"Không ai sống mà cứ mãi nghĩ suy về quá khứ. Thời gian càng trôi đi, còn người càng trầm lặng hơn, những khi ấy lại thấy lòng mình đủ lặng để khắc khoải đôi chút về những hoài niệm ngày cũ... Tựa như dòng đời chảy siết, người ta cần đôi phút thảnh thơi để mĩm cười để lấy sức đi tiếp trên con đường đầy chống gái của cuộc đời mình. " Trích dẫn ️️️
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Tuần mới lại đến, tháng 6 cứ thế lại bắt đầu và cứ thế khắc khoải...
Ngày mới đến, mĩm cười và bước tiếp nhé!!!
Một chút cổ kính, một chút lộn xộn, một chút mộc mạc, một chút mờ ảo... https://weibo.com/u/6017645069
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镍钒溅射靶材的制备及应用探讨
#中诺新材##磁控溅射#
镍钒溅射靶材是在制备镍钒合金的过程中, 在镍熔体中加入钒, 使制备出的合金更有利于磁控溅射, 结合了镍溅射靶材和钒溅射靶材的优点. 随着社会的进步和半导体产业的发展, 电子及信息、 集成电路、 显示器等产业对镍钒靶材的需求量越来越大.
溅射靶材集中用于信息存储、 集成电路、 显示器、 汽车后视镜等产业, 主要用于磁控溅射各种薄膜材料. 磁控溅射是一种制备薄膜材料的方法, 利用离子源产生的离子, 在真空中加速聚集成高速离子流 , 被加速的粒子流轰击到待沉积薄膜的物体表面, 离子和待沉积薄膜的物体表面的原子发生动能交换, 在待沉积薄膜的物体表面沉积上了纳米 ( 或微米 ) 薄膜. 而被轰击的固体是用溅射法沉积薄膜的原材料 , 称为溅射靶材 .
在集成电路制作中一般用纯金作表面导电层, 但金与硅晶圆容易生成 AuSi 低熔点化合物, 导致金与硅界面粘结不牢固, 人们提出了在金和硅晶圆的表面增加一粘结层, 常用纯镍作粘结层, 但镍层和金导电层之间也会形成扩散, 因此需要再有一阻挡层, 来防止金导电层和镍粘结层之间的扩散. 阻挡层需要采用熔点高的金属, 还要承受较大的电流密度, 高纯金属钒能满足该要求 . 所以在集成电路制作中会用到镍溅射靶材、 钒溅射靶材、 金溅射靶材等.
镍钒溅射靶材是在制备镍钒合金的过程中, 在镍熔体中加入钒, 使制备出的合金更有利于磁控溅射, 结合了镍溅射靶材和钒溅射靶材的优点, 可一次完成溅射镍层( 粘结层) 和钒层( 阻挡层) . 镍钒合金无磁性, 有利于磁控溅射 . 在电子及信息产业中, 基本替代了纯镍溅射靶材.
镍钒合金靶材的特点及应用
镍钒合金靶材主要用于太阳能行业, 电子行业等领域.镍钒靶材的应用及要求的纯度如表 1 所示.
1)光存储 .
2) 太阳薄膜电池.
3) 平板显示器镀膜.
4) 电子及半导体领域.
5) 建筑玻璃.
镍钒合金溅射靶材的特性要求
溅射镍钒靶材要求纯度高、 杂质少, 化学成分均匀、无偏析, 无气孔, 晶粒组织均匀, 晶粒尺寸大小为微米级, 单个溅射靶材中要求晶粒尺寸尽量相差越小越好.这样在磁控溅射不容易产生放电现象, 磁控溅射薄膜均匀.
2. 1 纯度
溅射靶材首先是要纯度高, 因为溅射靶材中的杂质对磁控溅射薄膜的性能影响最大, 所以应尽可能降低溅射靶中杂质含量, 国内外很多半导体或电子产品制造企业对溅射靶材杂质含量提出很高要求.
2. 2 杂质含量
溅射靶材中的杂质要求严格, 镍钒合金溅射靶材中 Cr、Al、 Mg 杂质的含量不超过 10ppm, 超过 10ppm, 腐蚀性能变差. U、 Th 的含量不超过 1 ppb,Pb 和 Bi 的含量小于0.1 ppb, 超过这个含量, 对电子电荷产生不良影响, 将会发生故障. N 含量在 1 -1 00ppm 之间, N 含量增加, 腐蚀性能差, 所以要严格控制杂质的含量.
