在全球变暖的背景下，北极的快速增暖伴随着欧亚大陆冬季冷事件的频发。在年际–年代际尺度上，表现为“暖北极–冷欧亚”（WACE）模态。这一模态是北半球中高纬冬季气候系统中最显著的模态之一，是当前国际气候研究的前沿科学问题。值得注意的是，虽然最近十几年冬季平均WACE的强度在减弱，但是前后冬季WACE模态的反转（SR‑WACE）却加强了（Yin等，2023）。2020/2021年冬季中国东部破纪录的极端冷暖转换和2021年春季华北的超级沙尘暴都受到SR-WACE现象的调控（Yin等，2022；Zhang等，2021）。
国际主流数值模式对于SR-WACE的模拟和预测能力如何呢？王会军院士团队的尹志聪教授和博士生许天宝开展了相关研究，最新研究成果发表在Geophysical Research Letters。探究发现对于大多数先进的预测模式，都表现出对SR-WACE比较有限的预测能力，预测与观测的相关系数低于0.2。同时，SR-WACE现象也导致模式对于季节平均的WACE预测存在更大误差。在CMIP6历史模拟中，模式对SR-WACE的模拟也存在困难。相比于观测中SR-WACE出现在S-EOF第三模态，CMIP6中仅有四个模式可同样在第三模态捕捉到SR-WACE，其他所有模式只有当扩展到第四模态才可以捕捉到SR-WACE。同时对于SR-WACE的反转强度的模拟，模式也存在明显低估（图1）。那么对于成功模拟出SR-WACE比较重要的关键物理过程是什么呢？。
通过分析发现在模式中只有当乌拉尔阻塞高压（UB）和西伯利亚高压（SH）同时发生前后冬反转，2m气温才会有SR-WACE的响应。而仅仅只有UB或SH单独发生反转，则地表不会出现SR-WACE的响应。因此，准确预测出SR‑WACE的关键是改善模式对UB和SH同时发生前后冬反转的把握能力，这也将有效地提升中国东部极端冷暖转换的预测能力。
图1. 观测中“暖北极–冷欧亚”模态前后冬反转的物理概念图像（左）。CMIP6历史模拟中低分模式对于“暖北极–冷欧亚”模态前后冬反转的模拟效果以及C3S的预测效果（中）。CMIP6以及C3S中成功模拟及预测的关键物理过程（右）。
论文信息：
Xu, T. B., Yin, Z. C., Zhang, Y. J., Zhou, B. T. 2024. Identification of shortcomings in simulating the subseasonal reversal of the warm Arctic–cold Eurasia pattern. Geophysical Research Letters, 51, e2023GL105430. https://doi.org/10.1029/2023GL105430.
相关论文：
Yin, Z. C., Zhang, Y. J., Zhou, B. T., Wang, H. J., 2023. Subseasonal variability and the Arctic warming-Eurasia cooling trend, Science Bulletin, 68(5): 528-535. doi: 10.1016/j.scib.2023.02.009.
Yin, Z. C., Wan, Y., Zhang, Y. J., Wang, H. J., 2022. Why super sandstorm 2021 in North China?, National Science Review, 9(3): nwab165. doi: 10.1093/nsr/nwab165
Zhang, Y. J., Yin, Z. C., Wang, H. J., He, S. P., 2021. 2020/21 Record-breaking Cold Waves in East of China Enhanced by the 'Warm Arctic-Cold Siberia' Pattern, Environmental Research Letters, 16: 094040. doi: 10.1088/1748-9326/ac1f46.