东亚冬季风的年代际变化影响着我国冬季寒潮、雪灾及冻雨的发生频率与强度。厘清其变化机理、明确可预报性来源、实现有效的年代际预测，可为国家的基础设施建设、防灾减灾以及可持续发展等中长期战略制定提供科学支撑。但目前东亚冬季风的年代际可预报性来源以及在多大程度可以被预测仍不清晰。

为了探究东亚冬季风的年代际可预报性来源和潜在可预测性，我院硕士生张林权、李娟教授等，利用观测诊断和数值模拟的方法揭示了北大西洋海温正异常、北太平洋海温负异常、热带中东太平洋海温负异常是驱动东亚冬季风年代际变化的三个关键因子。基于具有物理意义的海温预测因子进一步构建东亚冬季风的年代际预测模型。

东亚冬季风强度主要由海陆热力差异所驱动，本研究使用综合考虑纬向与经向气压梯度的指数来表征其强度特征（EAWMI），并通过4年滑动平均提取年代际信号。其中，北大西洋出现显著暖异常时（图1b），对应其上空整层为高压异常，200 hPa存在北大西洋高压异常出发向东传播的波通量，分别沿极锋急流和副热带急流在欧亚大陆中高纬地区形成两条罗斯贝波列向下游传播，加强西伯利亚高压异常及日本海低压异常（图1c）。西北太平洋至阿留申群岛以南海温负异常（图1b），也可通过局地海表通量作用加强该区域的低压异常。热带中东太平洋显著的海温负异常（图1b）则通过加强沃克环流异常，导致海洋性大陆显著低压异常（图1a）。

图1 1902–2001年期间冬季年代际EAWMI与（a）海平面气压（填色）和850 hPa风场（矢量）、（b）500 hPa位势高度（等值线）、陆地2米气温（填色）及海表温度（填色）、（c）200 hPa位势高度（填色）和200 hPa波活动通量（矢量）的同期相关系数。（b）中方框为三个海温因子区域。红色和蓝色实线等值线分别表示正、负相关系数，打点区域表示相关系数通过了90%置信水平的蒙特卡洛检验。

为进一步验证大西洋和太平洋海表温度驱动东亚冬季风年代际变化的物理过程，利用ECHAM4.6模式设计了三组数值试验，分别在北大西洋、北太平洋和中东太平洋给定了观测类似的海温异常强迫。北大西洋海温正异常强迫可在其上空产生整层高压异常，并在欧亚大陆地区产生与观测类似的两支东传罗斯贝波列（图2a）。波能量东传可加强亚洲高层西伯利亚高压和日本海低压异常，进而加强低层东亚偏北风异常，最终导致东亚地区地表气温负异常，东亚冬季风增强（图2b）。北太平洋海温负异常强迫使得北太平洋上空出现与观测近似的整层低压异常，其西侧的偏北风异常造成东亚气温负异常，东亚冬季风增强（图2c–d）。中东太平洋海温负异常强迫有利于赤道东太平洋的下沉运动及海洋性大陆的辐合上升运动，海洋性大陆低压增强加强了经向气压梯度差，最终导致东亚冬季风加强（图2e–f）。

图2 各要素场对数值模式给定强迫场的响应：（a）200 hPa位势高度（填色）、波活动通量（矢量）以及500 hPa位势高度（等值线）,（b）850 hPa风场（矢量）、海平面气压（等值线）以及2米气温异常（陆地上的填色）对NAT强迫的响应；（c）500 hPa位势高度（等值线），（d）850 hPa风场（矢量）以及海平面气压（填色）对NPT强迫的响应；（e）海平面气压（等值线），（f）850 hPa风场（矢量）以及速度势（填色）对TPT强迫的响应。（b）、（c）、（e）中的海洋填色分别为模式中给定的NAT、NPT、TPT强迫。

利用30年数据建模后10年数据预测的滚动预测方法，在独立预测期1971–2017年，年代际预测模型可提前7–10年较好地预测东亚冬季风年代际变化，时间相关技巧可达0.65，证明有42%的年代际方差能够被模型准确预测。与持续性预测和动力模式直接预测相比，利用三个关键海温预测因子构建的模型具有显著优异和稳定的预测技巧（图3a–b）。

图3 1971–2017年（由1970–2019年经过4年滑动平均得到）期间不同提前期完美预测（绿色）、模式直接预测（红色）及持续预测（黑色）的东亚冬季风年代际变化的（a）时间相关TCC技巧和（b）平均方差技巧评分MSSS技巧。

论文信息：

Li J, Zhang L, Zhou B, Zhu Z. Origins of the decadal predictability of East Asian winter monsoon. Clim Dyn, 64, 260 (2026). https://doi.org/10.1007/s00382-026-08224-x.