2. 3 密度
溅射靶材对内部气孔要求很严格, 因为靶材中气孔会影响溅射薄膜的各方面性能, 磁控溅射过程中产生不正常放电, 会对磁控溅射薄膜光电学性能有影响. 因此要求靶材有较高的密度. 此外, 高密度、 高强度溅射靶材更能承受磁控溅射中产生的热应力.镍钒溅射靶材制备工艺一般分为粉末冶金法和熔炼法. 粉末冶金法制备的溅射靶材, 气孔数量多, 密度低. 熔炼方法分为普通熔炼法和真空熔炼. 普通熔炼法, 在熔炼过程中,大气中的气体很容易进入熔体, 造成熔炼的铸锭气体含量不能满足溅射靶材要求. 所以镍钒溅射靶材合金制备一般采用真空熔炼法, 可确保材料内部无气孔.
2. 4 晶粒尺寸及晶粒尺寸分布
镍钒靶材需要经过多道次冷热加工工序, 制备好的靶坯为多晶结构, 晶粒尺寸大小要求严格, 晶粒应控制在100微米以内. 从溅射性能方面考虑, 对于化学成分相同的磁控溅射靶材, 晶粒细小比晶粒大的溅射速率快, 同时靶材内部晶粒越均匀, 溅射到带硅晶圆上的薄膜厚度越均匀.
镍钒合金靶材的制备
镍钒合金中, 钒的量稍微改变, 都会很明显的改变镍钒合金的性能. 从而使得 Ni-V 合金不能够经过后续加工获得溅射靶材, 典型的镍钒合金成分是 Ni-7V. 生产高纯Ni-V 合金, 其关键在于:
1 ) 必须用高品位的金属原料镍和钒, 纯度必须在 99.95wt% 以上 , 其中镍原料的纯度达到4N5( 99.995wt%) 甚至 5N 都没问题, 但是钒原料的纯度一般只有 2N5-3N( 99.5wt%-99.9wt%), 钒的纯度限制了镍钒合金的纯度.
2)钒熔点 1 91 9± 2℃, 属于难熔金属, 并且镍、 钒熔点相差很大 ( 约 336℃ ), 所以采用一般的熔炼方法很难制备出成分均匀的靶材用铸锭. 在特殊的应用领域, 首先需将镍、钒用真空熔融方法( 电子束或真空电弧重熔( VAR) 或真空感应熔炼 (VIM)) 获得铸锭, 经过多次重复真空熔炼提高合金铸锭的总纯度;
3) 制备过程严格控制杂质元素的引入. 图 1 是镍钒合金生产工艺流程图.
#中诺新材##磁控溅射#
镍钒溅射靶材是在制备镍钒合金的过程中, 在镍熔体中加入钒, 使制备出的合金更有利于磁控溅射, 结合了镍溅射靶材和钒溅射靶材的优点. 随着社会的进步和半导体产业的发展, 电子及信息、 集成电路、 显示器等产业对镍钒靶材的需求量越来越大.
溅射靶材集中用于信息存储、 集成电路、 显示器、 汽车后视镜等产业, 主要用于磁控溅射各种薄膜材料. 磁控溅射是一种制备薄膜材料的方法, 利用离子源产生的离子, 在真空中加速聚集成高速离子流 , 被加速的粒子流轰击到待沉积薄膜的物体表面, 离子和待沉积薄膜的物体表面的原子发生动能交换, 在待沉积薄膜的物体表面沉积上了纳米 ( 或微米 ) 薄膜. 而被轰击的固体是用溅射法沉积薄膜的原材料 , 称为溅射靶材 .
在集成电路制作中一般用纯金作表面导电层, 但金与硅晶圆容易生成 AuSi 低熔点化合物, 导致金与硅界面粘结不牢固, 人们提出了在金和硅晶圆的表面增加一粘结层, 常用纯镍作粘结层, 但镍层和金导电层之间也会形成扩散, 因此需要再有一阻挡层, 来防止金导电层和镍粘结层之间的扩散. 阻挡层需要采用熔点高的金属, 还要承受较大的电流密度, 高纯金属钒能满足该要求 . 所以在集成电路制作中会用到镍溅射靶材、 钒溅射靶材、 金溅射靶材等.
镍钒溅射靶材是在制备镍钒合金的过程中, 在镍熔体中加入钒, 使制备出的合金更有利于磁控溅射, 结合了镍溅射靶材和钒溅射靶材的优点, 可一次完成溅射镍层( 粘结层) 和钒层( 阻挡层) . 镍钒合金无磁性, 有利于磁控溅射 . 在电子及信息产业中, 基本替代了纯镍溅射靶材.
