细思极恐：如果我坐着宇宙飞船到超光速，整个过程会看到什么？
我们知道，任何物体都不能超过光速的。
但我们不妨做这样一个思想实验：
一艘宇宙飞船不断加速，一直到超光速，只考虑视觉的变化，我们会看到什么样的场景？
近光速下运动，光会在身前发生“蓝移”，身后发生红移，即多普勒效应。
由公式可知，速度越大，角度越小，视野前方发生的蓝移越明显。
那么观察者的视野会发生这样的现象：
正前方收缩，正后方视野膨胀。左右的视野随着角度的增大，逐渐增大。
假设，我们坐在飞行器上，观察图中的观测点1（原本位于正左方）：
如果我们的速度远低于光速，那么我们观察看到的观测点1，在我们的正左方。
但如果我们达到0.5光速的时候，我们接收到来自于观测点1光线时，我们已经运动到了更前方。这个时候，我们就会发现，观测点1落后在了我们的左后方。射来的光线，与视线成一定夹角的方向，那么除了颜色和光强的变化，星体的方向也会发生变化。
不过，由于多普勒效应和视觉夹角有关，并非平直的变化，所以视觉效果并非这张效果图上犹如透视图般缩小视觉的效果，而是类似于球体的内表面。
正常情况下，我们通过水晶球，可以看到这样的画面：
这种画面，也是鱼眼镜头的效果。
它的画面，分布在球的外表面。而近光速下，视觉效果则刚好相反，画面会以分布在内表面的方式，呈现在我们的眼前：
越往两边走，画面越接近正常状态。但越往中间走，画面浓缩程度越高。
对于光谱均匀的的宇宙背景来说：
在近光速下，我们会看到视野越往中间越紫，然后外围依次是蓝、青、绿、黄、橙、红。
当然，这里只是假设，宇宙背景的光谱并不均匀，而是各种各样的，并非一成不变。
对于正视野来说，原本就是紫色的光线，由于蓝移现象，可能会让这部分光成为紫外光，变成我们肉眼看不到的光线。而对于后方视野来说，则因为红移现象，一些可见红光变成了红外光。
例如：对于身后发白光的星体来说，只需要183km/s的远离速度，便可让他们出现清楚的彩色。达到1040km/s的远离速度，则会呈现鲜艳的彩色。不过，这些彩色中依旧包含着许多白光。当速度超过106000km/s的远离速度之后，这些发白光的星体则会从肉眼中消失。
而对于黄光星球来说，只需要27800km/s的远离速度，它们就会消失。发红光的星球，则只需要9400km/s的远离速度，就会从视野中消失。
相反，前后方的红外、紫外等光线，则会因为蓝移和红移现象，而成为可见。
随着速度越来越接近光速，甚至，我们能逐渐看到原本看不见的无线电波。然后渐渐的，原来的能够看见的可见光，逐渐全部变成紫外光，然后不可见。
此时，我们看到的恒星和宇宙，将会和我们原来看到的完全不同的样子。
可见光谱只是电磁波段中的极小一部分：
如果前方的视野是180度，当达到0.5c时，眼前的视野则会扩大到210°左右。
当速度达到0.9C的时候，原本的180度视野，可以扩大到260度视野。
达到0.99C时，视野角度扩大到300度。
达到0.999C光速时，视野角度扩大到330度。
随着无限接近光速，视野角度也无线接近360度。
理论上来说，当达到光速的时候，宇宙飞船中的观察者，获得了360度的全视角。
前方的光线蓝移到了极限，后方的光线红移到了极限。
理论上，此时的视觉会是这样的：
我们眼前能够看到的光线，几乎全部是原本频率极低的无线电波。根据无线电波频率的不同，我们依旧会看到紫光、蓝光、青光等各种颜色。而后方，看到的则是原本看不到的超高频率的宇宙辐射。
视野里的可见场景，已经完全和静止时看到的彻底不同。同时眼前的视野场景，会完全犹如球体的内表面一般。正前方的事物无限缩小，正后方的事物放大，均匀分布在视界的边上。
如果是仰望天空，将会呈现出这样的视觉效果：
不过，达到光速，也就意味着时间的静止。
如果考虑到飞船自身的相对论效应，外部观察者会发现，飞船船员完全静止不动。而飞船船员自身，则会飞到宇宙时间的尽头，看到整个宇宙生命的终结。
如果我们“允许”超光速。
观察者身上正在发生的事件，则会超前于所看到的现象。所以，观察者能“看”（实际是镜头记录）到自己死亡的场景。
但这个情况只是考虑了向前“看”，并没考虑向后“看”。如果在超光速的时候，向后“看”（红移方向），看到的会是自己死而复生：时光回流的情况（死后，镜头才记录到追上来的光线）。
超光速=时间逆转（×）
超光速=看到过去（√）
如果观察者从一出生开始，就在飞船上超光速运动，在死亡刹那运动停止，紧接着镜头中就会出现：
航天员从死到出生逆流的整个画面。
#微博新知博主# #科普大作战# #微博公开课#
我们知道，任何物体都不能超过光速的。
但我们不妨做这样一个思想实验：
一艘宇宙飞船不断加速，一直到超光速，只考虑视觉的变化，我们会看到什么样的场景？
近光速下运动，光会在身前发生“蓝移”，身后发生红移，即多普勒效应。
由公式可知，速度越大，角度越小，视野前方发生的蓝移越明显。
那么观察者的视野会发生这样的现象：
正前方收缩，正后方视野膨胀。左右的视野随着角度的增大，逐渐增大。
假设，我们坐在飞行器上，观察图中的观测点1（原本位于正左方）：
如果我们的速度远低于光速，那么我们观察看到的观测点1，在我们的正左方。
但如果我们达到0.5光速的时候，我们接收到来自于观测点1光线时，我们已经运动到了更前方。这个时候，我们就会发现，观测点1落后在了我们的左后方。射来的光线，与视线成一定夹角的方向，那么除了颜色和光强的变化，星体的方向也会发生变化。
不过，由于多普勒效应和视觉夹角有关，并非平直的变化，所以视觉效果并非这张效果图上犹如透视图般缩小视觉的效果，而是类似于球体的内表面。
正常情况下，我们通过水晶球，可以看到这样的画面：
这种画面，也是鱼眼镜头的效果。
它的画面，分布在球的外表面。而近光速下，视觉效果则刚好相反，画面会以分布在内表面的方式，呈现在我们的眼前：
越往两边走，画面越接近正常状态。但越往中间走，画面浓缩程度越高。
对于光谱均匀的的宇宙背景来说：
在近光速下，我们会看到视野越往中间越紫，然后外围依次是蓝、青、绿、黄、橙、红。
当然，这里只是假设，宇宙背景的光谱并不均匀，而是各种各样的，并非一成不变。
对于正视野来说，原本就是紫色的光线，由于蓝移现象，可能会让这部分光成为紫外光，变成我们肉眼看不到的光线。而对于后方视野来说，则因为红移现象，一些可见红光变成了红外光。
