优秀成果展示——两类ENSO现象的动力学机理、气候影响与预测方法研究
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发布时间：2025/12/10 0:00:00
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| 成果评价编号： |
中气科成评[2025]008 |
| 评价结果： |
优秀一等 |
| 成果名称： |
两类ENSO现象的动力学机理、气候影响与预测方法研究 |
| 完成单位： |
中国气象科学研究院、南京信息工程大学、国家气候中心 |
| 成果形式： |
基础研究类-新原理 |
| 研究领域： |
气候与气候变化 |
| 评价年份： |
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| 完成人： |
任宏利、张文君、王润、左金清、陆波、刘明竑、耿新、王琳 |
| 成果简介： |
厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）作为气候年际变率主导信号，影响巨大，是气候预测最重要可预报性来源之一，但其形态正呈现多样性变化，主要表现为东部型和中部型，因其特征和影响差异显著，对预测产生了极大挑战。2010年以来，在国家自然科学基金和气象行业专项等持续支持下，针对两类ENSO的机理、影响与预测关键问题开展了系统性创新研究。揭示了两类ENSO典型特征与动力学机制，厘清了对气候异常的影响作用与机理，深刻认知了不同类型ENSO可预报性规律，发展了相适应的动力-统计预测方法，建立了面向两类 ENSO的监测、分析和预测系统（SEMAP2.1）。研究成果学术水平高、国际影响力大、对国家级业务能力提升显著。
（1）揭示两类ENSO的典型特征与动力学机制，提供监测预测科学基础
建立了反映两类ENSO物理本质的国家标准监测指数和持续性障碍量化指标，发现了两类ENSO周期性和持续性特征的显著差异，阐明了热带太平洋海气背景对ENSO年代际时空变异的决定性作用；创建了适于两类ENSO的动力诊断工具，揭示了两类ENSO各自遵循的充放热振荡机制，为实现ENSO分类型成功预测奠定了理论基础，并发现温跃层反馈是两类ENSO增长和位相转换的主控机制，这克服了以往对中部型动力学的诸多误读，提升了学术界对ENSO多样性的认知水平。
（2）厘清两类ENSO气候影响的差异与机理，增加东亚可预报性信息
发现相较于传统的东部型，中部型ENSO对我国气温降水的影响差异随区域、季节和位相而明显不同，揭示出这与海温中心纬向位置改变所引起的海气遥响应差异密切相关，强调气候预测中应关注中部型的纬向位置变动带来的可预报性信息；建立了能刻画ENSO纬向位置差异与经向结构非对称性特征、并能表征东亚降水异常的新指数，揭示了两类ENSO与年循环相互作用的组合模态机制及影响。这些超越了以往基于传统东部型气候影响的认知局限，为气候预测提供了新的有效途径和可预报性来源。
（3）发展两类ENSO适用的预测方法与系统，显著提升业务预测能力
揭示了两类ENSO的动力和统计可预报性差异及可能成因，发现中部型具有独特的夏季预报障碍现象，并找到了有效的预测前兆信号；基于充放热振荡机制研发了不同类型ENSO的物理统计预测模型，性能优于多模式集合且削弱了预报障碍，发展了显著改进动力模式两类ENSO预测的相似误差订正等新方法；发展了两类ENSO事件的判别方法，开发了监测指标、诊断分析、动力与统计以及二者结合的多方法集合预测等关键技术，建立了业务系统SEMAP2.1，填补了两类ENSO业务空白。相关方法和技术形成国标/行标各1项、业务系统1个、软著1项。
（1）研究成果发表论文50余篇，其中40篇SCI、34篇影响因子大于4.0，被SCI引用2956次，两篇入选高被引论文。5篇代表性论文JC、GRL、CD等国际气候领域著名期刊，SCI引用826次。多项成果得到学术界高度关注，包括AGU前主席/会士McPhaden等国内外著名学者积极评价、获评期刊研究亮点，被Nature、Science等顶刊正面引用71次。研究成果大幅提升了对ENSO多样性变化及气候影响的科学理解，重塑了传统基于单一ENSO的东亚气候预测概念，成为预测业务发展的重要科技支撑。
（2）开发的监测指标、诊断分析、动力-统计多方法集合预测等关键技术和集成系统SEMAP2.1实现了业务化，在国家级平台发布产品，得到广泛应用，实际预测成效显著。例如对2015/16超强ENSO事件，成功预测出中部型向东部型转换的发展过程，为汛期预测提供了重要依据。ENSO判别方法成为国家标准，被多个行业和教育部门采用。SEMAP2.1对过去20年标准指数的半年预测技巧为0.8，达到国际先进水平，预测产品在美国IRI/CPC集合平台发布，两类ENSO指标被美国NOAA监测业务采用，形成了国际影响力。 |