镍钒合金靶材的特点及应用
镍钒合金靶材主要用于太阳能行业, 电子行业等领域.镍钒靶材的应用及要求的纯度如表 1 所示.
1)光存储 .
2) 太阳薄膜电池.
3) 平板显示器镀膜.
4) 电子及半导体领域.
5) 建筑玻璃.
镍钒合金溅射靶材的特性要求
溅射镍钒靶材要求纯度高、 杂质少, 化学成分均匀、无偏析, 无气孔, 晶粒组织均匀, 晶粒尺寸大小为微米级, 单个溅射靶材中要求晶粒尺寸尽量相差越小越好.这样在磁控溅射不容易产生放电现象, 磁控溅射薄膜均匀.
2. 1 纯度
溅射靶材首先是要纯度高, 因为溅射靶材中的杂质对磁控溅射薄膜的性能影响最大, 所以应尽可能降低溅射靶中杂质含量, 国内外很多半导体或电子产品制造企业对溅射靶材杂质含量提出很高要求.
2. 2 杂质含量
溅射靶材中的杂质要求严格, 镍钒合金溅射靶材中 Cr、Al、 Mg 杂质的含量不超过 10ppm, 超过 10ppm, 腐蚀性能变差. U、 Th 的含量不超过 1 ppb,Pb 和 Bi 的含量小于0.1 ppb, 超过这个含量, 对电子电荷产生不良影响, 将会发生故障. N 含量在 1 -1 00ppm 之间, N 含量增加, 腐蚀性能差, 所以要严格控制杂质的含量.
2. 3 密度
溅射靶材对内部气孔要求很严格, 因为靶材中气孔会影响溅射薄膜的各方面性能, 磁控溅射过程中产生不正常放电, 会对磁控溅射薄膜光电学性能有影响. 因此要求靶材有较高的密度. 此外, 高密度、 高强度溅射靶材更能承受磁控溅射中产生的热应力.镍钒溅射靶材制备工艺一般分为粉末冶金法和熔炼法. 粉末冶金法制备的溅射靶材, 气孔数量多, 密度低. 熔炼方法分为普通熔炼法和真空熔炼. 普通熔炼法, 在熔炼过程中,大气中的气体很容易进入熔体, 造成熔炼的铸锭气体含量不能满足溅射靶材要求. 所以镍钒溅射靶材合金制备一般采用真空熔炼法, 可确保材料内部无气孔.
2. 4 晶粒尺寸及晶粒尺寸分布
镍钒靶材需要经过多道次冷热加工工序, 制备好的靶坯为多晶结构, 晶粒尺寸大小要求严格, 晶粒应控制在100微米以内. 从溅射性能方面考虑, 对于化学成分相同的磁控溅射靶材, 晶粒细小比晶粒大的溅射速率快, 同时靶材内部晶粒越均匀, 溅射到带硅晶圆上的薄膜厚度越均匀.
镍钒合金靶材的制备
镍钒合金中, 钒的量稍微改变, 都会很明显的改变镍钒合金的性能. 从而使得 Ni-V 合金不能够经过后续加工获得溅射靶材, 典型的镍钒合金成分是 Ni-7V. 生产高纯Ni-V 合金, 其关键在于:
1 ) 必须用高品位的金属原料镍和钒, 纯度必须在 99.95wt% 以上 , 其中镍原料的纯度达到4N5( 99.995wt%) 甚至 5N 都没问题, 但是钒原料的纯度一般只有 2N5-3N( 99.5wt%-99.9wt%), 钒的纯度限制了镍钒合金的纯度.
2)钒熔点 1 91 9± 2℃, 属于难熔金属, 并且镍、 钒熔点相差很大 ( 约 336℃ ), 所以采用一般的熔炼方法很难制备出成分均匀的靶材用铸锭. 在特殊的应用领域, 首先需将镍、钒用真空熔融方法( 电子束或真空电弧重熔( VAR) 或真空感应熔炼 (VIM)) 获得铸锭, 经过多次重复真空熔炼提高合金铸锭的总纯度;
3) 制备过程严格控制杂质元素的引入. 图 1 是镍钒合金生产工艺流程图.
