# 洋流与厄尔尼诺

拉普拉斯的迷你世界 · 图版 56 · 地球与天空 · 地球

> 风推着海面，地球的自转让水流偏转，表层的水绕成大环流。每隔几年，太平洋的信风变弱，暖水向东涌去，远处的天气也跟着变。

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- 更新于：2026-10-29

## 01 风推着海面走

热带的海面上常年吹着东风，叫信风；中纬度吹的是西风。风拖着海面的水走，大洋表层的洋流主要是这样推起来的。按 NOAA 的说法，风推动的是海面以下约 100 米的水。

台上的白色短线是表层流：每一条跟着 GODAS 里 2011⁠–⁠2020 年 5 米深处的平均流速漂，一秒钟走 25 天的路。开阔大洋上的水大多每秒只走几厘米，一天几公里。

洋流不是一条条有边界的河。海里到处是涡旋，水不断进出。2022 年全球约有 1,300 个漂流浮标在海面上漂，水帆拖在 15 米深处，它们的路线都弯弯曲曲。

*热带吹信风，中纬度吹西风 · 风推动上层约 100 米的水 · 白线：2011⁠–⁠2020 年 5 米深处的平均流（GODAS）*

## 02 偏向右边

1893⁠–⁠1896 年，南森的弗拉姆号随北冰洋的冰漂流。他注意到，冰不顺着风走，而是偏向风向的右边 20°–40°。

埃克曼在 1905 年的论文里给出了解释：地球在转，运动的水在北半球向右偏，在南半球向左偏。一层水拖着下一层，越往下越慢、越偏；把上面约 100 米的水加起来，净流向与风成直角（90°）。

在北太平洋，南边的信风把水推向北，北边的西风把水推向南，水在中间堆起来：环流中心的海面比边上高约 1 米。水往低处流，又被自转拐弯，最后绕着这座“水丘”转圈。台上把海面的起伏放大了。

*冰偏向风的右边 20°–40°（南森）· 净输送与风成 90° · 环流中心的海面高约 1 米*

## 03 五个大环流

风、自转和大陆的阻挡，让表层的水在大洋里绕成大圈，叫环流。按 NOAA 的说法，主要的副热带环流有五个：南北太平洋、南北大西洋和印度洋各一个。

北半球的环流顺时针转，南半球的逆时针转。北太平洋这一圈：黑潮沿日本向北，北太平洋暖流向东，加利福尼亚海流沿北美向南，北赤道洋流再向西流回。

南太平洋这一圈反过来：南赤道洋流向西，东澳大利亚海流向南，秘鲁寒流沿南美向北。赤道上没有这样的环流，那里没有地转偏向力。

*五个副热带环流 · 北半球顺时针，南半球逆时针 · 白线：GODAS 的平均流*

## 04 西边窄而急

环流的西边，水挤成一条又窄又急的流：宽约 100 公⁠里，流速约每秒 1 米；黑潮快处每秒 2 米以上。东边的回流宽而慢，加利福尼亚海流一般每秒只有 5⁠–⁠10 厘⁠米。

流量用 Sv 计，1 Sv 是每秒 100 万立方米。湾流在佛罗里达海峡那一段（叫佛罗里达海流）平均约 32 Sv，全世界河流入海加起来约 1.2 Sv。黑潮在东海约 24 Sv。到了 60°W 附近，湾流连同两侧绕回来的水，约有 150 Sv。

为什么挤在西边？1948 年 Stommel 算出，关键是地转偏向力随纬度变化：若它处处一样，环流东西对称；它往北变强，回流就被挤到大洋西侧。

*西边界流：宽约 100 公⁠里、约每秒 1 米 · 湾流（佛罗里达海峡）约 32 Sv · 全世界河流约 1.2 Sv*

## 05 冷水从下面上来

在秘鲁和智利外海，风沿着海岸吹向赤道。南半球的水偏向风的左边，表层的水于是被推离海岸，下面一两百米深的冷水上来补位。

上来的水冷，也带着养分，浮游植物长得多，鱼也多。加利福尼亚、非洲西北和西南的外海也是这样。这几片东边界上升流区不到海面的 1%，却贡献了最多约五分之一的海洋捕捞量。

