前再次暴露。在印度洋，马尔代夫、查戈斯群岛和塞舌尔遭受了灾难性的损失。相比之下，加拉帕戈斯群岛东部礁石部分受到局部冷水上升流的缓冲，这说明了中尺度海洋避难所的重要性[5]。

2023年：一个新的基准

2023年厄尔尼诺现象是在仪器记录中海洋有史以来最热的背景下发展的。从2023年4月到2024年中期，全球平均海表温度几乎持续超过了之前的记录[6]。NOAA珊瑚礁监测中心在2024年宣布了第四次全球白化事件，全球77%的热带珊瑚礁地区都记录到了白化现象——这一覆盖范围在观测时代前所未有。这一事件表明，即使是中等强度的厄尔尼诺现象，叠加在已经变暖的基线海洋上，也能产生灾难性的白化条件，而这些条件在以前需要破纪录的厄尔尼诺现象才能实现[2]。

ENSO在三个标志性潜水目的地的指纹

加拉帕戈斯群岛

加拉帕戈斯群岛位于三大洋流交汇处：来自南方的寒冷洪堡海流、来自北方的巴拿马海流，以及来自西部的深层寒冷克伦威尔（赤道潜流）。在拉尼娜和ENSO中性条件下，克伦威尔洋流水的上升流驱动了支撑该群岛著名的海洋鬣蜥、企鹅、海狮和加拉帕戈斯鲨鱼的生产力。厄尔尼诺事件通过深化温跃层来抑制这种上升流。在1982-83年和1997-98年的事件中，加拉帕戈斯群岛经历了灾难性的珊瑚白化和大规模死亡，随着猎物鱼类的消失，海狮幼崽的存活率暴跌。2015-16年事件在一些北部地区通过局部上升流部分得到了缓冲，这种上升流减弱了热应激，说明了中尺度海洋避难所的重要性[5]。在厄尔尼诺年份访问加拉帕戈斯群岛的潜水员应该预料到水温更高、生产力更低、大型动物群聚减少以及在已有限的珊瑚礁结构上白化风险升高。

印度尼西亚的珊瑚三角区

印度尼西亚位于珊瑚三角区内，这是一个面积达600万平方公里的区域，拥有地球上最高的海洋生物多样性。西赤道太平洋是ENSO暖水池的起源，这意味着印度尼西亚的海洋条件与ENSO阶段紧密相连。在厄尔尼诺期间，暖水池向东移动，印度尼西亚群岛部分地区的海表温度可能会略有下降，因为暖水池迁移。然而，2015-16年事件甚至在暖水池内部也产生了异常升温，导致鸟头海域、四王群岛和科莫多等地白化——这些地区以前被认为是相对有弹性的[4]。ENSO对珊瑚三角区的影响是异质的：班达海上升流地区可能经历与印度尼西亚东部受保护的珊瑚海礁石不同的压力模式。

大堡礁

大堡礁是澳大利亚研究最深入的珊瑚礁系统，已成为ENSO驱动白化研究的全球指标地点。McGowan等人[3]表明，ENSO阶段天气模式——通过其对云层覆盖、风混合和日照的影响——大大调节了整个大堡礁的海表温度和白化风险，特别是在信风变率最大的北部地区。Hughes等人[1]记录的2016年白化是大堡礁有记录以来最严重的白化事件，其驱动因素是厄尔尼诺海表温度异常和长期变暖趋势的结合。随后在2020年——一个拉尼娜年——发生的白化事件强调，即使没有厄尔尼诺的加剧，背景变暖本身也足以引发严重的事件[7]。

潜水员在ENSO周期中的体验

• 厄尔尼诺：一些地点温跃层较浅，水面温度更高，珊瑚白化或受压，依赖上升流的区域鱼类和无脊椎动物聚集减少。
• 拉尼娜：温跃层更强，加拉帕戈斯和科科斯岛上升流海域水温更低，生产力更高，一些区域能见度更好，白化风险降低。
• ENSO中性：通常条件稳定；在此阶段计划潜水，可在上升流目的地获得最佳海洋生物体验。
• 所有阶段：背景海洋变暖意味着，大多数热带潜水点的基线温度现在比20世纪平均水平高0.5-1.0°C——厄尔尼诺异常是在这个已经升高的基线之上累加的。

气候变化与ENSO的未来

Cai 等人 [2] 使用 21 个模型的 CMIP5 集合预测，在 RCP8.5 高排放路径下，极端厄尔尼诺事件——定义为暖水池显著向东延伸和降雨向中太平洋转移——的频率将大约翻倍，大约每 10 年发生一次，而不是每 20 年发生一次。这一预测对珊瑚礁恢复带来了深远的影响。Hoegh-Guldberg 等人 [5] 计算得出，珊瑚礁在经历严重事件后，需要至少 10-15 年的非白化条件才能恢复结构复杂性；在厄尔尼诺频率翻倍的情况下，恢复将长期不完全。Kwiatkowski 等人 [7] 进一步预测，根据 SSP5-8.5，热带海洋 pH 值将下降，分层将增加，使热应激与同一珊瑚礁系统的酸化压力叠加影响。

问题不再是气候变化是否会影响珊瑚礁，而是多少珊瑚能在未来几十年反复的热应激事件中幸存下来。

— Hoegh-Guldberg et al., Science, 2007 [5]

围绕ENSO规划潜水

NOAA的气候预测中心发布3个月、6个月和9个月的ENSO展望。NOAA珊瑚礁监测中心的 डिग्री加热周（DHW）产品整合了随时间变化的海表温度异常，可在全球200多个虚拟监测站提供实时白化风险评估。计划前往ENSO敏感目的地——加拉帕戈斯、科科斯岛、大堡礁、马尔代夫——进行高价值旅行的潜水员，在预订前应查阅ENSO阶段预测和当前的DHW值。拉尼娜或ENSO中性窗口通常在上升流地点提供最稳定、最富有成效的条件。