2025年7-8月，我国华北地区经历了打破历史纪录的极端降水，总降水量达到447.48毫米，接近历史气候态的两倍（图1 e）。准确预测华北极端降水异常一直是次季节至季节（S2S）尺度模式预测面临的重大挑战。以往研究虽然指出了多尺度外部强迫的影响，但S2S模式通常会显著低估降水的极端强度。如何有效捕捉能够增强降水强度的外部信号，是提升华北地区盛夏极端降水预测能力的核心难点。

图1 2025年（a）7月总降水量与850 hPa风场的空间分布及其（b）距平。（c）-（d）与（a）-（b）相同，但为8月的结果。（e）2000年至2025年间华北地区7-8月总降水量的变化。

为此，本研究利用S2S预测计划的多模式回算与实时预测数据，将模式分为高预报技巧组与低预报技巧组，深入探讨了2025年7-8月华北极端降水异常（7月1日起报预测7月结果，以及8月1日起报预测8月结果）的动力学机制及其潜在可预测性来源。

研究揭示，7月和8月华北极端降水的可预测性来源存在显著差异：在7月份，具有高预报技巧的S2S模式能够更好地捕捉到副热带西太平洋（WP）附近由台风活动引发的强对流活动，以及由此激发的向北传播的太平洋-日本（PJ）遥相关波列。这种环流响应使得西太平洋副热带高压（WPSH）向西北方向延伸，有利于充足的水汽沿着副高西边缘从温暖的西太平洋向华北地区输送，从而显著改善了该地区降水的预测结果（图2 a）。

而在8月份，高技巧模式更真实地再现了源自北大西洋（NA）和巴伦支海-喀拉海（BKS）异常偏暖海表温度（SST）所激发的向东传播的中纬度大尺度波列。这些中高纬度的波列活动在华北地区上空增强了能量转换，形成了正压反气旋环流，引导了偏南风与中纬度西风的共同水汽输送，使8月极端降水异常得到更为准确的预测（图2 b）。

图2 （a）7月和（b）8月华北地区极端降水异常S2S可预测性来源示意图

尽管S2S模型能够显示出明确的可预测性信号，但大多数模式依然低估了极端降水的强度，凸显了当前模式的系统性偏差。为此，团队进一步利用FGOALS-f2模式设计了Nudging回算试验。结果表明，通过在模式中纠正西太平洋的环流和对流异常，可以使得7月份华北降水强度改善约78%。而在8月份，纠正北大西洋和巴伦支海-喀拉海区域的波列信号异常，则使得华北降水强度改善了46%与66%。该研究不仅量化了不同区域作为华北降水外部强迫信号来源的物理意义，也充分证明了在气候模式中改进副热带对流信号和中高纬度遥相关波列源信号的模拟，对于提升S2S尺度华北地区极端降水预测技巧具有重要价值。

图 3（a）7月无nudging与nudging西太平洋地区信号试验，（b）8月无nudging，nudging北大西洋地区以及nudging巴伦支海-喀拉海地区信号试验对应的华北降水距平箱线图

该成果于近期发表于期刊《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》。论文的第一作者为中国科学院大气物理研究所的在读博士生何欣雨，通讯作者为何编研究员，合作者包括中国科学院大气物理研究所刘屹岷研究员、吴国雄院士、生宸副研究员、汤彬副研究员以及俄罗斯科学院奥布霍夫大气物理研究所的Natalia Victorovna Vazaeva副研究员。该研究得到了国家自然科学基金（42288101, 42475020）、北京市“高创计划”青年人才托举工程（20250683）、中国科学院国际人才计划（PIFI）（2026PVB0111）以及天河气象海洋专项基金的共同资助。本研究的计算得到了国家重大科技基础设施项目“地球系统数值模拟设施”（EarthLab）的支持。

参考文献：

He, X., He, B., Liu, Y., Wu, G., Sheng, C., Tang, B., and Vazaeva, N. V. , 2026: Sources of potential predictability for July-August 2025 extreme precipitation anomalies over northern China: Roles of the western Pacific and North Atlantic-Barents-Kara Sea sectors. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 131, e2026JD047254. https://doi.org/10.1029/2026JD047254.