以下摘自西蒙·温切斯特（Simon Winchester）的《当天空破裂》（When The Sky Breaks）。
如今，人们越来越认识到，世界的天气是密不可分的：天气是全球性的。而地球的天气故事始于世界上最广阔的海洋——太平洋。
一年四季，太平洋都沐浴在阳光下。由于地球倾斜于其轴线，太平洋北部在北半球夏季被炙烤，南部在南半球夏季被炙烤。位于北回归线和南回归线之间的数英里海域则始终被炙烤。
太阳无休止地照射到地球上的热能，其效果取决于热量是撞击固体还是液体。当强烈的阳光照射到坚硬的陆地上时，岩石会很快变得非常热。由于固体的物理特性，它们会同样迅速地释放热量并将其回馈给大气层，自身只保留很少。对于在炎热沙漠中漫游的人来说，夜晚的岩石可以凉爽宜人。但在海上，情况则完全不同。
当同样的强烈热量照射到海洋上时，海水最初会缓慢升温，但它会长时间地保持吸收的热量。由于它是流动的液体，它会将捕获的热量四处传递。洋流和地表风将捕获的热能从一侧传到另一侧，或者在东西向之间，或者在南北向之间传递。另一种鲜为人知的海洋运动模式，称为温盐环流，也可以将热量向下传递到深海。由于太平洋是迄今为止最深、最宽、最长的海洋，它能够吸收和循环的热量几乎是不可想象的。
地球上的海洋普遍储存着难以估量的热量，尤其是太平洋，它占据了地球表面积的三分之一。其中大部分热量随后会加热大气层。尤其是在海洋受到最强烈太阳加热的区域：热带地区之间以及赤道附近的广阔水域，随着季节变化，这个区域会向北和向南移动。
在这个明确定义的区域内，强烈的热量导致海水蒸发，其上方的暖空气上升。巨大的云层形成并向天空翻腾。随着它们的上升，它们留下的空隙会降低气压。然后，来自北方和南方较冷、较重的空气涌入，以填补这个低压区。由于地球自西向东的自转，这些空气大致向西移动，当它们向内汇聚时：来自北方的空气向西南方向流动，来自南方的空气向西北方向追踪。既然我们已经知道风是以它们来向命名的，这些冷空气的涌入就形成了著名的信风——北半球的东北信风，赤道以下的东南信风。
这个热带-赤道区域是世界气候业务的起点。在这里，信风吹拂（如果遇到无风的静止区域，则不会吹拂）。季风也在此发源。世界上所有的气旋、飓风和台风都诞生于此。而在太平洋的这个区域——也是迄今为止最大的区域——一系列奇特的、看起来对世界天气形成最关键的大气和海洋事件正在发生。
这些事件是看得见、可识别、可记录的。早在16世纪末，在秘鲁北部沿海港口的南美渔民（从厄瓜多尔边境的通贝斯到利马附近的钦博特）就已经注意到海洋中的变化。他们的生计依赖于此——而现代天气科学也证实了他们的发现。
秘鲁的钦博特曾一度被称为世界鳀鱼之都。在离岸约二十英里（三十二公里）的冷水中，发现了数量惊人的小型银色、有气味的鱼；这些小鳀鱼（anchovetas）催生了一个非常繁荣的产业。很少有鱼能经历如此繁荣：在过去一个世纪里，秘鲁的鳀鱼渔业在沿海的每一个可能的海港都兴盛起来。成千上万的渔民在这片水域作业，最终使鳀鱼成为世界上被过度捕捞的野生鱼类。1971年，1300万吨的鱼被捕捞上来；其中大部分被磨成鱼粉，或者被用于肥料，或者喂养世界各地的牲畜。
然而，鳀鱼的丰富程度是不可预测的。钦博特港的渔民们注意到，大约每五到六年一次，通常在十一月或十二月，鳀鱼会消失。一天，周围还到处是银色的鱼群；第二天，就只剩下深邃的蓝色寂静。还有另一件事：与此同时，带来晚间雾气的离岸冷水却变暖了。雾气消失了，天空晴朗起来。
