西北太平洋反气旋异常（WNPAC）是影响东亚天气气候的最关键大尺度环流系统，其异常与东亚洪涝、高温干旱、西太台风活动等息息相关。虽然WNPAC的生成和维持机理已有广泛研究，但其季节预测水平仍不尽如人意。一方面，全球变暖背景下传统预测因子相继失效；另一方面，WNPAC本身存在显著月际差异，而季节平均有可能是逐月显著信号残差的表现，这可能也一定程度上限制了季节预测水平。夏季6、7、8月西北太平洋反气旋异常是否存在显著差异？影响各月WNPAC形成的物理机制如何，可预报性来源又是什么？基于物理机制，能否构建具有一定优势的逐月WNPAC季节预测模型？
朱志伟教授课题组联合中国气象科学研究院刘伯奇研究员的最新研究揭示了夏季6、7、8月WNPAC不同的可预报性来源及其海气作用影响过程，分别构建了具有显著独立预测技巧的WNPAC月际异常的季节预测模型。
定量计算各月WNPAC指数间的相关发现，虽然各月WNPAC指数均与季节平均WNPAC指数显著相关（0.7以上），但WNPAC各月指数存在较大差异性（6月和7月间相关系数仅为0.35；7月和8月仅为0.32），说明夏季WNPAC各月年际变率可能存在不同的动力来源。对于6月WNPAC（AC_Jun），4、5月的北大西洋持续性正异常（NAW）有利于局地对流活动产生，一方面通过开尔文波增强印度洋增温和对流异常进而激发AC_Jun，另一方面抑制了西太对流，继而通过罗斯贝波增强AC_Jun。同时，从2月至4月西北太平洋负海温的衰减伴随的印度洋增暖和对流异常也能通过开尔文波增强AC_Jun（图1a），而这种负海温衰减（海温变暖倾向）实际代表着厄尔尼诺的缓慢衰退（ESD）及其随后的印度洋电容器效应影响；对于7月WNPAC（AC_Jul），4至6月热带中东太平洋海温负变温倾向是唯一预测因子，它代表着厄尔尼诺快速衰减过程（EFD）。厄尔尼诺快速衰减导致海洋性大陆正对流和中西太平洋负对流的偶极型对流异常，最终导致AC_Jul（图1b）；对于8月WNPAC（AC_Aug），热带大西洋在6、7月的持续海温正异常（TAW）以及4月至5月白令海峡海冰融化负倾向（BSSM）是两个独立预测因子。热带大西洋增暖影响AC_Aug的机理与4、5月北大西洋增暖影响AC_Jun物理过程相似；而白令海峡海冰减缓融化导致北冷南暖和西风急流增强，增强的西风在其南侧有利于北太平洋反气旋的形成，反气旋东南侧东北风异常通过湿焓平流反馈抑制中东太平洋对流活动，最终导致AC_Aug（图1c）。
图1 预测因子影响6、7、8月西北太平洋反气旋异常的示意图。
基于上述预测因子构建了夏季逐月西北太平洋反气旋异常的预测模型。与提前0个月的美国国家环境预报中心气候预测系统（NCEP CFS）动力模式结果相比，逐月物理机制经验预测模型在训练期和独立预测期都展现了更高的预测技巧（图2a-c）。此外，根据海表温度持续性将海温相关预测因子分别微调至6月前，再将5月起报的针对各月西北太平洋反气旋异常的预测结果平均后得到夏季平均的季节预测，预测技巧也显著优于CFS的5月起报的预测技巧（图2d），证实逐月分别建模能够提升夏季平均预测水平。
图2 观测（柱状）、PEM预测（红线）和NCEP动力模式预测（蓝线）的逐月WNPAC指数以及5月起报的夏季平均WNPAC指数
本研究强调了WNPAC在夏季6月、7月和8月存在不同的可预报性来源，据此建立了具有显著预测技巧的逐月WNAPC预测模型，对于业务单位月际预测的实际需求以及夏季平均预测的优化能够提供一定的参考和指导。目前该论文已在最新一期Journal of Climate刊出。
文章信息：
Zhu, Z., Y. Yang, and B. Liu, 2025: Physics-Based Predictions of the Month-by-Month Summer Western North Pacific Anomalous Anticyclone. J. Climate, 38, 2187-2203, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-24-0340.1.