海洋热容量大，相对于大气过程其变化较慢，这是目前短期气候预测依赖的主要气候原理。热带地区主体被海洋占据，存在明显的海气相互作用，受大气内动力噪音影响较小，其产生的厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）等信号可预测性较强，是短期气候预测重要的前期因子。自上世纪八十年代黄荣辉院士及日本科学家等揭示热带海温及对流活动异常影响东亚夏季异常的基本形态以来，热带ENSO等信号也逐渐成为东亚夏季风预测的主要前期信号。因此，理解热带海气相互作用对东亚夏季风影响有重要的科学意义。

　　在最早期的研究中，研究思路主要还是从夏季同期的热带海温信号出发，Huang and Wu (1989)揭示了厄尔尼诺发展和衰减夏季海温异常对东亚夏季气候的影响。此后，遵循往前寻找可预测信号的思路，并且由于厄尔尼诺事件常在北半球冬季达到峰值，研究的焦点转移到前冬海温异常信号上。研究前冬盛期海温异常信号如何演变、持续到夏季进而影响到东亚夏季风异常，逐渐成为理解热带海气相互作用影响东亚夏季风异常的核心思路，取得了丰富的成果，是目前预测东亚夏季风的重要基础。

　　在理论研究的同时，早期由于海气耦合模式不够成熟和计算资源等限制，利用数值模式预测夏季气候也常采用以夏季海温异常为核心的“两步法”（曾庆存等1990）。“两步法”先利用简单的海气耦合模式预测夏季海温异常，再用其作为边界条件强迫较发达的大气模式，最后得到对夏季气候异常的预测。此后，随着海气耦合模式的发展，从跨季节的前期气候状态出发直接通过海气耦合模式预测夏季气候成为主流。

　　中国科学院大气物理研究所黄平课题组的前期研究(Jiang et al. 2019)及前人相关研究发现：前冬ENSO衰减的快慢差异可导致其对次年夏季东亚气候影响截然不同。由于热带太平洋海温预测存在著名的“春季预报障碍”，ENSO从前冬的盛期到次年夏季的演变存在很大的不确定性。因此，直接从前冬ENSO盛期信号开始的研究思路遇到“不确定性”的瓶颈。

　　黄平课题组在最近的研究中回到上世纪八十年代的“复古思路”，先暂时搁置前冬ENSO盛期信号及随后“春季预报障碍”带来的不确定性，从夏季海温异常出发，研究其变化的主要特征及其对东亚夏季风降水的影响，再往前追溯研究夏季海温异常信号的可预测性。相关研究已初步取得如下结果。

　　1、夏季亚印太交汇区海温异常的主模态及两类夏季ENSO

　　研究显示：虽然热带印太海洋的海温异常（SSTA）变率在夏季明显比冬季更弱，但热带太平洋SSTA主模态仍呈现清晰的热带太平洋ENSO形态。对东亚夏季气候有重要作用的亚印太交汇区SSTA被两个主模态共同主导，两个模态分别呈现“暖池负异常海温”和“印度洋正异常海温”的特征，与之相匹配的东亚夏季风异常分别呈现“正异常降水”和“偶极型降水”的分布特征。

　　研究进一步发现，与这两个夏季印太SSTA模态相匹配的热带太平洋SSTA空间形态在夏季非常类似，但在之前季节的演变特征有很大的不同。其一的赤道太平洋SSTA从前冬一直延续到次年夏季，另一个的赤道太平洋SSTA从次年初春开始发展，分别称为延续型ENSO（continuing ENSO）和新发型ENSO（emerging ENSO）(Yang, Huang, et al. 2023)。虽然此两类ENSO划分与目前多见的单年和多年ENSO的划分都与ENSO对周期相联系，但此延续型和新发型的分类仅与夏季之前的信号有关，具有更明确的可预测意义。两类ENSO虽然在夏季的SSTA非常相似，但由于其演变特征的差异，延续型ENSO可持续的通过大气桥作用激发印度洋增暖，而新发型ENSO主要是海洋动力过程直接导致的暖池负异常，在亚印太交汇区形成不同的海温异常模态。

图1 （a）延续型ENSO和（b）新发型ENSO对东亚及南亚夏季风的影响示意图。

　　2、影响两类ENSO演变的关键模态

　　鉴于两类夏季ENSO对亚洲夏季风的重要作用，揭示热带印太海洋SSTA从前冬至夏演变的关键过程，寻找前期可预测因子，是延续“复古思路”的关键环节。研究发现，在ENSO典型的衰退期（上年秋季至次年夏季），热带太平洋SSTA的演变同时存在衰退模态和发展模态。其中ENSO衰退模态本身十分稳定，相关模态在前冬和次年夏季的海温异常中均能找到清晰的对应信号。而发展模态很不稳定，在各个阶段对其他洋盆的信号较为敏感，如前冬南大西洋和赤道南太平洋等SSTA都可影响ENSO发展模态和演变多样性(Yang, Huang et al. 2022a)（图2）。

　　以上的ENSO衰退和发展两个模态是形成夏季ENSO出现延续型和新发型分型的关键因素，不稳定的发展模态对ENSO衰退的多样性起主要贡献。利用ENSO衰退和发展两个模态的简单线性组合便可定义两类ENSO，定量表征二者在演变特征、周期和振幅等上的特征和差异。利用ENSO发展和衰退两个模态的前期信号所构建的线性统计模型即可对夏季ENSO海温异常取得较好的预测结果。