例如：对于身后发白光的星体来说，只需要183km/s的远离速度，便可让他们出现清楚的彩色。达到1040km/s的远离速度，则会呈现鲜艳的彩色。不过，这些彩色中依旧包含着许多白光。当速度超过106000km/s的远离速度之后，这些发白光的星体则会从肉眼中消失。
而对于黄光星球来说，只需要27800km/s的远离速度，它们就会消失。发红光的星球，则只需要9400km/s的远离速度，就会从视野中消失。
相反，前后方的红外、紫外等光线，则会因为蓝移和红移现象，而成为可见。
随着速度越来越接近光速，甚至，我们能逐渐看到原本看不见的无线电波。然后渐渐的，原来的能够看见的可见光，逐渐全部变成紫外光，然后不可见。
此时，我们看到的恒星和宇宙，将会和我们原来看到的完全不同的样子。
可见光谱只是电磁波段中的极小一部分：
如果前方的视野是180度，当达到0.5c时，眼前的视野则会扩大到210°左右。
当速度达到0.9C的时候，原本的180度视野，可以扩大到260度视野。
达到0.99C时，视野角度扩大到300度。
达到0.999C光速时，视野角度扩大到330度。
随着无限接近光速，视野角度也无线接近360度。
理论上来说，当达到光速的时候，宇宙飞船中的观察者，获得了360度的全视角。
前方的光线蓝移到了极限，后方的光线红移到了极限。
理论上，此时的视觉会是这样的：
我们眼前能够看到的光线，几乎全部是原本频率极低的无线电波。根据无线电波频率的不同，我们依旧会看到紫光、蓝光、青光等各种颜色。而后方，看到的则是原本看不到的超高频率的宇宙辐射。
视野里的可见场景，已经完全和静止时看到的彻底不同。同时眼前的视野场景，会完全犹如球体的内表面一般。正前方的事物无限缩小，正后方的事物放大，均匀分布在视界的边上。
如果是仰望天空，将会呈现出这样的视觉效果：
不过，达到光速，也就意味着时间的静止。
如果考虑到飞船自身的相对论效应，外部观察者会发现，飞船船员完全静止不动。而飞船船员自身，则会飞到宇宙时间的尽头，看到整个宇宙生命的终结。
如果我们“允许”超光速。
观察者身上正在发生的事件，则会超前于所看到的现象。所以，观察者能“看”（实际是镜头记录）到自己死亡的场景。
但这个情况只是考虑了向前“看”，并没考虑向后“看”。如果在超光速的时候，向后“看”（红移方向），看到的会是自己死而复生：时光回流的情况（死后，镜头才记录到追上来的光线）。
超光速=时间逆转（×）
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#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
#今年冬季将形成拉尼娜事件# #今年冬天会有多冷#
#气候监测# 【ENSO#136 特别期：关于拉尼娜事件的Q&A】
最近又有传言：“拉尼娜事件导致今年冬季为数十年一遇寒冬！”
emmm，这次没有吓得我读文献了，因为这撞上了我核心的研究方向（冷笑）
【真实内心OS：每年都在传，烦不烦啊[doge]】
如果需要一个简短结论，那就是：
【当前的确即将形成一次拉尼娜事件。拉尼娜事件在一定程度上，会倾向我国冬季总体偏冷，但对大部分地区影响不显著，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（未来会有所调整），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】，这个名词将在最后再次用到），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”）分野。
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1）。
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，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。而为了补偿表层质量的缺失，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，在上述通常情况下，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（图2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，海温偏高，这就是厄尔尼诺事件（图2中）；反之，当信风进一步增强，上述循环变得更强，东太平洋海温会更加偏冷，这就是拉尼娜事件（图2右）。
而在拉尼娜事件情形下，东太平洋变冷，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，反过来继续增强这一循环，形成正反馈。不过，拉尼娜事件不会因为上述过程而无限增强，也有不少大气与海洋过程会抑制其增强（有一定难度，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70年中，共发生了15次拉尼娜事件（图3，未统计当前这次），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70年里，总共有15年2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。
由于热带太平洋的面积之广与高海温，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。而对流活动的变化，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，甚至通过波长极长的大气波动，超越了热带地区的囹圄束缚，足以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4）。
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。
Q5: 所以，拉尼娜事件到底会造成我国冬季怎样的气候异常？“数十年一遇的寒冬”会发生么？
A5: 简要回答：【一定程度上，会倾向我国冬季总体偏冷且偏干，但对大部分地区影响不显著。至于“数十年一遇寒冬”，没有任何显著依据。】
