中國區域土壤濕度的季節預報研究獲進展

　　作為陸面過程重要參量的土壤濕度，通過不同尺度的相互作用對天氣、氣候產生顯著影響，具有年代際、年際、季節內等多時間尺度的變化特征。氣候預測存在一定的可預報上限，對于季節平均的氣候變量場，季節內變率引起的年際變化在季節尺度上是不可預報的噪音。那么，土壤濕度的季節內變率（不可預報）到底在多大程度上影響季節平均場的年際變化？在影響土壤濕度的眾多因子中，哪些是影響土壤濕度季節可預報信號的關鍵因子？

　　中國科學院大氣物理研究所博士應愷然和副研究員趙天保等利用基于觀測的大氣強迫場驅動陸面模式CLM3.5，得到1951-2008年中國區域土壤濕度的模擬結果。進一步，利用季均值場方差分解方法，將土壤濕度年際變率的（協）方差場分解為與大氣外強迫及緩慢變化的內部變率相關的部分（可預報部分）及與季節內變率相關的部分（不可預報部分），對中國區域土壤濕度的季節可預報性問題開展研究。

　　研究發現，對于中國區域表層1m的土壤濕度，其季節均值場的潛在可預報性（可預報與總體的方差比）在冬季最高0.94，夏季最低0.76；空間分布上，西北干旱半干旱區高于中國東部受東亞季風影響區域（圖1）。前期土壤濕度是中國區域土壤濕度季節均值場最重要的預報因子，能提供50%以上的潛在可預報性。此外，局地海溫異常同樣與中國區域土壤濕度季節均值場的年際變化關系密切相關，其中印度洋海溫、北大西洋海溫及赤道東太平洋海溫分別是春、夏及秋/冬季土壤濕度季節均值場可預報性的重要來源。土壤濕度長期趨勢也是土壤濕度的季節可預報性重要來源之一。基于這些可預報因子構建的中國區域土壤濕度季節預報模型可分別預報出春、夏、秋、冬各季節土壤濕度變化59%，51%，62%和77%的方差（圖2）。

　　這項成果針對如何科學有效地對土壤濕度進行預報，尤其是季節預報開展分析，將為指導農業生產、研究水文及氣候變化提供參考依據，有著非常重要的經濟和社會意義。該成果已發表于2016年的Climate Dynamics。

　　論文信息：Ying, K., T. Zhao*, X. Zheng, X.-W. Quan, C. S. Frederiksen, M. Li, 2016: Predictable signals in seasonal mean soil moisture simulated with observation-based atmospheric forcing over China, Climate Dynamics, doi: 10.1007/s00382-015-2969-3.