隨著氣候變遷，臺灣的氣溫也愈發的極端。以今年作為例子，其實早在二月上旬就已經進入春天，但直至四月初，氣溫仍然不增反減，其中甚至有數次差點低於10oC的大冷天。除此之外，經歷數個大冷天過後，氣溫又會突然猛爆式地增長，對於像我這類季節性過敏的人來說，實在是有點吃不消。回到正題，追溯到十年前的日子，在我們的記憶裡，那時似乎還有所謂的「春天」跟「秋天」，但是為什麼近幾年來，我們對氣溫的感受卻只有超冷跟超熱的兩個極端呢？難道這都只是全球暖化與氣候變遷所造成的極端氣候嗎？還是說，這種現象是由一套複雜的機制環環相扣而產生的呢？今天，就讓我們來聊聊聖嬰現象(El Niño)與北極震盪(Arctic Oscillation)吧！
氣溫升降的一大推手 | 聖嬰與反聖嬰現象
在探討氣溫升降效應之前，我們必須先介紹排除極端氣候之下的溫度推手，也就是「聖嬰(El Niño)與反聖嬰(La Niña)現象」！不知道大家在剛聽到這個專有名詞的時候，是不是都在想：「氣候到底跟小嬰兒有什麼關聯性？」，那我就來說說聖嬰現象的由來吧！在每年的十二月左右，祕魯一帶的漁民發現海水溫度會在聖誕節附近異常升高，使得漁獲量銳減。由於這個特殊的天氣現象恰好發生在聖誕節前後，再加上當地宗教信仰的因素，所以祕魯居民將此一現象命名為「聖嬰現象」，以此紀念耶穌誕辰之日。
聖嬰與反聖嬰現象的反應機制
聖嬰現象(El Niño)是一系列由海氣交互作用而成的週期性天氣現象，影響範圍橫亙整個赤道太平洋，每隔2-7年便會發生一次。另外，聖嬰現象並非單一且重複出現，而是通常與反聖嬰現象相繼出現，其中一個現象結束後，另一個便開始發生。聖嬰現象之反應機制如圖一所示，原先位在西太平洋地區的暖水團，因為赤道東風突然減弱，或甚至部分轉為西風，因而造成暖水團逐漸向中、東太平洋移動，使得海溫異常升高。
反聖嬰現象(La Niña)則是幾乎與聖嬰現象相反運行的天氣現象。由於赤道東風增強，使得海水不斷往西太平洋移動，而此時東半部的海水因為大幅減少的關係，使得海洋深處較低溫的冷水因海水補償作用(compensation current)註1而上升至海表，造成海水溫度異常下降。
註1、海水補償作用(compensation current)：當海水因為密度流或風成流而缺失時，四周海域的海水為了維持連續性而流向缺失海水一側。補償作用依方向性可分為水平向及垂直向補償，而垂直運動方向則可再分為上升流以及下降流。
聖嬰與反聖嬰對於氣溫的影響
可能有些人會認為聖嬰現象將暖水團帶離西太平洋，因此身處在西太平洋一側的臺灣應該會形成較冷的氣候樣態吧？但事實恰恰相反，聖嬰現象反而會讓臺灣的冬天更為暖和，這到底是為什麼呢？由於暖水團向東太平洋移動，且西太平洋因海水補償作用而形成冷水團，因此形成沃克環流(Walker circulation)註2。又因為沃克環流於西太平洋呈現空氣下沉的高氣壓，因而在菲律賓外海一帶形成反氣旋(anticyclone)註3，而因為反氣旋在東北方向具有偏南風的分量，故可以削弱大陸冷氣團的勢力，使得臺灣的冬溫升高。
反聖嬰現象則會造成冬天更冷的現象。由於反聖嬰現象的沃克環流使菲律賓外海形成逆時針繞轉的氣旋(cyclone)，因此加強了大陸冷高壓的勢力，使得臺灣冬溫下降。