秘鲁鳀是世界上捕捞量最大的野生鱼种，2024 年约 500 万⁠吨。1970 年捕得最多，共 1,310 万⁠吨；1972⁠–⁠73 年厄尔尼诺加上过度捕捞，1973 年只剩约 180 万⁠吨。

*风沿岸吹向赤道 · 表层水被推离海岸 · 一两百米深的冷水上来*

## 06 深处的慢循环

风只推动上层。再往下，海水靠温度和盐度造成的密度差慢慢翻转：在北大西洋的高纬和南极周围，又冷又咸的水沉到深处，再在各大洋里缓缓散开、慢慢上升。

深层流每秒只有几厘米。NOAA 估计，一立方米海水走完这条全球“输送带”约需 1,000 年。台前那块的切面在 45°S，1,000 米以下几乎都是 4 °⁠C 以下的冷水。

大西洋的这部分翻转叫 AMOC。从 2004 年 4 月起，RAPID 阵列在 26.5°N 连续测量它，平均约 17 Sv；2004⁠–⁠2023 年测到每十年减弱约 1 Sv（不确定范围 0.4⁠–⁠1.6 Sv），但记录还太短，分不清是自然起伏还是人为造成。IPCC（2021）认为，它在 21 世纪很可能减弱；IPCC 也有中等信度认为，2100 年前它不会突然崩溃。

*深层流每秒几厘米 · 走完一圈约 1,000 年（NOAA 的估计）· AMOC：26.5°N 平均约 17 Sv（RAPID）*

## 07 西边厚，东边薄

平常年份，信风沿赤道从南美吹向亚洲，把温暖的表层水推到西太平洋：印度尼西亚一带的海面比厄瓜多尔高约半米，西边的海温比东边高约 8 °⁠C。约 28 °⁠C 以上的这一大片水叫暖池。

切面上看得最清楚。20 °⁠C 等温线常被当作温跃层的位置，温度在它附近下降得最快。按 GODAS 1991⁠–⁠2020 年十二月的平均，它在 140°E 深约 180 米，到 100°W 只有约 33 米。东边的冷水离海面很近，赤道上被风吹开的表层水由它补上，海面上就有一条冷舌。

大气跟着海走：暖池上空空气上升、多雨，东边冷水上空空气下沉、干燥，高空再从西流回东，连成一个大圈，叫沃克环流。1969 年 Bjerknes 起了这个名，用的是研究南方涛动的 Walker 的姓。

*印尼一带的海面比厄瓜多尔高约半米 · 西边海温高约 8 °⁠C · 20 °⁠C 等温线：140°E 约 180 米，100°W 约 33 米（GODAS）*

## 08 厄尔尼诺

每隔几年，信风在中西太平洋变弱，有时还转成几周的西风。堆在西边的暖水开始向东涌，以赤道开尔文波的形式东传，约两三个月横穿太平洋，一路把温跃层往下压。

东边的温跃层变深，涌上来的不再是冷水；东太平洋变暖，雨区跟着暖水东移，信风又更弱。风和海温这样互相加强，Bjerknes 在 1969 年称之为连锁反应。切面上是 1997 年 12 月：20 °⁠C 等温线从西到东都在 85 到 150 米深；东边比常年深约 100 米，海水表面超过了 28 °⁠C。

名字来自南美的渔民：圣诞节前后沿岸出现的暖流，他们叫它“圣婴”（El Niño）。后来这个词专指几年一遇的强增暖。它通常持续 9⁠–⁠12 个⁠月，平均每 2⁠–⁠7 年出现一次，没有固定的周期。

*信风变弱 · 暖水东移，温跃层变平 · 1997 年 12 月：东边的 20 °⁠C 等温线比常年深约 100 米（GODAS）*

## 09 拉尼娜

反过来，信风比平常更强时，更多暖水堆到西边，东边的温跃层更浅，冷水涌得更多，这叫拉尼娜（La Niña）。

切面上是 1988 年 12 月：西边的 20 °⁠C 等温线深约 190 米；到 120°W 附近，20 °⁠C 以下的水直接露出海面，那里的海面温度只有约 20 °⁠C。

