在2020/21年冬季的前半段（2020年12月1日-2021年1月10日），影响我国的冷空气活动持续偏强（一次全国型强冷空气，两次全国型寒潮），导致我国中东部大部地区气温显著异常偏低，部分站点最低气温甚至突破台站历史观测极值。但是国际上各机构（包括NCC、NCEP、ECMWF和JMA）的季节预测模式提前一个月并未对2020年12月的极端低温给出较为准确的预测。而中科院地球系统模式气候模式版本CAS-ESM-c通过中国科学院大气物理研究所郑飞研究员课题组近几年持续发展和建立的耦合框架下预测初始化系统，显著地提升了其短期气候预测性能。CAS-ESM-c在2020年10月参加年度气候预测会商时则提前2个月给出了我国中东部气温异常偏低的预测结果（图1）。
图1. 国际各季节预测模式（b-e）提前1个月对中国2020年12月平均气温的预测情况，相比之下CAS-ESM-c提前2个月的预测结果更加接近实况。
CAS-ESM-c提前准确的预测为探寻促使寒潮爆发的关键因素和物理机制提供了可能。郑飞等人通过分析初始场中的北半球海温配置和集合预测成员中的优劣差异，指出对2020/21年冬季寒潮入侵的成功预测，源于对暖北极冷热带的海洋初始条件的精准刻画，以及合理体现前期秋季北极偏暖的气候效应（图2）。暖北极冷热带的海洋初始条件为极端寒潮入侵提供了背景条件，半球尺度的经向梯度减弱有利于冷空气入侵的频繁发生。而最优预测样本中靠近欧亚大陆的巴伦支海等海域海温显著偏高，更促进了乌拉尔阻塞高压等天气过程的形成和维持。
图2. 显著有利于CAS-ESM-c提前2个月成功预测寒潮爆发的初始场中半球尺度海温配置（左）和初始场中最优和最差预测样本的北极海温差异（右）。
该研究得到中国科学院前沿科学重点研究计划“从0到1”原始创新项目（ZDBS-LY-DQC010）、国家自然科学基金（41876012; 42175045）和中国科学院战略性先导科技专项（XDB42000000）的共同资助。
论文信息：
Zheng, F., H.-L. Ren, R.-P. Lin, and J. Zhu, 2022: Realistic ocean initial condition for stimulating the successful prediction of extreme cold events in the 2020/2021 winter. Clim. Dyn., doi: 10.1007/s00382-022-06557-x.
