東北亞地區人口密集，同時是重要的糧食產區。初夏作為農作物抽穗和移植的關鍵時期，期間降水量的多寡是影響該地區糧食產量的重要因素之一🤳。而尋找影響東北亞地區初夏降水的關鍵前兆因子👨🏼‍🌾，理清其影響的物理過程和機理，提升北亞地區初夏降水的季節預測水平🪭，對於農業生產有著重要意義🛜。

近日，我系張鵬博士🫰🏋🏿‍♂️、吳誌偉教授（通訊作者）和金蕊博士發現前期冬季（12-2月）北大西洋濤動（NAO）通過下墊面持續性北極海冰異常在調控和預測東北亞初夏（5-6月）降水第二主模態中的重要作用（圖1）。再分析資料分析表明：從初冬（12-1月）到春季（2-4月）🧚，北大西洋三級子海溫異常與NAO之間顯著的正反饋機製使得NAO信號得以維持，而負位相NAO異常通過平流作用加速巴倫支海海冰的形成。春季，雖然北大西洋與NAO之間的海-氣正反饋機製減弱，但偏多的巴倫支海海冰通過冰-氣間輻射反饋機製得以維持到初夏。觀測與數值實驗結果顯示：初夏，偏多的巴倫支海海冰反射回更多的向下太陽輻射，引起局地表面溫度降低（圖2a）和歐亞中-高緯度急流的減弱（圖2b），擾動能量沿著急流波導向下遊傳播誘發從極地經東西伯利亞到達熱帶外西太平洋的“+，-🌠，+”緯向位勢高度場異常（圖2c），通過異常水汽輸送並配合朝鮮半島-日本地區（東北亞大陸）輻合（散）運動🤺，顯著的類似東北亞初夏降水第二主模態的南-北“偶極型”降水異常控製東北亞地區。

最後利用交叉驗證（cross-validation）方法👩‍⚖️，基於前期冬季NAO指數建立經驗模型對東北亞初夏降水“偶極子”模態進行回報（hindcast）的技巧為0.47（圖3）。上述結果表明🏊，冬季NAO信號是東北亞初夏降水第二模態年際變化的重要可預報性來源👨🏻‍🎨。

Ref⚗️：Zhang Peng, Wu Zhiwei and Jin Rui (2021) How can the winter North Atlantic Oscillation influence the early summer precipitation in Northeast Asia: effect of the Arctic sea ice. Climate Dynamics. DOI: 10.1007/s00382-020-05570-2.

圖1 （a）初夏（5-6月）降水異常與前期冬季（12-1月）NAO指數回歸場。陰影區為通過了顯著性95%（90%）t檢驗區域。（b）初夏（5-6月）東北亞降水EOF第二模態🦺。（a）、（b）中紫框為“偶極子”降水定義區域。（c）1979-2017年初夏東北亞偶極降水指數（黑線）👨🏿‍🚀、冬季NAO指數（紅線）和PC2的時間序列。

圖2 初夏（5-6月）巴倫支海海冰正異常強迫下（a）表面溫度異常場，（b）500 hPa緯向風異常場，（c）500 hPa水平風和位勢高度異常場，（d）水汽通量與輻散運動異常場。陰影區在（a）、（b）中表示異常值大於1 ºC (m/s) 或小於 -1 ºC (m/s)，（c）中表示大於20 gpm或小於-20 gpm，（d）中表示大於0.5 m/s或小於-0.5 m/s

圖3 （a）基於冬季NAO指數（紅色曲線）、北大西洋三級子海溫指數（藍色）建立的東亞冬季風表面溫度北方模態的回報（hindcast）經驗模型；（b）經驗預報指數與初夏（5-6月）降水異常回歸場。陰影為通過了顯著性95%（90%）t檢驗區域👨🏻‍🏫。