ENSO 相位转换使得提前一年预测北大西洋涛动的冬季表现成为可能

这为什么与日常天气有关

影响欧洲冬季波动——无论是多风、多暖还是严寒——的一个重要因素，是覆盖北大西洋的大尺度风场模式，称为北大西洋涛动（NAO）。与此同时，热带太平洋著名的厄尔尼诺和拉尼娜事件经常登上新闻版面，因为它们会重塑全球各地的天气。研究表明，当厄尔尼诺转为拉尼娜或反之时，这种热带的相位转换能够帮助科学家提前整整一年预测北大西洋上空的大气状态，从而为能源、交通和农业等部门提供更早期的预警可能性。

大西洋上的一个关键模式

NAO 描述了亚速尔群岛与冰岛之间气压的跷跷板式变化，这种变化引导喷流和风暴路径穿越北大西洋。在其正位相时，西风增强，常常为北欧带来较温和、较湿润的冬季；在其负位相时，冷空气可能南下，增加降雪和长期冻害的风险。由于这一模式驱动了许多极端天气，预报员长期以来一直在寻找能在数月乃至数年尺度上可靠预测 NAO 的方法。短期和季节性预报已有进展，但将预报技能推进到完整的一年仍然很困难，从而限制了规划者提前做好准备的能力。

厄尔尼诺的滞后影响

作者们聚焦于厄尔尼诺—南方涛动（ENSO），即热带太平洋的自然增温与降温现象，在厄尔尼诺与拉尼娜之间交替。与只考察即时冬季响应不同，他们研究的是 ENSO 从一年到下一年发生相位变化时的情形——即从厄尔尼诺转为拉尼娜或反向转换。利用长期观测记录和大量气候预测模式集合，他们发现，随后冬季在这种相位转换之后表现出更强且更可预测的 NAO 行为，而在 ENSO 保持相同相位的冬季中则不然。历史上 ENSO 转换频繁的时期，与模式在一年期预测 NAO 时表现异常良好的时期高度一致。

一座缓慢的大气桥梁

为什么热带的相位翻转会在一年后如此强烈地在北大西洋回响？研究强调了一个微妙但强大的联系，涉及大气角动量——即大气风场携带地球自转的度量。在 ENSO 转换年，第一个冬季的厄尔尼诺或拉尼娜会在热带附近产生强烈的角动量异常。这些异常随后在数月内缓慢向极地漂移，最终到达较高纬度，进而重塑北大西洋的风场。在观测资料中，这种向北的移动十分清晰，且在转换年模型能够捕捉到。相比之下，当 ENSO 不发生相位变化时，角动量异常保持较弱并更局限于赤道附近，一年后的 NAO 则更无序且更难以预测。

数量的力量：利用大型集合

研究者们还探讨了需要多少个预报模拟成员（即集合成员）才能开发出这种可预测性来源。他们表明，在 ENSO 转换年，增加集合成员数量会稳步提升一年期 NAO 预报的可靠性。当集合规模超过大约十个成员时，现实世界看起来比模式自身显示的更可预测，这一现象称为“信号与噪声悖论”。简而言之，当强烈的 ENSO 相位变化发生时，大气似乎遵循比模型假设更清晰的“剧本”，因此大型集合对揭示这一新兴模式尤为有价值。

这对未来预报意味着什么

对于非专业读者来说，结论是：并非所有年份的可预测性相同。当热带太平洋正处于厄尔尼诺与拉尼娜之间切换之际，大气会形成一系列连锁反应，为随后的冬季预先调节北大西洋的风与风暴。通过识别这些转换年，并运行大量模式模拟，预报员可以对来年冬季欧洲及周边地区的可能气候条件做出更有把握的预测。尽管其他影响仍然重要，这项工作指出 ENSO 相位转换是一个可用于改善社会日益依赖的长期气候服务的实用早期警示信号。

引用: Kim, K., Lee, MI., Scaife, A.A. et al. ENSO phase transition enables prediction of winter North Atlantic Oscillation one year ahead. Nat Commun 17, 2588 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70646-2

关键词: 厄尔尼诺-南方涛动, 北大西洋涛动, 季节性气候预测, 大气遥相关, 长期天气预报