拉尼娜时西太平洋的雨更多。厄尔尼诺通常持续一年左右，拉尼娜可以持续一到三年。

*信风更强 · 温跃层更陡 · 1988 年 12 月：120°W 附近冷水露出海面（GODAS）*

## 10 怎样才算一次

NOAA 盯着赤道中东太平洋的一块长方形海区，叫尼诺 3.4 区。它从 5°S 到 5°N，从 170°W 到 120°W。

自 2026 年 2 月 1 日起，NOAA 正式改用一个新指数来判定：相对海洋尼诺指数（RONI）。它先求这个区域三个月平均的海温距平，再减去整个热带（南北纬 20° 以内）的平均距平。连续五个重叠的三个月，指数都在 +0.5 °⁠C 以上，算一次厄尔尼诺；反过来都在 −0.5 °⁠C 以下，算一次拉尼娜。

图上是 1950 年以来的 RONI。最高的几个峰，是 1982⁠–⁠83 年、1997⁠–⁠98 年和 2015⁠–⁠16 年的厄尔尼诺，有记录以来最强的几次。2026 年 7⁠–⁠9 月的 RONI 是 +1.69 °⁠C；按原来的海洋尼诺指数 ONI 是 +2.16 °⁠C。

*尼诺 3.4 区：5°N–5°S、170°W–120°W · 正式指数：RONI（2026 年 2 月起）· 连续五个重叠季 ±0.5 °⁠C*

## 11 远处的天气

厄尔尼诺不是一场风暴，而是热带太平洋持续几个月的状态。海温变了，大气的环流跟着变，远处的天气也受影响。

这些影响是倾向，不是必然。厄尔尼诺的冬天，印度尼西亚和澳大利亚往往偏干，秘鲁沿岸往往多雨、发洪水，美国南部往往偏冷偏湿；大西洋的飓风往往偏少，中东太平洋的偏多。NOAA 的说法是：典型的意思是常见，但不保证，每一次都不一样。

它也让全球平均气温升一点。按 NASA 的估计，2016 年的全球气温距平里，约有 0.12 °⁠C 来自那次厄尔尼诺。1997⁠–⁠98 年的干旱让印度尼西亚的森林大火失控。1998 年的全球珊瑚白化，发生在强厄尔尼诺期间；2015⁠–⁠16 年的厄尔尼诺又拉长了 2014⁠–⁠2017 年的那一次，背后还有全球变暖。

*影响是倾向，不是必然 · 2016 年：厄尔尼诺让全球气温距平多了约 0.12 °⁠C（NASA）*

## 12 一层一层揭开

台上的水按温度分三层：20 °⁠C 以上的暖水、20⁠–⁠10 °⁠C 的水、10 °⁠C 以下的冷水，最下面是海底和陆地。

暖水只是薄薄一层，主要在热带；往高纬走，下面的层一层层露出海面。三层水都拿掉，看得见海盆本身的形状。指针停在哪一层上，它就被单独托出来，标出名字。

*20 °⁠C 以上 · 20⁠–⁠10 °⁠C · 10 °⁠C 以下 · 海底和陆地*

## 13 信风的强弱

这是一个玩具模型：一层暖水浮在不动的冷水上，沿赤道从 130°E 到 80°W。风的推力由暖水层的东西坡度顶住，暖水的总量不变。参数取自数据（GODAS）：暖水层平均厚 124 米，上下两层的密度差是每立方米 2.6 千⁠克；常年的风应力取每平方米 0.025 牛。

读数是稳定以后的样子：西端和东端的 20 °⁠C 等温线深度、西边比东边高出的海面、东端海温的变化（按 GODAS 里十二月海温随等温线深度变化的关系估计）。真实的海洋要几个月才调整过来，开尔文波横穿太平洋约需两三个月。