图2 对9月到次年8月的热带SSTA做EEOF分析所得到的前两个主模态。

　　3、两类夏季ENSO事件的关键成因及年代际转变

　　基于以上ENSO发展模态在夏季ENSO发展中的重要作用，研究进一步发现从前冬至夏季期间影响ENSO发展的关键机制决定了夏季ENSO分型。前人揭示前冬南北太平洋涛动（NPO和SPO）的协同作用能影响次年冬季ENSO的发展。这里，我们进一步与不同时间演变ENSO相联系，在ENSO衰退的背景下，同号的NPO和SPO通过逐步影响从中纬度到低纬度的SSTA，二者协同一致的作用使得ENSO发展模态得以发展，在总体上使前冬ENSO缓慢衰减并一直延续至次年夏季，即呈现延续型（慢衰退型）ENSO的特征；而反号的NPO和SPO相互抵消的作用使得ENSO发展模态无法发展起来，使得前冬ENSO自然衰减并在次年夏季转变为负位相，即呈现新发型（快衰退型）ENSO的特征。

　　随后进一步指出NPO和SPO的年际关系在2000年左右从正相关转变为负相关，这正好解释了ENSO在2000年所经历的年代际转变现象，即从延续型ENSO转变为新发型ENSO。

　　4、两类夏季ENSO事件年代际转变的气候影响

　　由于两类不同演变的夏季ENSO对东亚及南亚夏季气候有不同的影响，其发生频率的年代际转变，会直接导致夏季ENSO对东亚及南亚夏季风影响的年代际转变。在2000年以来，ENSO周期变短新发型ENSO增加，夏季ENSO和南亚夏季风在1999/2000年之后最新年代际增强（图3）。同样，ENSO在1970年代的周期转变也是上一次ENSO南亚季风关系年代际减弱的主要原因(Yang and Huang 2021)。

图3 不同时间段内（a）延续型ENSO和（b）新发型ENSO主导时ENSO影响南亚季风的机制图。

　　由于南亚夏季风能显著影响东北亚的环流场，因此ENSO与南亚夏季风的年代际转变进一步导致夏季ENSO和东北亚环流场也经历了年代际转变，即从70年代初开始减弱，此后在80年代中期保持相对稳定，并自1999/2000年出现新的年代际增强。其中中纬度地区的环球遥相关波列（CGT）和丝绸之路遥相关波列（SRP）起到了重要的“桥梁”作用（图4）(Yang, Huang, et al. 2022b)。

图4 不同时间段内（a）延续型ENSO和（b）新发型ENSO主导时通过中纬度波列对东北亚环流场影响的示意图。

　　以上研究重新回到上世纪八十年代最初利用热带海洋信号预测夏季气候的思路，从夏季亚印太海区的最显著的海温异常信号入手，揭示其主要模态及其与夏季风异常的关系，再往回追溯这些夏季最显著的海温异常模态的成因，追踪探寻其可预报因子，以期提高对东亚夏季气候的短期预测。

　　从夏季海温往前回溯的“复古思路”区别于之前从冬季海温异常盛期演变出发的思路，二者从两个方向逼近可预测性较低的春季预报障碍期。以上已取得的结果与冬季海温为出发点的结果在诸多方面互相印证，但依然有很多关键过程尚无法合理衔接。因此，如何衔接好两种思路的结果，理解其中的异同，厘清其中的确定与不确定的过程，是下一步研究的重要方面。

　　以上工作已部分发表在《The Innovation》和《Journal of Climate》等期刊上，研究得到国家重点研发计划（2019YFA0606703）和中国科学院青年创新促进会的资助。

　　参考文献：

　　Huang, R., and Y. Wu, 1989: The influence of ENSO on the summer climate change in China and its mechanism. Adv. Atmos. Sci., 6, 21–33

　　曾庆存, 彭重光, 王万秋, 张荣华, 1990: 跨季度气候距平数值预测试验. 大气科学, 14, 10–25

　　Jiang, W., G. Huang*, P. Huang*, R. Wu, K. Hu, and W. Chen, 2019: Northwest Pacific anticyclonic anomalies during post-El Ni?o summers determined by the pace of El Ni?o decay. J. Climate, 32, 3487–3503

　　Yang, X., and P. Huang*, 2021: Restored relationship between ENSO and Indian summer monsoon rainfall around 1999/2000. The Innovation, 2, 100102.

　　Yang, X., and P. Huang*, 2022a: The diversity of ENSO evolution during the typical decaying periods determined by an ENSO developing mode. J. Climate, 35, 3877–3889.

　　Yang, X., P. Huang*, Y. Liu, and D. Chen, 2022b: An interdecadal enhancement of the impact of ENSO on the summer northeast Asia circulation around 1999/2000 through the silk road pattern. J. Climate, 35, 3881–3897.

　　Yang, X., P. Huang*, P. Hu, and Z. Wang, 2023: Distinct impacts of two types of summer ENSO with different temporal evolutions on the Asian summer monsoon: Role of the tropical Indo-western Pacific. J. Climate, doi:10.1175/JCLI-D-22-0532.1.