捕获量的减少当然让渔民们沮丧，他们诅咒着空荡荡的渔网。但鳀鱼的消失对整个食物链产生了影响。以鳀鱼为食的鰹鸟、鸬鹚和鹈鹕死亡，或者放弃了它们的巢穴。父母徒劳地长途跋涉寻找食物，幼鸟则在等待中死去。乌贼、海龟甚至小型海洋哺乳动物也死亡了，因为水对它们来说太热了，或者食物不足。这些死亡的生物大量漂浮到水面，形成腐烂的小岛，它们的酸性气体能够腐蚀船体的油漆。对渔民来说，鳀鱼的消失是经济上的灾难；但其他生物的大量死亡和消失——以及船只的损坏——使得这一事件显得既奇怪又险恶。因为这种现象总是在圣诞节期间发生，渔民们带着一丝苦涩的幽默，称之为El Niño de Navidad，“圣诞之子”。
“El Niño”这个词用来描述天气变化，最早出现在19世纪末的英语中，这不仅仅是因为渔民的苦难，更是因为它发生的具体原因：水下洋流的变化。
洪堡洋流（Humboldt Current）是太平洋环流正常模式的一部分，它将南极水域强力地沿着南美海岸向北席卷，然后向西转向赤道。在厄尔尼诺期间，这种海洋运动会神秘地被打断。取而代之的是，洪堡洋流会被一股温暖的水流取代，或者被推向更远的海面。这股暖流从赤道向下涌动，扼杀了鳀鱼赖以为生的冷水营养物质的上涌。小鱼随后便迁移到别处，远远超出了秘鲁渔船的捕捞范围。起初，这仅仅是洋流的变化和异常的海水变暖被称为厄尔尼诺。然后，在20世纪中期，海洋学家和气候学家意识到，秘鲁海岸洋流的变化只是一个更大、更重要的现象的众多特征之一。
许多名字与证实这一现象的研究有关。其中一个特别的人物是吉尔伯特·沃克（Gilbert Walker），他是一位数学家；一位长笛设计师；一位对回旋镖和古代凯尔特长矛飞行轨迹有深入研究的人；一位鸟类翅膀空气动力学和云层形成的权威；一位滑冰、滑翔运动和统计学的使用者；以及一位在英属印度的公务员。沃克在1924年有了一次气象学的顿悟，这为太平洋作为世界天气发生器的声誉奠定了基础。
沃克于1904年被任命为印度气象总局局长，并花费了二十年时间研究预测季风的数学方法。（他受到启发是因为1900年季风未能到来，随后发生了严重的饥荒。）虽然他没有解开季风的奥秘，但沃克的努力仍带来了一项具有全球意义的发现。
基于他对大英帝国各地数十年天气记录的详尽分析，沃克能够证明，发生在秘鲁海岸的厄尔尼诺事件——渔民的描述此时已为全世界科学家所熟知——实际上是太平洋横跨范围巨大的、包罗万象的天气模式的一部分。这些模式就像一面海洋的镜子。如果海洋的一侧发生了某种气象现象，另一侧则发生完全相反的现象。在季节变化或长期变化中，气象方面也是如此。
此处的海水变暖导致彼处的海水变冷。当地海水变暖的厄尔尼诺事件导致秘鲁海域的饥荒，最终会接着出现当地的海水变冷和重新丰富，而那将被称为（沿用与圣诞节相关的命名惯例）拉尼娜。海洋一侧的洪水导致另一侧的干旱。天气以及人类对天气的反应会出现周期性波动。有时气旋更多；有时气旋更少。有季风歉收的年份，也有夏日倾盆大雨的年份；有饥荒时期，也有丰收时期；有尘暴的夏天，有丰收的秋天，有繁荣和毁灭，有和平和动荡。这些变化发生在太平洋内部、太平洋沿岸，甚至可能超出它们的范围，并影响到全球。