*玩具模型：一层暖水，风应力由温跃层的坡度顶住 · 常年 = 100%*

**试一试**：信风减到常年的一半时，20 °C 等温线在西端和东端各有多深？

## 模型省略了什么

台上是一块太平洋的模型，不按比例：水平方向 1° 画成 5 毫米；深度拉伸得很厉害，300 米以上占块厚的 68%，300⁠–⁠6,000 米占其余；陆地的高度另行放大。海水的颜色是十二月的温度，来自 GODAS（NOAA/NCEP 的海洋资料同化系统）：表面是 5 米深处，切面是那里的剖面；三层按 20 °⁠C 和 10 °⁠C 两条等温线分开。白线跟着平均流漂（2011⁠–⁠2020 年、5 米深处）：平均抹掉了涡旋，真实的水路更曲折；1° 的格子也把黑潮这样窄的流画得偏宽、偏慢。风的箭头是再分析资料（NCEP/NCAR）里 1991⁠–⁠2020 年的平均；沃克环流的圈是示意。实验台是两层的玩具模型，不算波的传播，只算稳定后的样子。常年的风应力取 0.025 牛⁠每平方米，正好让模型的温跃层坡度和十二月的实测一致；它在 110°W 和 140°W 两处实测的 0.025⁠–⁠0.055 之内；用再分析的风和常用的拖曳系数算，全海盆平均只有约 0.015。按模型算，常年西边的海面高约 35 厘⁠米，比实测的约半米小，因为真实海洋不止两层。远离赤道的变化是按纬度渐弱画上去的，没有计算。

## 几个容易误会的地方

洋流不是海里有边界的河：涡旋很多，水不断进出，平均流是很多年的平均。地转偏向力让北半球的水向右偏，但西边界流又窄又急，关键是这个力随纬度变化，不是“地球自西向东转，把水甩到西边”。厄尔尼诺不是一场风暴，而是持续几个月的海洋和大气状态；它让某些天气更可能出现，不保证哪一场雨或哪一次干旱。秘鲁鳀 1973 年的崩溃，是厄尔尼诺加上过度捕捞。AMOC 在减弱，但 20 年的记录还分不清自然起伏和人为影响，不能说成“正在崩溃”。强弱的排名也随指数而变：1982⁠–⁠83 年那次按 RONI 算最强，2015⁠–⁠16 年那次按原来的 ONI 算最高。

## 常见问题

### 为什么北半球的洋流偏向右边？

埃克曼在 1905 年的论文里给出了解释：地球在转，运动的水在北半球向右偏，在南半球向左偏。

见：[02 偏向右边](https://world.lapla.si/zh/currents/#ekman)

### 为什么黑潮和湾流在大洋西边又窄又急？

为什么挤在西边？1948 年 Stommel 算出，关键是地转偏向力随纬度变化：若它处处一样，环流东西对称；它往北变强，回流就被挤到大洋西侧。

见：[04 西边窄而急](https://world.lapla.si/zh/currents/#western)

### 秘鲁外海的冷水是从哪里来的？

在秘鲁和智利外海，风沿着海岸吹向赤道。

见：[05 冷水从下面上来](https://world.lapla.si/zh/currents/#upwelling)

### 厄尔尼诺是怎样开始的？

每隔几年，信风在中西太平洋变弱，有时还转成几周的西风。

见：[08 厄尔尼诺](https://world.lapla.si/zh/currents/#elnino)

### NOAA 怎样判定一次厄尔尼诺？

自 2026 年 2 月 1 日起，NOAA 正式改用一个新指数来判定：相对海洋尼诺指数（RONI）。

见：[10 怎样才算一次](https://world.lapla.si/zh/currents/#oni)

