东亚季风区内降水异常和旱涝灾害的频繁发生，对国民经济和生命财产安全造成严重的影响。提高东亚夏季降水年际变率的预测能力，对保障社会经济发展具有十分重要的意义。然而，当前的气候模式在东亚夏季风降水的模拟上尚存在诸多不足，使得模拟结果存在不确定性，并且预测能力普遍偏低。

2021年2月，清华大学地球系统科学系（以下简称地学系）王斌教授课题组和卢麾副教授课题组在地学领域具有高影响力的期刊《地球未来》（Earth's Future，美国地球物理学会四大期刊之一，5年影响因子7.06）上合作发表题为“陆面状态对东亚夏季风降水年际可预测性的重要作用”（Significant land contributions to interannual predictability of East Asian summer monsoon rainfall）的文章。该论文揭示了改进陆面状态对提高东亚夏季风降水模拟及预测能力有深远的影响。

中国东部夏季降水距平的空间分布，图a表示观测，图b表示同化试验，图c表示未同化试验，图d表示后报试验，观测来自GPCP降水资料。

20世纪90年代“南涝北旱”位相转变的三维结构，图a是温度场的异常，

图b是200百帕纬向风的异常，图c的矢量线是经向风的异常，填色表示垂直运动速度的异常。

最左侧表示观测，来自NCEP再分析资料，中间表示同化试验，最右侧表示未同化试验。

本研究首次在气候模式内建立了基于集合－四维变分混合同化的全球陆面耦合同化系统，采用我国自主发展的降维投影四维变分（DRP-4DVar）同化方法，这是国际上最早基于集合-四维变分混合同化方法的在线陆面同化系统。结果表明，通过在全球气候模式中同化GLDAS数据的土壤湿度和土壤温度，很好地再现了在20世纪90年代，中国东部“南涝北旱”的降水格局，即华北降水持续减少，而长江中下游地区出现持续性多雨的格局。基于该陆面耦合同化系统的后报试验，能够明显提高气候模式对中国东部和青藏高原夏季降水年际变率的预测技巧。这些发现揭示了在气候模式中引入陆面耦合同化系统的必要性，对提高气候模式对东亚夏季风降水年际预测能力具有重要的启示意义。论文在评审过程中得到审稿人的高度肯定，认为该研究工作采用的创新性的数据同化技术是目前最先进的，并将对未来的研究产生重要的影响。该工作也入选了美国能源部的研究亮点（Research highlights,链接https://climatemodeling.science.energy.gov/research-highlights/land-significantly-contributes-east-asian-summer-monsoon-rainfall-predictability.）。

清华大学地学系博士生史鹏飞为论文的第一作者，地学系王斌教授、卢麾副教授和美国西北太平洋国家实验室Leung L. Ruby院士为论文共同通讯作者，地学系阳坤教授、中国科学院大气物理研究所和玉君博士、刘娟娟副研究员和李立娟研究员等为论文合作作者。该研究得到了科技部重点研发项目和国家自然科学基金的支持。

全文链接：

https://doi.org/10.1029/2020EF001762

供稿：史鹏飞

审核：武海平

编辑：王佳音