近日，物理海洋教育部重点实验室在Environmental Research Letters期刊发表题为 “Winter sea surface temperature interhemispheric dipole as a predictor for Sahel summer rainfall”（《冬季半球间海温偶极子作为萨赫勒夏季降水的预测因子》）的最新研究成果。通过观测诊断和动力学机制分析，研究发现冬季半球间海表温度偶极子（SSTID）对非洲北部萨赫勒地区夏季降水（SSR）具有提前半年的显著预测能力，从而构建了以冬季SSTID为基础的夏季SSR经验预测模型，该模型预测性能稳健，具有重要的应用前景。该成果由实验室/海洋与大气学院在读博士生Ahmad Abdullahi Bello为第一作者，筑峰人才工程第一层次李建平教授担任通讯作者合作完成。

　　萨赫勒地区大多数人口的主要生计来源于农业，后者主要依赖夏季的降雨，因此，研究SSR的变化及其预测因子有十分重要的科学意义和实际价值。本研究利用李建平教授团队前期发现的全球尺度的海温模态SSTID（Sun et al. 2013；An et al. 2024），揭示冬季SSTID与夏季SSR之间的联系，为理解SSR的变化并构建其预测模型提供了新视角。

　　前期研究已强调SSTID对热带降水的重要影响，本研究通过分析SSR与前冬SSTID之间的关系，发现两者存在显著的相关性（图1）。进一步分析指出，与单一海盆指数相比，这一全球尺度的海温模态SSTID与SSR之间的关系更为稳定。相关机制分析表明，冬季SSTID通过其持续至夏季的环流异常影响SSR：当冬季SSTID正异常从冬季持续至夏季，就会引发显著的海平面气压负异常和中低层气旋性环流，显著增强撒哈拉热低压（SHL），加强跨大西洋和几内亚海岸的西向及西南向异常气流，从而显著增强萨赫勒地区的水汽通量辐合进而导致夏季降水的增加；反之亦然（图2）。 这个结果表明，冬季SSTID可以作为夏季SSR的有效预测因子。

图1. (a) 季节的SSTID指数与SSR指数之间的超期与同期相关系数。(b) SSR指数（蓝色柱）和前期冬季SSTID（黑色柱）的标准化时间序列。(c) 前期冬季SSTID指数与JAS萨赫勒地区降水的相关图；阴影表示超过95%置信水平的显著性区域。(d) 如(c)所述，但对夏季的SSTID。（c和d）中的红色虚线框表示用于SSR计算的萨赫勒地区。这里的时期为1950年至2023年。

图2. (a) 1950–2023年期间冬季SSTID与随后季节的SSTID指数相关关系。(b) JAS 850 hPa水汽通量辐合（填色）及水汽通量（矢量）对冬季SSTID的回归系数分布；(c) 冬季SSTID与夏季500 hPa位势高度的相关分布（填色），其中斜线表示通过95%置信水平的区域。

　　基于上述物理机制，研究利用前冬全球尺度海温模态SSTID构建了提前半年的夏季SSR经验预测模型，20年的回报试验表明，预测和观测的符号一致率高达近80%，模型展现出强大的预测能力，能够很好的预测出SSR的变化（图3）。

　　本工作揭示了SSR变化新的驱动因子，为实现提前半年对萨赫勒夏季降水的早期预警提供了有力工具，这有助于该地区政策决策者及时采取主动措施，以减轻极端降水带来的影响。研究成果得到国家自然科学基金基础科学中心项目、崂山实验室项目、山东省重大基金等共同资助。

图3. (a) SSR指数时间序列（灰色线）、建模阶段模型结果（蓝色线，1950-2001年）及独立后报结果（绿色线，2002-2023年）。(b) 建模阶段模型（蓝色柱）与后报（绿色柱）的性能评估指标对比，包括相关系数（r）、均方根误差（RMSE）及符号一致率（SC）。

文章引用：

Bello, A. A., and J. -P. Li*, 2025: Winter Sea Surface Temperature Interhemispheric Dipole as a Predictor for Sahel Summer Rainfall. Environmental Research Letters, 20, 104033, https://doi.org/10.1088/1748-9326/ae01c0. 

SUN C., J. -P. Li*, F. -F. Jin, and R. -Q. Ding, 2013: Sea Surface Temperature Inter-hemispheric Dipole and its Relation to Tropical Precipitation. Environmental Research Letters, 8, 044006. 

AN Q. -R., J. -P. Li, and J. -J. Yang, 2024: Evaluation of Sea Surface Temperature Interhemispheric Dipole in CMIP6 Historical Simulations. Climate Dynamics, 62: 10347-10362, https://doi.org/10.1007/s00382-024-07455-0.