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厄尔尼诺–南方涛动(El Ni?o–Southern Oscillation,简称ENSO)主导着热带太平洋从季节到年际的时间尺度气候变化,在全球变暖背景下,引发各种极端气候事件不断出现,给国民经济的进步和社会发展造成极大的影响。因此,成功预测ENSO事件,不仅是大气科学领域的国际前沿问题,也是政府积极应对气候变化的国家重大需求。过去几十年,国内外科研团队在ENSO理论预测方面已经取得了很大的进展,然而现有的ENSO预测模型依旧在春季开始预测或者跨春季预报时,预测技巧不佳。这一ENSO春季预报障碍仍有待解决。更值得注意的是,在2000年后,大多数ENSO预测模型的预测技巧出现明显下降,甚至出现漏报和错报现象,因此改进预测模型来消除或者降低春季可预报障碍是目前ENSO理论预测研究的重中之重。本文针对这一科学问题,从影响ENSO变化的物理动力学机制出发,系统分析了影响春季预报障碍的可能因素,优选热带外海温前兆因子(北太平洋维多利亚模态(Victoria mode,VM)和南太平洋四级子模态(South Pacific quadrapole,SPQ)以及北大西洋海温(Northern Atlantic Sea Surface Temperature,NTA SST),建立ENSO预测动力学模型,目前获得的主要结论如下:(1)针对ENSO春季可预报障碍现象,本文首先研究了VM对ENSO海温持续性的影响。研究发现,VM可以延长ENSO海温的持续性,尤其对ENSO海温春季时期的自持续性的增强,从而降低了ENSO海温春季持续性障碍现象的强度。造成这些现象的主要原因是VM可以影响西赤道太平洋(5°S–5°N,150°E–230°W)表面风场应力的大小(西风异常的强度)以及位相的转变从而影响纬向平流反馈过程和Bjerknes温跃层反馈的速度和强度。另外,当强VM与强ENSO事件同时发生时,赤道西太平洋异常西风的强度要比弱VM与强ENSO事件同时发生时相对较弱。西风减弱还会进一步影响ENSO的充放电机制,减缓ENSO海温的衰减速度和推迟海温位相变化的时间,进而延长ENSO海温的持续性,降低ENSO春季持续性障碍现象的强度。此外,我们还发现连续两年厄尔尼诺事件也与强VM事件相关。(2)针对热带外海温信号如何影响西太平洋暖池的问题,本文通过分析VM如何影响西太平洋暖池的动力过程来判断暖池面积(WPA)范围和东边界(WPEB)纬向位置的变化。结果表明,当春季VM事件为正(负)位相时,会在随后的夏季引起赤道太平洋中部海表温度SST异常变暖(冷),同时会使西赤道太平洋会产生异常风应力场(西(东)风),从而加强(减弱)了赤道东传Kelvin波,使赤道海洋表层暖水向东(冷水向西)传播,使WPEB向东移(西移),WPA范围扩大(缩小)。其次,VM也可以通过影响赤道西太平洋次表层海温,来进一步影响WPA的扩展和WPEB的纬向运移。另外,结论还表明春季VM指数可以有效地在超前一年左右作为WPA范围大小和WPEB纬向位置的预测因子。(3)针对2000年后大多数ENSO预测模型预测技巧的显著降低问题,本文从动力学角度出发分析2000年前后了热带–热带外前兆因子与ENSO海温之间的关系的变化,并将热带外前兆信号加入一个ENSO预测模型,建立了一个即包含热带,又热带外前兆因子的ENSO预测模型并能够超前一年左右的时间成功预测出1980年以后的所有的El Ni?o事件,且超前10–12预测技巧预测结果与观测Ni?o3.4指数的相关系数均在0.7以上,均方根误差均小于0.8。值得注意的是,我们的ENSO预测模型与其他模型的优势在于春季时期开始预报的预测技巧均在0.7以上,因此,热带外前兆信号的加入有效地降低了原模型的ENSO春季可预测障碍现象。