## 资料来源

1. [NOAA PMEL：What is El Niño?（平常年份的海面高差约半米、海温差约 8 °⁠C、温跃层；厄尔尼诺时温跃层变平、雨区东移）](https://www.pmel.noaa.gov/elnino/what-is-el-nino)
2. [NOAA 国家海洋局教程 Currents：表层流由风推动、上层约 100 米；科里奥利效应；西边界流强而窄、东边界流弱而宽](https://oceanservice.noaa.gov/education/tutorial_currents/04currents1.html)
3. [NOAA 国家海洋局：Boundary Currents（环流北半球顺时针、南半球逆时针，赤道上没有）](https://oceanservice.noaa.gov/education/tutorial_currents/04currents3.html)
4. [NOAA 国家海洋局：What is a gyre?（五个主要的副热带环流）](https://oceanservice.noaa.gov/facts/gyre.html)
5. [NOAA 国家海洋局：Thermohaline Circulation（深层流每秒几厘米、约 1,000 年走完一圈的估计）](https://oceanservice.noaa.gov/education/tutorial_currents/05conveyor2.html)
6. [NOAA 国家海洋局：What is upwelling?](https://oceanservice.noaa.gov/facts/upwelling.html)
7. [NOAA 国家海洋局：What are El Niño and La Niña?（9⁠–⁠12 个⁠月、每 2⁠–⁠7 年、渔民和圣诞节）](https://oceanservice.noaa.gov/facts/ninonina.html)
8. [NOAA PSL：El Niño Southern Oscillation（拉尼娜持续 1⁠–⁠3 年）](https://psl.noaa.gov/enso/)
9. [NOAA CPC：Relative Oceanic Niño Index（RONI）表和说明](https://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/enso/roni/)
10. [美国国家气象局公告 PNS 26-05（2026-01-13）：自 2026 年 2 月 1 日起用 RONI 判定](https://weather.gov/media/notification/pdf_2026/pns26-05_Relative_ONI.pdf)
11. [NOAA CPC：Oceanic Niño Index（ONI，ERSST v6）](https://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/enso/oni/v6/)
12. [NOAA Climate.gov：El Niño and La Niña: Frequently asked questions（不是风暴；典型不等于一定；飓风；全球气温）](https://www.climate.gov/news-features/understanding-climate/el-nino-and-la-nina-frequently-asked-questions)
13. [NOAA Climate.gov ENSO 博客（2014）：The Walker Circulation: ENSO’s atmospheric buddy](https://www.climate.gov/news-features/blogs/enso/walker-circulation-ensos-atmospheric-buddy)
14. [NOAA Climate.gov ENSO 博客（2015）：Oceanic Kelvin waves（两三个月横穿太平洋）](https://www.climate.gov/news-features/blogs/enso/oceanic-kelvin-waves-next-polar-vortex)
15. [R. H. Stewart（2008）：Introduction to Physical Oceanography（南森的冰漂、埃克曼输送、Stommel 的西向强化、赤道太平洋、开尔文波）](https://www.colorado.edu/oclab/sites/default/files/attached-files/stewart_textbook.pdf)
16. [伍兹霍尔海洋研究所：Nansen and the Drift of the Fram (1893⁠–⁠1896)](https://www2.whoi.edu/site/beaufortgyre/history/nansen-and-the-drift-of-the-fram-1893-1896)
17. [W. Jenkins、J. Bye（2006）：Polar Record 42（埃克曼 1905 年的论文）](https://doi.org/10.1017/S0032247405004845)
18. [美国气象学会 DataStreme Ocean（经 Ocean Motion）：环流中心的海面高约 1 米、地转流；东边界流慢、浅、宽](https://www.oceanmotion.org/html/background/geostrophic-flow.htm)
19. [S. Imawaki 等（2013）：Western Boundary Currents，Ocean Circulation and Climate 第 2 版（宽度、流速、流量；佛罗里达海流、湾流、黑潮）](https://www2.whoi.edu/site/bower-lab/wp-content/uploads/sites/12/2018/03/Imawaki_preprint_2013.pdf)
20. [D. L. Volkov 等（2024）：Nature Communications 15, 7780（佛罗里达海流电缆记录、AMOC）](https://doi.org/10.1038/s41467-024-51879-5)
21. [日本气象厅：黑潮（流速每秒 2 米以上）](https://www.data.jma.go.jp/kaiyou/data/db/kaikyo/knowledge/kuroshio.html)
22. [A. Dai、K. E. Trenberth（2002）：全球河流入海约 37,288 立方公里每年（约 1.2 Sv）](https://ams.confex.com/ams/pdfpapers/55037.pdf)
