气候预测取决于不同时间变量之间关系的发现。本研究基于月尺度观测数据和ERA5再分析数据，探讨了长江流域中下游月平均近地表气温之间的超前滞后相关性，并运用数学物理方程和统计方法分析了相关影响因素和过程，长江流域中下游地区热浪发生频率高、强度高。结果表明，长江流域中下游的月平均近地表气温之间存在显著的超前滞后相关，这主要取决于土壤温度之间的超前滞后关系（图1）。太阳净辐射、潜热通量和前期的土壤温度是影响土壤温度超前滞后关系的主要因素。与土壤温度间的超前滞后相关有关的物理过程分别由前期土壤温度、辐射和热通量的累积和并发效应所导致。前期土壤温度的异常可以通过土壤中异常信号的持续存在而导致当前土壤温度的异常。影响因子的累积或并发效应对土壤温度间超前滞后相关的影响归因于这些影响变量中与前期土壤温度相似的信号，这些信号可能来自大气对陆地或海洋强迫的响应，因为它们相对于大气变量更长的记忆时间。此外，使用再分析数据会增加结果的不确定性。该研究揭示了近地表温度前导滞后相关的影响因素和可能的物理过程，有助于理解地表与大气之间的超前滞后关系（图2）。
图1. 621个例中空气温度的纬向、经向和垂直平流（UgradT、VgradT、WgradT）、空气膨胀对环境所做的功（RT/Cp/p/w）、0.05 m深度的土壤温度（ST）和其他因素对近地表温度之间的超前滞后相关性的贡献。（a）显示了所有案例中6个影响因子对超前滞后相关性的贡献，每个点代表特定影响因子对案例的贡献。（b） 显示了6个影响因子在所有个例中的贡献的平均值。
图2. 同近地表气温间超前滞后相关有关的物理过程概念图，这些过程分别与前期土壤温度（ST）（a）、影响因子的累积效应（b）和变量的并发影响（c）相关。
论文信息：
Song Y.*, H. Chen, L. Wang, A. Huang, W. Gu, Y. Ma. (2023). Soil Temperature Controls the Month-to-Month lead-Lag Correlations of Near-surface Air Temperatures in the Middle and Lower Reaches of the Yangtze River Basin. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, doi: 10.1029/2023JD039036