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东亚旱区降水年代际预测、约束预估和模式间不确定性来源

年代际预测,约束预估

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.6 年代际气候变化机理与预测技术

东亚旱区夏季降水受外部强迫与内部变率共同调控，近几十年来呈现显著年代际减少趋势。然而，多数CMIP6全球气候模式在年代际预测与情景模拟中，对区域干湿变化的关键动力学过程存在明显偏差，难以准确再现降水趋势与年代际波动，导致未来预测与预估结果可信度不足，对区域水资源安全、生态屏障稳定性及农业可持续性构成严峻挑战。为此，我们系统解析了东亚旱区降水年代际演变的驱动机制，并引入观测约束对模型结果进行订正，取得以下创新性成果：

（1）基于CMIP6年代际气候预测计划（DCPP）试验数据，构建了融合观测初始化与多模式集合的约束预测框架，量化了外部强迫与内部变率对降水变化的相对贡献，明确了降水可预测性的主要来源。通过观测约束显著提升了十年尺度预测技巧，并对2025–2050年降水趋势进行约束预估。结果表明，短期内东亚旱区夏季降水减少主要受内部变率主导；而长期来看，外部强迫将逐渐占据主导地位，驱动降水由减转增。

（2）基于30个CMIP6模式分析，识别出北大西洋海温增暖预估的模式间差异是东亚旱区降水预估不确定性的关键来源。北大西洋局地感热通量、净短波辐射通量及海洋热输送辐合共同调控海温变化；太阳辐射与热辐合增强引发海表增温及对流加强，进而调制200 hPa遥相关波列，导致中国北方出现反相环流异常。该过程通过调节总云量、地表潜热通量及大气顶出射长波辐射，最终形成模式间预估的“西增-东减”降水跷跷板空间差异。

上述研究从年代际到长期尺度揭示了北大西洋海温–东亚气候响应链在模式不确定性中的核心作用，为改进年代际预测、降低模式间偏差提供了关键理论支撑，也为东亚旱区水资源适应性管理与区域可持续发展提供了科学依据。