#气候监测# 【ENSO-148 特别期：关于拉尼娜事件的Q&A】
最近赤道中东太平洋又出现了持续显著偏冷，表明有一次拉尼娜事件正在发展。这会和近期四川盆地北部、陕西与山西大部的强降雨有关么？而在近期的寒潮影响下，全国大部气温都显著偏低；又有传言：“拉尼娜事件导致今年冬季为数十年一遇寒冬”，这是否有依据？
如果需要一个简短结论，那就是：
【这次四川盆地北部、陕西大部与山西的强降雨较大程度和拉尼娜事件的发展有关。近期的寒潮和拉尼娜事件没有直接关联；而在冬季，拉尼娜事件在一定程度上会倾向我国冬季总体偏冷和南方偏干燥，但不能只用该因子作为气候预测依据；而“数十年一遇寒冬”更是无有效凭据。】
这次我也会对拉尼娜事件的一些相关内容，作一些简要的Q&A.
Q1: 什么是拉尼娜事件？
A1: 拉尼娜事件，是指【赤道中东太平洋区域的海表温度持续、显著偏冷的气候现象】。
其中，“持续”代表时间上至少要维持5个月；而“显著偏冷”，是赤道中东太平洋指较常年平均偏低0.5°C以上。
在当前实际监测中，“常年平均”多采用1981-2010年的平均（未来会逐步调整为1991-2020年平均），而“赤道中东太平洋”多选用经纬度上，5°S-5°N，170°W-120°W划定的地区（被称作【Nino3.4区（参见图1）】，这个名词将在后面用到），以该区域平均海表温度的异常作为监测标准。
在词源上，拉尼娜一词来自西班牙语“La Niña”，字面意为“小女孩”，这很可能是与用作赤道中东太平洋显著偏暖的厄尔尼诺事件“El Niño”（意为“圣
婴”/“小男孩”）分野相对。
厄尔尼诺事件和拉尼娜事件，其实是同一类现象的两面，分别代表了赤道中东太平洋海区持续显著偏暖与偏冷的情形（图2）。
Q2：为什么会出现拉尼娜事件？
A2：由于这个问题涉及了气候学与海洋学不少专业知识，考虑到理解难度，这里仅做一些简要、不完全严谨的概述。
在通常情形下，赤道两侧是盛行信风，总体以东风为主，它将东太平洋海表较暖的海水向西太平洋输送。而为了补偿表层海水的缺失，在东太平洋地区会有深处的冷水向表层补充，而西太平洋多获得的海水也会堆积并向下沉，在海表以下回流到东太平洋，构成一个循环。
因此在通常的情形下，东太平洋海表会失去暖水而有冷水补充，海温较低；而西太平洋海表会得到暖水，海温较高且盛行上升运动与对流云活动（图3左）。
但维系这个循环的很多过程，如海表面的信风，也存在明显变化。如果信风突然减弱，上述循环变弱，东太平洋暖水向西输送会减少而海温偏高，反之西太平洋海温偏低，此时对流活动移动到中太平洋一带，这就是厄尔尼诺事件（图3中）。
反之，当信风较常态进一步增强，东太平洋表层暖水被进一步向西输送，东太平洋变得偏冷，此时海表附近的空气受冷却下沉，在海表处聚集形成高压；气压梯度力将导致从东太平洋向西吹拂的信风进一步增强，西太平洋海温变得偏高，会继续增强这一循环，形成正反馈。这就是拉尼娜事件的情形（图3右）。
不过，拉尼娜事件不会因为上述正反馈过程而无限增强，也有不少大气与海洋过程会抑制其增强（由于涉及较专业知识，这里不展开叙述），这使得事件发展会有限制，并在一定时段后减弱结束。
Q3: 拉尼娜事件频率有多高？
A3: 在1950年至今的71年中，共发生了16次拉尼娜事件（图4），平均约4-5年一次，相比同期21次的厄尔尼诺事件，频率略低。
但其中，又分为持续时间短（6-12个月）的高频事件，和持续时间较长（1-2年）的低频事件，这71年里，总共有15年10个月处在拉尼娜状态。因而，拉尼娜事件也并非少见，而其与厄尔尼诺事件总共占了一半以上时间，真正的“中性状态”并不是很多。
Q4: 拉尼娜事件发生在热带太平洋，为什么还能对我国气候产生影响？
A4: 因为拉尼娜事件，不是简单的热带太平洋区域气候异常。
前文已经提及，由于热带太平洋的面积之广与较高的海温，拉尼娜事件通过影响到热带太平洋海表温度，影响到海表之上大气的温度和对流活动。对流活动的变化，会导致对流云形成过程中，水汽凝结并释放热量（被称作潜热）的多寡，而潜热是大气运动重要的能量源。
