極端熱浪影響人們的生產(chǎn)生活,未來氣候變化背景下伴隨其變得更加頻發(fā),社會風(fēng)險還將進(jìn)一步加劇。熱浪的預(yù)測通常在次季節(jié)(S2S)時間尺度,因此提升熱浪的次季節(jié)預(yù)報技巧勢在必行。當(dāng)前國際上領(lǐng)先的多家S2S模式對熱浪的預(yù)報水平如何?先前的評估研究多基于極端強個例且未能考慮空報在一定程度上高估了熱浪的預(yù)報技巧。同時熱浪的預(yù)報技巧呈現(xiàn)出區(qū)域及持續(xù)時間的差異性,造成此差異性的潛在成因又是什么?
中國科學(xué)院大氣物理研究所地球系統(tǒng)數(shù)值模擬與應(yīng)用全國重點實驗室博士生劉昊宙與導(dǎo)師團(tuán)隊合作,基于多S2S模式的長期歷史回算數(shù)據(jù)系統(tǒng)評估了當(dāng)前模式中熱浪的次季節(jié)預(yù)報技巧,并從可預(yù)報性新視角揭示了熱浪預(yù)報技巧差異性的潛在成因。
研究結(jié)果表明:當(dāng)前S2S模式大約能提前1~2周預(yù)測熱浪發(fā)生,提前3~4周預(yù)測出暖異常(圖1)。北半球中高緯不同地區(qū)熱浪預(yù)報技巧呈現(xiàn)出差異性,主要表現(xiàn)為歐洲較東亞和北美地區(qū)預(yù)報技巧更高,其原因在于歐洲地區(qū)熱浪相關(guān)的反氣旋阻塞環(huán)流的可預(yù)報性更高;同時模式對熱浪關(guān)鍵物理過程(大氣和陸面)模擬能力更強,更高的可預(yù)報上限與更強的模擬能力使得歐洲地區(qū)熱浪預(yù)報技巧更高,而東亞地區(qū)熱浪環(huán)流形勢更復(fù)雜可預(yù)報性更低,模式對環(huán)流和陸面過程的模擬能力更弱,因而該地區(qū)熱浪預(yù)報技巧更低(圖2)。此外,長期型熱浪較短期型熱浪預(yù)報技巧更高,主要表現(xiàn)為前者約可被提前2周預(yù)測發(fā)生,而后者僅可被提前1周左右預(yù)測發(fā)生,此差異性的主要來源是受大氣內(nèi)稟可預(yù)報上限的制約。
本研究為了解當(dāng)前S2S模式對熱浪的預(yù)報技巧提供了依據(jù),從可預(yù)報性角度揭示了熱浪預(yù)報技巧差異性的成因,并為改進(jìn)熱浪的次季節(jié)預(yù)報提供了支撐。該研究成果于近期發(fā)表在《中國科學(xué):地球科學(xué)》上,題為“北半球中高緯熱浪的次季節(jié)預(yù)報技巧:區(qū)域性及熱浪持續(xù)時間差異性”。研究得到國家自然科學(xué)基金項目(42288101)資助和國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置”的技術(shù)支持。
論文信息:
劉昊宙,劉屹岷,包慶,何編,段晚鎖. 2025. 北半球中高緯熱浪的次季節(jié)預(yù)報技巧:區(qū)域性及熱浪持續(xù)時間差異性.中國科學(xué):地球科學(xué).?https://doi.org/10.1360/N072025-0166?[中文版]
Liu H,Liu Y,Bao Q,He B,Duan W. 2025. Heatwave Forecast Skill in the Mid-High Latitudes of the Northern Hemisphere at Subseasonal Lead Times: Regional and Duration Disparity. Sci China Earth Sci.?https://doi.org/10.1007/s11430-025-1739-8?[英文版]

圖1 S2S模式對北半球中高緯三區(qū)域熱浪的提前1–4周概率預(yù)報技巧(A)預(yù)報熱浪日發(fā)生的BSS和CRPSS(B)10個S2S模式對BEST觀測數(shù)據(jù)集中實際發(fā)生熱浪日,預(yù)測的各TX分位數(shù)對應(yīng)的集合成員PDF分布,從上至下對應(yīng)西歐、華中和西北美地區(qū)。不同顏色數(shù)字(%)代表不同S2S模式在該分位數(shù)區(qū)間的集合成員數(shù)占比,子圖下方的黑色數(shù)字表示多模式平均的集合成員數(shù)占比

圖2 歐洲較東亞熱浪預(yù)報技巧區(qū)域差異性成因機制圖