当前位置: 首页科学研究科研进展与学术交流 → 正文
GRL:基于实时预测资料揭示ENSO预测技巧非对称性及其动力机制
作者:陈汉卿 戈文昌               发布时间:2026/05/29 11:12:16       浏览量:       来源:大气科学学院

厄尔尼诺和拉尼娜,究竟谁更容易预测?这是ENSO预测研究中长期受到关注但尚未形成统一认识的科学问题。部分研究认为,厄尔尼诺事件通常具有更强的信号和更高的信噪比,因此可能更具可预报性;也有研究指出,拉尼娜事件与赤道太平洋上层海洋热含量的联系更为直接,因而可能更容易预测。针对这一尚存争议的科学问题,大气科学学院硕士生戈文昌、陈汉卿教授、张文君教授,联合台湾大学曾于恒教授、夏威夷大学金飞飞教授,基于IRI实时ENSO预测系统资料,系统评估了2002年以来不同ENSO事件的预测技巧,并结合ENSO充放电振子理论框架,揭示了ENSO预测技巧非对称性的具体表现及其动力学原因。相关成果发表于《Geophysical Research Letters》。

研究发现,厄尔尼诺事件通常具有较高且稳定的预测技巧,而拉尼娜事件的预测技巧则表现出明显的不稳定性(图1)。进一步分析表明,这种预测技巧的不对称性并非来自所有拉尼娜事件,而主要源于连续拉尼娜事件的低可预报性。第一年拉尼娜事件的预测技巧总体上可与厄尔尼诺事件相当,但第二年或第三年连续拉尼娜事件往往难以被准确预测,部分事件甚至出现预测趋势与观测演变相反的情况。换言之,拉尼娜并非整体上都难以预测,真正限制当前ENSO预测能力的关键在于多年持续的连续拉尼娜事件。

图1. IRI集合预报系统对不同类型ENSO事件的预测能力及其合成演变。(a)IRI集合预报系统对ENSO事件的平均预测能力,分别包括厄尔尼诺事件、第一年拉尼娜事件和连续拉尼娜事件。红色、蓝色和绿色柱状图分别表示厄尔尼诺、第一年拉尼娜和连续拉尼娜事件的结果,垂直线段表示事件间差异。(b–d)分别为厄尔尼诺事件、第一年拉尼娜事件和连续拉尼娜事件的合成演变。黑色粗实线表示观测结果,彩色曲线表示IRI集合预报结果;不同彩色曲线对应2月至6月不同起报时间的预测结果,预报时效为1–9个月。直方图表示平均预测能力,垂直线段表示事件间差异。

为进一步理解连续拉尼娜事件预测困难的物理原因,研究引入了经典的ENSO线性充放电振子理论框架。从ENSO动力轨迹图(图2)可以发现,厄尔尼诺和第一年拉尼娜事件的演变总体上遵循线性充放电过程,因此具有较高的可预报性;而连续拉尼娜事件在后期演变中明显偏离经典线性轨道,可能受到更强的非线性过程和外部强迫影响。这也表明,当前多数ENSO预测系统在很大程度上能够捕捉线性充放电过程,但对连续拉尼娜事件中发挥关键作用的非线性海气相互作用、热带外强迫以及跨洋盆影响的刻画仍然不足。

图2. 不同类型ENSO事件在海温–温跃层相空间中的演变特征。厄尔尼诺事件、第一年拉尼娜事件和连续拉尼娜事件在1月至12月期间的合成相空间轨迹分别以红色、蓝色和绿色曲线表示。横轴和纵轴分别为海温和温跃层距平。黑色箭头表示观测中的总体演变趋势,灰色箭头表示线性充放电振子模型所推导的线性演变趋势。

该研究从实时预测评估和ENSO动力学机制两个角度,揭示了ENSO预测技巧非对称性的具体来源,指出连续拉尼娜事件是限制当前ENSO预测能力提升的关键类型,也为改进ENSO预测系统提供了新的方向。未来若能更好地刻画非线性热带海气相互作用、热带外强迫以及跨洋盆气候联系,将有助于提升多年ENSO事件的预测能力。

论文信息:

Ge, W., Chen, H.-C.*, Zhang, W., Tseng, Y.-H., & Jin, F.-F. 2026. Asymmetry in ENSO prediction skill linked to consecutive La Niña events within the IRI real-time forecast system. Geophysical Research Letters, 53, e2025GL118767. https://doi.org/10.1029/2025GL118767.