因而，拉尼娜事件可引起相当大范围大气环流异常，甚至通过激发波长极长的大气波动，超越热带地区的囹圄束缚，影响到热带以外的广阔天地。此外，它还能影响到热带太平洋以外海区的海温，这也会进一步导致各地大气环流与气候的异常（图5）。
实际上，厄尔尼诺/拉尼娜事件，是季节到数年的时间范围内，影响力最强的自然气候因子。
但需要注意，由于我国并非位于赤道太平洋沿岸，受厄尔尼诺/拉尼娜的影响也是相对间接，不如同印度尼西亚、秘鲁等直接影响区明显。讨论厄尔尼诺/拉尼娜事件对我国的影响时需要注意这一点。
Q5: 近期四川盆地北部、甘肃东部、陕西与山西大部、河北中部和辽宁等地出现了罕见的强降雨。在这个季节降雨如此偏北且偏多，是否有即将正式形成的拉尼娜事件影响呢？
A5: 正在形成的拉尼娜事件是一大重要的成因，但不是全部。
图6是1951年以来，所有拉尼娜事件发展的秋季年降雨量异常的合成结果。可以看到，有拉尼娜事件发展的秋季，四川盆地、陕西、山西等地降雨的确明显偏多。
这主要与拉尼娜事件发展下，赤道西太平洋一侧马来群岛区域海温上升导致对流活动增强，通过增强的哈德莱环流（Hadley Cell）加强了副热带地区的下沉气流，导致了副热带高压出现增强；此外赤道太平洋信风的增强，也对副热带高压增强有一定作用。而增强的副热带高压将海洋的水汽深入输送向更内陆的四川盆地和更偏北的华北地区，造成了当地降雨的偏多。
但导致副热带高压增强的原因，不只是拉尼娜事件的发展。中高纬度西风带内的槽与脊异常，甚至高纬度地区的海冰积雪异常，都会影响到副热带高压的强度与位置。图7给出了一个本次持续强降雨的概念性解释。
Q6: 所以，拉尼娜事件会造成我国冬季怎样的气候异常？近期的寒潮和偏冷和拉尼娜事件有关么？“数十年一遇的寒冬”会发生么？
A6: 简要回答：【一定程度上，会倾向我国冬季总体偏冷且南方大部偏干燥。但近期的寒潮和气温偏低是短期天气过程，和拉尼娜这类气候异常没有直接明显关联；至于“数十年一遇寒冬”，没有任何显著有力依据。】
这个问题，已有相当多的气候学研究人员做过统计和具体机制研究。
如果简单地从统计学上做相关分析，图8-9的结果表明，拉尼娜事件更倾向于全国大部冬季偏冷，降水偏少。
但这两张图也显示出，其对不少地区冬季气温相关系数未通过0.10显著性检验，这表明拉尼娜事件对我国冬季气候影响并非很显著。在拉尼娜事件期，我国也有不少暖冬事件发生，如1998-99年、2016-17年等。综合其他气候因子，如北极海冰、中高纬度海温异常、陆地积雪等对我国气候的影响，综合考虑才能更好地分析我国冬季气候趋势；仅凭拉尼娜现象这一条，断定极端寒冷的冬季发生是没有任何显著依据。
至于“数十年一遇的寒冬”，这已是属于极端气候事件，不仅要考虑季节平均的气候因子，还需要考虑时间更短的一些天气气候过程，这不是拉尼娜事件能简单判定。此外，在过去百年间全球显著变暖的气候背景基础下，要出现“数十年一遇的寒冬”，也已是非常困难。
Q7: 有分析认为2007-08年冬季南方的持续低温雨雪冰冻灾害，是由同期的拉尼娜事件引起。这是否有依据？
A7: 有部分贡献，但远非最重要、最直接的原因。
2008年雨雪冰冻灾害持续了约1个月，这在气象学上被称作延伸期-低频过程事件，它的持续时间较普通的天气过程（数日）长，但又较短期气候过程（数月）短。此时，主要影响数月到数年的拉尼娜事件，成为了一个背景因素，它让冬季风偏强，冷空气会更容易持续入侵南方。
但要形成持续雨雪冰冻灾害，需要稳定的暖湿气流与冷空气的输送交锋，这种维持一个月时长的异常大气环流，需要其他大气过程，如中高纬度西风带内部较稳定的扰动，热带地区的大气振荡过程等，作为直接且最重要的因素。这类因素的起源就较为独立于拉尼娜事件，包括极地海冰的异常，中高纬度海洋的海温异常，甚至大气层内部的扰动发展。
于是，在分析雨雪冰冻灾害这类冬季内极端事件时，不仅需要考虑诸如拉尼娜等“相对长期”的气候因子作为背景因素，同时要考虑更短期、但影响更直接更显著的天气、气候因子与过程。