註2、沃克環流(Walker circulation)：以正常年為例，由於(東/西)太平洋之海溫較(低/高)，其海表上方之空氣團分別因(冷卻/加熱)而(下沉/上升)，因而形成的大氣環流。
註3、反氣旋(anticyclone)：因中心氣壓高於四周而形成封閉環流的高壓系統。
極端氣候的參與 | 負北極震盪與霸王級寒流
西元2016年的1月，北半球發生了罕見的霸王級寒流，包含日韓、東南亞地區及臺灣在內的多個國家都遭受影響，連臺灣這種陸地上幾乎不下雪的國家都足見冰霰的蹤跡。根據中央氣象署所公告的每月氣象資料表(如表1b)可知，於2016年1月，各地最低溫度可下看至3-7oC，山區氣溫甚至降至零下若干度。相比於今年的冬季最低溫，為什麼2016年的冬溫可以下降的如此劇烈呢？這就跟我們今天要說的負北極震盪(Negative Arctic Oscillation)有關！
北極震盪的機制
北極震盪(Arctic Oscillation)分為正北極震盪與負北極震盪，是一個由極地渦旋(polar vortex)註4與極鋒噴流(polar jet stream)註5相互連動而成的天氣系統。當北極高空的氣壓較低時，極地渦旋會增強，讓冷空氣活動範圍限縮至極區，使得極區氣溫下降，此時北極震盪處於正相位(positive)。反過來說，當北極高空的氣壓較高時，極地渦旋減弱，並在平流層與對流層的耦合作用下，使得極鋒噴流減弱並蛇行，此時北極震盪處於負相位(negative)。在負北極震盪的情況下，極地冷氣團開始南下，使得中低緯度地區受強烈寒流籠罩，氣溫會急遽驟降，2016年1月的霸王級寒流就是因為負北極震盪的出現而發生的。
註4、極地渦旋(polar vortex)：因極區長年接收到的太陽輻射能很少，在高空形成輻合的低壓帶。再加上極地與中緯度地區有著溫度梯度，因此極區可在高空產生逆時針旋轉的漩渦，並將地面的極地冷高壓氣團鎖住。
註5、極鋒噴流(polar jet stream)：極地冷氣團與副熱帶暖氣團於緯度60o處相會，由於巨大溫差在高空形成氣壓梯度，再加上地球自轉所造成的科氏力影響之下，最終氣流會在北半球高空形成狹窄且逆時針高速繞轉的噴流。
北極震盪與聖嬰現象的關聯
其實，就在霸王級寒流發生的去年12月，當時發生了強烈聖嬰現象，而此一現象也間接推動了寒流的發生。前述提到聖嬰現象改變大氣環流走向，使得菲律賓外海產生反氣旋，將大陸冷氣團向北推離臺灣，造成暖冬。除此之外，此反氣旋也會將熱帶的暖氣團向北推送，使得極地渦旋分裂。又因為耦合作用的牽動下，極鋒噴流也被削弱，因此極地冷氣團南下，使得中低緯度氣溫大幅下降。
結語
因為篇幅的關係，所以有很多觀念都只有講個大概，不然平流層-對流層耦合作用還可以講很久(之後應該會獨立出一篇來好好講解)。另外，聖嬰現象對於臺灣還有澳洲與秘魯的影響也很多，還會延伸出聖嬰-南方震盪現象(ENSO)與判斷聖嬰與反聖嬰事件的常用指標。再加上聖嬰現象是海氣交互作用的現象，因此其對於海洋的影響也是必不可少的，但是再寫下去就沒人要看了(難過)，所以有關聖嬰現象的詳細介紹也會另外拉一個篇幅來說說！如果有什麼疑問，或是內容有誤的地方，都歡迎大家互相討論！
提問
- 極地渦旋(polar vortex)與極鋒噴流(polar jet stream)皆是因溫度梯度而產生的高速環流，試問兩者的成因有何差異？
- 為什麼高速氣流(jet stream)的特性必須是狹窄且快速的？
