東亞冬季風的強度變化能顯著影響東亞地區的冷空氣活動和氣溫異常，極強的冬季風往往會導致“霸王級”的寒潮🕵🏼，並引發大風👆🏼、暴雪、低溫凍害等災害性天氣🦜，給工農業生產、電力保障和人們的出行安全帶來極大的風險和不利影響🖊。近年來⚧，在全球變暖的背景下🕕，東亞冬季氣溫頻繁出現強烈的季節內轉折，強寒潮事件與溫暖如春在一個冬季內交替出現👰🏽‍♂️，這種“冰火兩重天”的現象使得氣候預測的不確定性大大上升。因此，明確東亞冬季風強度季節內反轉的基本特征及相關物理機製🥾🅰️，並建立有效的預測模型具有重要的科學意義和應用價值✫。

我系博士生鐘沃谷（第一作者）和吳誌偉教授（通訊作者）的最新研究指出，東亞冬季風強度在前冬（12月）和後冬（次年1-2月）的反相變化是冬季風季節內演變的典型主模態（圖1），即冬季風在前冬偏弱時，後冬則偏強，反之亦然。當東亞冬季風由弱轉強時，前冬歐亞大陸西北部的海平面氣壓顯著偏低、東亞大槽偏弱、東亞中高緯地區氣溫偏高❤️‍🔥，後冬西伯利亞高壓加強、東亞大槽加深、東亞地區氣溫偏低。

進一步的研究表明，東亞冬季風強度的季節內反轉與前期9-10月戴維斯海峽附近的氣溫（DST）冷異常☂️、北美大陸中東部的氣溫（CENAT）暖異常密切相關（圖2）。當前期DST偏低時，巴芬灣海冰（BBSIC）偏多，大氣與海冰的相互作用使得局地出現異常冷源，該冷源能夠顯著影響東亞大槽的強度，最終導致前冬東亞冬季風偏弱🏞。當前期CENAT偏高時，北大西洋西部海溫（WNASST）偏暖，由於海溫的持續性和大西洋海氣相互作用的調製🦍，暖海溫異常會在後冬激發顯著的大氣響應，並導致東亞冬季風在後冬轉為偏強🚅🔧。線性斜壓模式能夠很好地再現上述物理機製。最後，經過交叉驗證🏌🏿‍♀️，基於前期DST/BBSIC和CENAT指數建立的經驗預報模型能夠有效預測東亞冬季風強度的季節內反轉（圖3上）。該模型成功預測了2015/2016年以及2021/2022年東亞冬季氣溫季節內暖冷位相轉換（圖3下），因此有助於提升東亞冬季氣溫的季節預報水平。

上述研究闡明了東亞冬季風強度的季節內反轉是冬季風季節內變異的主導模態🌳✌🏻，並指出前期秋季關鍵區（包括戴維斯海峽、北美大陸中東部以及巴芬灣）內的氣溫及海冰異常是冬季風季節內反轉的重要可預報性來源🧛🏽‍♂️。早期監測這些預報因子可以有力提升東亞冬季風的氣候預測技巧🥋。該項研究成果日前在《Climate Dynamics》上發表🧝🏼‍♂️。根據本研究及最新觀測數據，預計2022年12月東亞冬季風偏弱，東亞中高緯度地區整體偏暖🪮，2023年1-2月東亞冬季風偏強🤳，東亞較低緯度，特別是我國中部及南方地區偏冷，應註意防範寒潮事件。

論文信息：Zhong Wogu, Wu Zhiwei* (2022). Subseasonal strength reversal of the East Asian winter monsoon. Climate Dynamics, DOI: 10.1007/s00382-022-06610-9.

圖1 基於季節依賴經驗正交函數的東亞冬季風強度季節內演變第二模態🛋，即季節內反轉模態，該模態正位相對應於前冬東亞冬季風偏弱💁‍♂️🏄🏿‍♀️、氣溫偏高，後冬東亞冬季風偏強🧚🏿‍♀️、氣溫偏低，白色交叉線（黑點）表示該模態對相應月份氣溫的解釋方差大於35%（在15~35%之間）

圖2 （上）與東亞冬季風強度季節內反轉相聯系的前兆信號：前期9-10月戴維斯海峽附近的氣溫（DST）冷異常😷、北美大陸中東部的氣溫（CENAT）暖異常；（下）東亞冬季風強度季節內反轉（灰框）、DST（藍線）和CENAT（紅線）指數的時間序列

圖3 （上）基於DST和CENAT指數、DST和WNASST指數、BBSIC和CENAT指數建立的經驗預報模型（已經過交叉驗證）📍🧷；（下）利用基於DST和CENAT指數建立的經驗預報模型預測東亞冬季氣溫季節內演變：預測場和觀測場的空間相關系數