参考链接：
中国国家气候中心-厄尔尼诺/拉尼娜监测
https://t.cn/A6bSjHgc
美国气候预测中心-厄尔尼诺/拉尼娜监测
https://t.cn/A6bSjHgf
图1: 最近一周的全球海表温度异常，其中暖（冷）色调代表偏高（低），红色方框即Nino3.4区域。可以看到，以Nino3.4区域为代表的赤道中东太平洋有显著冷异常，表明了拉尼娜事件的发展。图片来源：https://t.cn/A6MYTMC2
图2: 厄尔尼诺（左）/拉尼娜（右）事件下海温异常，其中红（蓝）色代表海温偏高（低）。图片来源：https://t.cn/A6bSjHgV
图3: 正常年份（左）、厄尔尼诺年（中）、拉尼娜年（右）的热带太平洋海洋与大气情形。表层暖（冷）色代表暖（冷）海表温度，白色箭头代表海面信风，黑色箭头代表高空大气运动。图片来源：
https://t.cn/A6bSjHg6
图4: 1950年以来的拉尼娜事件（冷事件）列表。图片来源：https://t.cn/A6bSjHgM
图5: 拉尼娜事件在北半球冬季（上部）、夏季（下部）造成的气候异常。图片来源：https://t.cn/A6bSjHgi
图6: 1951年以来有拉尼娜事件发展的秋季（9-11月），全国降水量距平（偏离均值的程度）百分率（左侧）和降雨偏多的概率（右侧）。
图7: 本次河南、陕西、山西等地异常偏强的秋雨形成原因简要机制。其中拉尼娜事件造成了较显著的影响。图片来源：国家气候中心
图8: 1981-2014年，同时期Nino3.4区海温对冬季（12-2月）我国（左）和全球（右）表面温度的相关系数。颜色从浅到深的界限，分别为通过0.1，0.05，0.01，0.001显著性检验的阈值。
图9: 同图8，但为同期降水量相关系数。
图6与图8-9来源:https://t.cn/A6bSjHgI
#今年冬季将形成拉尼娜事件# #今年冬天会有多冷#
最近赤道中东太平洋又出现了持续显著偏冷，表明有一次拉尼娜事件正在发展。这会和近期四川盆地北部、陕西与山西大部的强降雨有关么？而在近期的寒潮影响下，全国大部气温都显著偏低；又有传言：“拉尼娜事件导致今年冬季为数十年一遇寒冬”，这是否有依据？
如果需要一个简短结论，那就是：
【这次四川盆地北部、陕西大部与山西的强降雨较大程度和拉尼娜事件的发展有关。近期的寒潮和拉尼娜事件没有直接关联；而在冬季，拉尼娜事件在一定程度上会倾向我国冬季总体偏冷和南方偏干燥，但不能只用该因子作为气候预测依据；而“数十年一遇寒冬”更是无有效凭据。】
这次我也会对拉尼娜事件的一些相关内容，作一些简要的Q&A.
Q1: 什么是拉尼娜事件？
A1: 拉尼娜事件，是指【赤道中东太平洋区域的海表温度持续、显著偏冷的气候现象】。
其中，“持续”代表时间上至少要维持5个月；而“显著偏冷”，是赤道中东太平洋指较常年平均偏低0.5°C以上。
在当前实际监测中，“常年平均”多采用1981-2010年的平均（未来会逐步调整为1991-2020年平均），而“赤道中东太平洋”多选用经纬度上，5°S-5°N，170°W-120°W划定的地区（被称作【Nino3.4区（参见图1）】，这个名词将在后面用到），以该区域平均海表温度的异常作为监测标准。
在词源上，拉尼娜一词来自西班牙语“La Niña”，字面意为“小女孩”，这很可能是与用作赤道中东太平洋显著偏暖的厄尔尼诺事件“El Niño”（意为“圣
婴”/“小男孩”）分野相对。
厄尔尼诺事件和拉尼娜事件，其实是同一类现象的两面，分别代表了赤道中东太平洋海区持续显著偏暖与偏冷的情形（图2）。
Q2：为什么会出现拉尼娜事件？
A2：由于这个问题涉及了气候学与海洋学不少专业知识，考虑到理解难度，这里仅做一些简要、不完全严谨的概述。
在通常情形下，赤道两侧是盛行信风，总体以东风为主，它将东太平洋海表较暖的海水向西太平洋输送。而为了补偿表层海水的缺失，在东太平洋地区会有深处的冷水向表层补充，而西太平洋多获得的海水也会堆积并向下沉，在海表以下回流到东太平洋，构成一个循环。