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5-6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。
Q6: 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？
A6: 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
日本东京气候中心-厄尔尼诺/拉尼娜页面
https://t.cn/A6bSjHgJ
图1: 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2: 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3: 1950年以来的拉尼娜事件（冷事件）列表。图片来源：https://t.cn/A6bSjHgM
图4: 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5: 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6: 同图5，但为同期降水量相关系数。
图5-6来源:https://t.cn/A6bSjHgI
最近又有传言：“拉尼娜事件导致今年冬季为数十年一遇寒冬！”
emmm，这次没有吓得我读文献了，因为这撞上了我核心的研究方向（冷笑）
【真实内心OS：每年都在传，烦不烦啊[doge]】
如果需要一个简短结论，那就是：
【当前的确即将形成一次拉尼娜事件。拉尼娜事件在一定程度上，会倾向我国冬季总体偏冷，但对大部分地区影响不显著，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（未来会有所调整），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】，这个名词将在最后再次用到），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”）分野。
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1）。
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，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。而为了补偿表层质量的缺失，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，在上述通常情况下，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（图2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，海温偏高，这就是厄尔尼诺事件（图2中）；反之，当信风进一步增强，上述循环变得更强，东太平洋海温会更加偏冷，这就是拉尼娜事件（图2右）。
而在拉尼娜事件情形下，东太平洋变冷，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，反过来继续增强这一循环，形成正反馈。不过，拉尼娜事件不会因为上述过程而无限增强，也有不少大气与海洋过程会抑制其增强（有一定难度，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70年中，共发生了15次拉尼娜事件（图3，未统计当前这次），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70年里，总共有15年2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。
由于热带太平洋的面积之广与高海温，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。而对流活动的变化，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，甚至通过波长极长的大气波动，超越了热带地区的囹圄束缚，足以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4）。
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。
Q5: 所以，拉尼娜事件到底会造成我国冬季怎样的气候异常？“数十年一遇的寒冬”会发生么？
A5: 简要回答：【一定程度上，会倾向我国冬季总体偏冷且偏干，但对大部分地区影响不显著。至于“数十年一遇寒冬”，没有任何显著依据。】
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5-6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。
Q6: 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？
A6: 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
日本东京气候中心-厄尔尼诺/拉尼娜页面
https://t.cn/A6bSjHgJ
图1: 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2: 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3: 1950年以来的拉尼娜事件（冷事件）列表。图片来源：https://t.cn/A6bSjHgM
图4: 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5: 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6: 同图5，但为同期降水量相关系数。
图5-6来源:https://t.cn/A6bSjHgI
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