近日，物理海洋教育部重点实验室在Climate Dynamics（《气候动力学》）上，发表题为“Quantifying the ENSO’s multifaceted influence on atmospheric predictability across variables and vertical levels”（《量化ENSO对不同变量和垂直层次大气可预测性的多方面影响》）的最新研究成果。研究基于李建平团队提出的非线性局部Lyapunov指数（NLLE）和条件非线性局部Lyapunov指数（CNLLE）理论，应用最新的最优局部动力相似（OLDA）算法，更新了短期气候尺度大气可预测性期限的估计，量化揭示了ENSO对多变量、多层次的大气可预测性影响的特征。该成果由实验室/海洋与大气学院/未来海洋学院在读博士生宋厚彬为第一作者，“筑峰人才工程”第一层次李建平教授为通讯作者的科研团队合作完成。

图1. 以OLDA 为基础的NLLE方法估算的 200 hPa (a1–c1)、500 hPa (a2–c2)和 850 hPa (a3–c3)等压面的位势高度(a1–a3)、气温(b1–b3)和风场(c1–c3)的可预测性期限（单位：月）的空间分布，以及每个图的右侧为各自的纬向平均变化曲线。

　　探究大气系统可预测性来源，对认知和改进实际气候预测具有重要意义。科研团队提出的CNLLE理论，为使用动力系统理论方法研究外强迫对大气可预测性的影响提供了基础。本研究提出使用可预测性贡献的定量化指标，探讨ENSO对不同变量、不同层次的大气可预测性影响。

　　本项工作首先使用OLDA算法更新了位势高度、气温和风场在大气不同垂直层次上的可预测性期限的估计，发现位势高度和气温在热带对流层中高层的可预测性期限平均可达17个月，而无辐散层的风场可预测性期限则普遍较低（图1）。进一步发现，ENSO对不同高度层次大气变量的可预测性贡献表现出多项新特征，比如ENSO对位势高度和气温的可预测性贡献的纬向平均分布上，在对流层中高层的热带边缘表现出正双峰特征，而在对流层低层，则表现为赤道上的正单峰分布；垂直结构上，ENSO对位势高度可预测性贡献的热带纬向–高度剖面的高值分布呈现X形状的特征（图2）。

图2. (a1)位势高度的可预测性期限的经向–高度剖面分布图（单位：月）。(a2)同(a1)，但为热带的纬向–高度剖面分布。(b1)同(a1)、(b2)同(a2)，但均为受 ENSO 影响的位势高度的条件可预测性期限。(c1)同(a1)、(c2)同(a2)，但均为ENSO对位势高度的绝对可预测性贡献。(d1)同(c1)、(d2)同(c2)，但均为相对可预测性贡献。

　　上述研究提升了短期气候尺度大气可预测性的定量化估计准确度，增进了对ENSO影响大气可预测性的理解，为进一步探索大气可预测性来源奠定基础。研究工作得到国家重点研发计划项目、崂山实验室科技创新项目和中央高校基本科研业务费专项资金等联合资助。

文章引用：

SONG H. -B., J. -P. Li*, R. -Z. Li, Z. -L. Hou, S. -X. Zhen, and H. Li, 2025: Quantifying the ENSO’s Multifaceted Influence on Atmospheric Predictability across Variables and Vertical Levels. Climate Dynamics, 63: 433, https://doi.org/10.1007/s00382-025-07943-x.