因此在通常的情形下，东太平洋海表会失去暖水而有冷水补充，海温较低；而西太平洋海表会得到暖水，海温较高且盛行上升运动与对流云活动（图3左）。
但维系这个循环的很多过程，如海表面的信风，也存在明显变化。如果信风突然减弱，上述循环变弱，东太平洋暖水向西输送会减少而海温偏高，反之西太平洋海温偏低，此时对流活动移动到中太平洋一带，这就是厄尔尼诺事件（图3中）。
反之，当信风较常态进一步增强，东太平洋表层暖水被进一步向西输送，东太平洋变得偏冷，此时海表附近的空气受冷却下沉，在海表处聚集形成高压；气压梯度力将导致从东太平洋向西吹拂的信风进一步增强，西太平洋海温变得偏高，会继续增强这一循环，形成正反馈。这就是拉尼娜事件的情形（图3右）。
不过，拉尼娜事件不会因为上述正反馈过程而无限增强，也有不少大气与海洋过程会抑制其增强（由于涉及较专业知识，这里不展开叙述），这使得事件发展会有限制，并在一定时段后减弱结束。
Q3: 拉尼娜事件频率有多高？
A3: 在1950年至今的71年中，共发生了16次拉尼娜事件（图4），平均约4-5年一次，相比同期21次的厄尔尼诺事件，频率略低。
但其中，又分为持续时间短（6-12个月）的高频事件，和持续时间较长（1-2年）的低频事件，这71年里，总共有15年10个月处在拉尼娜状态。因而，拉尼娜事件也并非少见，而其与厄尔尼诺事件总共占了一半以上时间，真正的“中性状态”并不是很多。
Q4: 拉尼娜事件发生在热带太平洋，为什么还能对我国气候产生影响？
A4: 因为拉尼娜事件，不是简单的热带太平洋区域气候异常。
前文已经提及，由于热带太平洋的面积之广与较高的海温，拉尼娜事件通过影响到热带太平洋海表温度，影响到海表之上大气的温度和对流活动。对流活动的变化，会导致对流云形成过程中，水汽凝结并释放热量（被称作潜热）的多寡，而潜热是大气运动重要的能量源。
因而，拉尼娜事件可引起相当大范围大气环流异常，甚至通过激发波长极长的大气波动，超越热带地区的囹圄束缚，影响到热带以外的广阔天地。此外，它还能影响到热带太平洋以外海区的海温，这也会进一步导致各地大气环流与气候的异常（图5）。
实际上，厄尔尼诺/拉尼娜事件，是季节到数年的时间范围内，影响力最强的自然气候因子。
但需要注意，由于我国并非位于赤道太平洋沿岸，受厄尔尼诺/拉尼娜的影响也是相对间接，不如同印度尼西亚、秘鲁等直接影响区明显。讨论厄尔尼诺/拉尼娜事件对我国的影响时需要注意这一点。
Q5: 近期四川盆地北部、甘肃东部、陕西与山西大部、河北中部和辽宁等地出现了罕见的强降雨。在这个季节降雨如此偏北且偏多，是否有即将正式形成的拉尼娜事件影响呢？
A5: 正在形成的拉尼娜事件是一大重要的成因，但不是全部。
图6是1951年以来，所有拉尼娜事件发展的秋季年降雨量异常的合成结果。可以看到，有拉尼娜事件发展的秋季，四川盆地、陕西、山西等地降雨的确明显偏多。
这主要与拉尼娜事件发展下，赤道西太平洋一侧马来群岛区域海温上升导致对流活动增强，通过增强的哈德莱环流（Hadley Cell）加强了副热带地区的下沉气流，导致了副热带高压出现增强；此外赤道太平洋信风的增强，也对副热带高压增强有一定作用。而增强的副热带高压将海洋的水汽深入输送向更内陆的四川盆地和更偏北的华北地区，造成了当地降雨的偏多。
但导致副热带高压增强的原因，不只是拉尼娜事件的发展。中高纬度西风带内的槽与脊异常，甚至高纬度地区的海冰积雪异常，都会影响到副热带高压的强度与位置。图7给出了一个本次持续强降雨的概念性解释。
Q6: 所以，拉尼娜事件会造成我国冬季怎样的气候异常？近期的寒潮和偏冷和拉尼娜事件有关么？“数十年一遇的寒冬”会发生么？
A6: 简要回答：【一定程度上，会倾向我国冬季总体偏冷且南方大部偏干燥。但近期的寒潮和气温偏低是短期天气过程，和拉尼娜这类气候异常没有直接明显关联；至于“数十年一遇寒冬”，没有任何显著有力依据。】
