世界上超过30%的热带气旋(TC)生成在西北太平洋，与TC有关的暴雨、洪水和大风经常袭击西太平洋沿岸国家的沿海甚至内陆地区，造成严重的生命和财产损失。如何更准确的预测TC活动，长期以来是学界讨论的热点和难点问题之一。

初秋（9、10月）是TC生成的活跃期，数量与7、8月份相当，但平均强度更强，危害可能更大。初秋恰好也是北极海冰覆盖范围最小的季节，大面积开阔水域的暴露将导致北极地区的表面净湍流热通量达到峰值并强迫大气。那么，初秋北极海冰的变化能否影响TC生成频率？其前期异常信号能否作为TC生成频率的季节预测因子？

我系张鹏博士（第一作者），吴志伟教授（通讯作者）与合作者最新研究发现初秋TC生成频率与北极海冰年际变率有密切联系（图1）。观测和数值试验结果表明，偏多的格林兰海与楚科奇-波弗特海海冰能够从8月持续到随后的初秋，通过海冰-反照率反馈机制，降低北极表面温度，引起北极低压的减弱，并触发源于北极的波列经欧亚大陆西部(鄂霍次克海)向东南传播到西北太平洋（图2a-c）。形成的西北太平洋异常低压为TC生成提供了适宜的环境条件——低层相对涡度和水汽的增加以及垂直风切变的减小（图2d-f）。海冰偏少时，则会出现相反的情况。

海冰异常的持续性可能使其成为预测TC生成频率的一个有物理意义的前兆因子。交叉验证回报实验结果（图3a）和独立预报结果(图3b)表明，基于7、8月热带海温因子和8月北极海冰因子的TC生成频率预测模型，其回（预）报技巧远高于仅使用热带海温因子的经验预测模型。因此，北极海冰为秋季西北太平洋 TC生成频率的季节预测提供了新的具有物理意义的可预报性来源。

Zhang, P., Wu, Z.*, Zhu, Z., and Jin, R. (2022) Promoting seasonal prediction capability of the early autumn tropical cyclone formation frequency over the western North Pacific: effect of Arctic sea ice. Environmental Research Letters. 17, 124012    http://doi.org/10.1088/1748-9326/aca2c0 .

图1 (a) 基于三种不同产品的9-10月西北太平洋热带气旋生成频率指数（TCFI）和同期格林兰与楚科奇-波弗特海海冰联合指数(CSII)的标准化时间序列; (b) 秋季TCFI与同期海冰异常的相关场。图b中的粗线表示显著异常超过95%显著性水平(t检验)。紫色方框表示格陵兰海 (GLS;71.5-76.5°N, 188.5-215.5°E)和楚科奇-波弗特海(C-BS;76.5-81.5°N, 345.5-359.5°E) 海冰关键区。

图2 秋季海冰联合指数(CSII)与(a) 热通量（感热+潜热），(b) 表面气温，(c) 700百帕位势高度与波活动通量（波矢量只显示绝对值大于0.1 × 10⁶ m² s⁻²结果），(d) 850百帕相对涡度与水平风，(e) 200百帕与850百帕垂直风切变，(f) 500百帕相对湿度回归场。阴影为通过(95%)90%置信水平的显著区域。红（绿）色框代表西北太平洋区域(10-35°N, 110-170°E)。黑色阴影代表3000米以上的区域。

图3 秋季TC生成频率指数（TCFI）的时间序列与 (a) 1979-2020年交叉验证的后验结果和(b) 2002-2020年的独立预测结果。