23. [H. Stommel（1948）：The westward intensification of wind-driven ocean currents，Trans. AGU 29, 202](https://doi.org/10.1029/TR029i002p00202)
24. [NOAA 蒙特雷湾国家海洋保护区：加利福尼亚海流一般每秒 5⁠–⁠10 厘⁠米](https://web.archive.org/web/20210326074157/https://montereybay.noaa.gov/sitechar/phys21.html)
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26. [联合国粮农组织（2026）：The State of World Fisheries and Aquaculture 2026（秘鲁鳀 2024 年 500 万⁠吨、1970 年 1,310 万⁠吨）](https://doi.org/10.4060/cd8357en)
27. [联合国粮农组织（2005）：Fisheries Technical Paper 457（1972⁠–⁠73 年的崩溃：捕捞和厄尔尼诺）](https://www.fao.org/4/y5852e/y5852e07.htm)
28. [B. Keith（1974）：Fisheries of Peru, 1972-73，NOAA NMFS（1973 年 180 万⁠吨）](https://repository.library.noaa.gov/view/noaa/30114)
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30. [G. D. McCarthy 等（2025）：Geophysical Research Letters（2004⁠–⁠2023 年每十年减弱约 1.0 Sv）](https://doi.org/10.1029/2025GL115055)
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34. [M. J. McPhaden（1999）：Genesis and evolution of the 1997⁠–⁠98 El Niño，Science 283, 950](https://doi.org/10.1126/science.283.5404.950)
35. [M. J. McPhaden、B. A. Taft（1988）：J. Phys. Oceanogr. 18, 1713（风应力与东西压力梯度平衡；110°W 和 140°W 的风应力）](https://pmel.noaa.gov/pubs/outstand/mcph0960/mcph0960.shtml)
36. [NASA（2017）：NASA, NOAA Data Show 2016 Warmest Year on Record Globally（厄尔尼诺约 0.12 °⁠C）](https://www.nasa.gov/news-release/nasa-noaa-data-show-2016-warmest-year-on-record-globally/)
37. [NASA Earth Observatory：El Niño Linked to Record Air Pollution（1997⁠–⁠98 年印尼大火）](https://science.nasa.gov/earth/earth-observatory/el-nino-linked-to-record-air-pollution-3374/)
38. [NOAA Coral Reef Watch：全球珊瑚白化事件（1998、2010、2014⁠–⁠2017）](https://coralreefwatch.noaa.gov/satellite/research/coral_bleaching_report.php)
39. [WMO–IOC 数据浮标合作小组（2022）：全球漂流浮标计划报告（约 1,300 个）](https://oceanexpert.org/downloadFile/51511)
40. [GODAS（NOAA/NCEP 全球海洋资料同化系统），经 NOAA PSL：本页的温度、海流和海面高度](https://psl.noaa.gov/data/gridded/data.godas.html)
41. [NCEP/NCAR 再分析，经 NOAA PSL：1991⁠–⁠2020 年平均的 10 米风](https://psl.noaa.gov/data/gridded/data.ncep.reanalysis.html)

## 数据

Ocean temperature, currents and sea level: GODAS, the NOAA/NCEP Global Ocean Data Assimilation System (D. W. Behringer and Y. Xue, 2004); winds: NCEP/NCAR Reanalysis long-term means 1991⁠–⁠2020; the Relative Oceanic Niño Index and the Oceanic Niño Index: NOAA Climate Prediction Center (ERSST v6). GODAS and NCEP/NCAR data provided by the NOAA PSL, Boulder, Colorado, USA, from their website at https://psl.noaa.gov. Elevation and seafloor: ETOPO1, NOAA; GMTED2010 and SRTM, USGS (Terrain Tiles on AWS Open Data). Seawater density from the UNESCO (1981) equation of state. The block, its depth scale, the Walker loop and the lab’s two-layer model are this page’s own model of the principle, not any institution’s product.

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## 引用这幅图版

拉普拉斯的迷你世界，图版 56《洋流与厄尔尼诺》，https://world.lapla.si/zh/currents/，CC BY-NC 4.0，2026-10-29 更新。