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？南信大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.