吉尔伯特·托马斯·“回旋镖”·沃克爵士在20世纪20年代初宣称，这是由于一个先前未被认识到的自然现象。沃克说，驱动太平洋天气规律性和剧烈变化的原因，必然是大气层中某种重复的机制。无论是什么，这种看不见的风和运动模式似乎像一个跷跷板，一个围绕着位于海洋中心某个地方的枢纽移动的梁式发动机平衡器。
这个轴心似乎围绕着国际日期线与赤道的交叉点，在当时被称为吉尔伯特群岛和凤凰群岛（现为基里巴斯共和国）的石灰石斑块的中心。此处升高就意味着彼处下降；此处高气压就意味着彼处低气压；此处炎热，彼处凉爽；此处湿润异常，彼处则干旱如大地。它具有一种美丽的逻辑，而多年来测量结果已经证明沃克是正确的。
沃克发现的跨太平洋大气风模式最终以他的名字命名为沃克环流。这种风模式产生了来回摆动、冷热交替、干湿变化、风暴与平静的时期，这些时期似乎主导着热带太平洋的天气，沃克将其命名为南方涛动。
南方涛动的首字母与厄尔尼诺的首字母结合，就形成了ENSO，这是地球上毫无疑问最重要的气候现象的缩写。如果太平洋是世界天气的发电机，那么ENSO就是驱动发电机的涡轮机，而沃克环流则是最初启动涡轮机运转的力量。
沃克环流是由海洋周围特定区域长期存在的压力单元造成的。东太平洋通常有高大气压。西太平洋，特别是围绕着印尼和菲律宾等被海水环绕的岛屿，即海洋学家和气象学家称之为“海洋大陆”的地区，则有一个巨大的低压区。然后，空气会按照物理规律，从高压区流向低压区，也就是说，从东向西流动。地表的信风几乎持续地朝这个方向吹，正是这种运动最明显和熟悉的表现。
信风吹拂时，它们会将下方的热带海域的暖水推向同一个方向。这听起来可能令人难以置信，但海水会非常缓慢而有目的地堆积起来，形成一道巨大的水浪，稳定地横跨并涌入海洋的西缘。西太平洋的水面有时会比东太平洋高出整整两英尺。一部分暖水蒸发，有助于形成形成于西太平洋巨型气旋风暴和台风，如特蕾西（Tracy）和海燕（Haiyan）。一部分暖水沉入海底，冷却，并通过深海洋流返回东方。在一系列正常年份里，这种模式会一次又一次地重复：上方的空气沃克环流；下方的海水迁移；西太平洋尽头风暴的爆炸式增长；以及冷干空气和（还有鳀鱼！）上涌的冷水回到太平洋东部。一种平静和稳定由此产生。
然而，出于未知的原因，沃克环流有时会发生变化。信风减弱、减缓甚至逆转方向，然后就会发生厄尔尼诺现象，整个系统也随之发生……剧烈的变化。或者，沃克环流有时会以相反的方式，同样剧烈地增强；那么，就会发生拉尼娜现象，主导天气格局。
追踪、测量和预测厄尔尼诺和拉尼娜的到来，已成为全球天气预报和气候建模的一项重要内容。可以肯定且合理地说，在计算地球天气时，所有人的目光都始终关注着太平洋的动向以及南方涛动的行为。本书撰写之际（2015年夏末），一场重大的厄尔尼诺事件据称正在发生，全世界的人们都焦急地关注着。因为太平洋如何波动，世界就如何波动。
摘自西蒙·温切斯特（Simon Winchester）的《当天空破裂》（When The Sky Breaks），由Viking Books for Young Readers于2017年1月出版。经出版商许可刊载。《大众科学》（Popular Science）很荣幸为您带来新书和值得关注的科学相关书籍的精选内容。如果您是作者或出版商，并有一本您认为我们的读者会喜欢的令人兴奋的新书，请与我们联系！请发送电子邮件至books@popsci.com。