这个问题，已有相当多的气候学研究人员做过统计和具体机制研究。
如果简单地从统计学上做相关分析，图8-9的结果表明，拉尼娜事件更倾向于全国大部冬季偏冷，降水偏少。
但这两张图也显示出，其对不少地区冬季气温相关系数未通过0.10显著性检验，这表明拉尼娜事件对我国冬季气候影响并非很显著。在拉尼娜事件期，我国也有不少暖冬事件发生，如1998-99年、2016-17年等。综合其他气候因子，如北极海冰、中高纬度海温异常、陆地积雪等对我国气候的影响，综合考虑才能更好地分析我国冬季气候趋势；仅凭拉尼娜现象这一条，断定极端寒冷的冬季发生是没有任何显著依据。
至于“数十年一遇的寒冬”，这已是属于极端气候事件，不仅要考虑季节平均的气候因子，还需要考虑时间更短的一些天气气候过程，这不是拉尼娜事件能简单判定。此外，在过去百年间全球显著变暖的气候背景基础下，要出现“数十年一遇的寒冬”，也已是非常困难。
Q7: 有分析认为2007-08年冬季南方的持续低温雨雪冰冻灾害，是由同期的拉尼娜事件引起。这是否有依据？
A7: 有部分贡献，但远非最重要、最直接的原因。
2008年雨雪冰冻灾害持续了约1个月，这在气象学上被称作延伸期-低频过程事件，它的持续时间较普通的天气过程（数日）长，但又较短期气候过程（数月）短。此时，主要影响数月到数年的拉尼娜事件，成为了一个背景因素，它让冬季风偏强，冷空气会更容易持续入侵南方。
但要形成持续雨雪冰冻灾害，需要稳定的暖湿气流与冷空气的输送交锋，这种维持一个月时长的异常大气环流，需要其他大气过程，如中高纬度西风带内部较稳定的扰动，热带地区的大气振荡过程等，作为直接且最重要的因素。这类因素的起源就较为独立于拉尼娜事件，包括极地海冰的异常，中高纬度海洋的海温异常，甚至大气层内部的扰动发展。
于是，在分析雨雪冰冻灾害这类冬季内极端事件时，不仅需要考虑诸如拉尼娜等“相对长期”的气候因子作为背景因素，同时要考虑更短期、但影响更直接更显著的天气、气候因子与过程。
参考链接：
中国国家气候中心-厄尔尼诺/拉尼娜监测
https://t.cn/A6bSjHgc
美国气候预测中心-厄尔尼诺/拉尼娜监测
https://t.cn/A6bSjHgf
图1: 最近一周的全球海表温度异常，其中暖（冷）色调代表偏高（低），红色方框即Nino3.4区域。可以看到，以Nino3.4区域为代表的赤道中东太平洋有显著冷异常，表明了拉尼娜事件的发展。图片来源：https://t.cn/A6MYTMC2
图2: 厄尔尼诺（左）/拉尼娜（右）事件下海温异常，其中红（蓝）色代表海温偏高（低）。图片来源：https://t.cn/A6bSjHgV
图3: 正常年份（左）、厄尔尼诺年（中）、拉尼娜年（右）的热带太平洋海洋与大气情形。表层暖（冷）色代表暖（冷）海表温度，白色箭头代表海面信风，黑色箭头代表高空大气运动。图片来源：
https://t.cn/A6bSjHg6
图4: 1950年以来的拉尼娜事件（冷事件）列表。图片来源：https://t.cn/A6bSjHgM
图5: 拉尼娜事件在北半球冬季（上部）、夏季（下部）造成的气候异常。图片来源：https://t.cn/A6bSjHgi
图6: 1951年以来有拉尼娜事件发展的秋季（9-11月），全国降水量距平（偏离均值的程度）百分率（左侧）和降雨偏多的概率（右侧）。
图7: 本次河南、陕西、山西等地异常偏强的秋雨形成原因简要机制。其中拉尼娜事件造成了较显著的影响。图片来源：国家气候中心
图8: 1981-2014年，同时期Nino3.4区海温对冬季（12-2月）我国（左）和全球（右）表面温度的相关系数。颜色从浅到深的界限，分别为通过0.1，0.05，0.01，0.001显著性检验的阈值。
图9: 同图8，但为同期降水量相关系数。
图6与图8-9来源:https://t.cn/A6bSjHgI
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