积雪有着较强的可预报性，可作为气候变化预测的重要因子。积雪的可预报性一方面来自于其较强的自身持续性，另一方面也受到海温外强迫因子的影响。研究发现，在北半球的冬半年（10月-3月），积雪的自身持续性带来的可预报性普遍在1-2个月左右，难以持续到3个月。而在考虑了海温这一主要外强迫因子后，在北美地区北部和整个欧亚大陆地区，积雪可预报性可以有1–2个月左右的提升，尤其是在积雪过渡带区域（图1）。海温对积雪可预报性的提升作用在冬季三个月最明显。
土壤温度是陆气相互作用的关键变量之一，其对大气变化的响应及对大气的后续影响可以看作是信号传播的过程（图2）。研究发现，观测显示无论是气温信号在4个月后在深层土壤温度的存储，还是降水信号在1个月后浅层土壤温度的存储，在中国都是普遍存在的现象。气温信号在1个月和2个月后可以分别传播到160和320厘米的土壤深度。4–9月土壤温度对前期气温和降水信号的储存分别略弱和略强，这与生长季节降水量较多有关；土壤温度对降水信号的存储在2个月后迅速减弱。此外，累积气温和降水对气温降水信号在土壤温度中的存储的影响存在显著的月际特征，且随土壤深度和纬度呈线性变化。
不仅大气变化可以对土壤温度异常信号传播有影响，气候系统外强迫（温室气体和气溶胶）也可以对陆面温度产生重要作用。由于人为气溶胶排放存在空间异质性，所以气溶胶对气候的影响因其排放位置的不同而有很大区别。研究表明，东北亚夏季陆面温度的变化主要来自亚洲外气溶胶的影响，而东亚气溶胶的影响相对较小。20世纪80年代欧美气溶胶减小致使中纬度欧亚大陆环流发生改变，使得在东北亚地区上空出现高压异常有利于陆面温度增加（图3）。
图1 集合试验平均结果一月不同超前月份（LM=1，3）中，地表温度和积雪的时间相关分布图（上图左列），以及地表温度和典型相关分析得到的海温贡献序列的时间相关分布图（上图右列）。折线图为北美大陆（下方左图）和欧亚大陆（下方右图）中，上述两组相关通过显著性检验的格点比例随超前月份的变化图，图中横坐标为超前月份，纵坐标为通过显著性检验的格点比例。
图2 土壤温度异常信号的传播示意图
图3 不同气溶胶排放对东亚陆面温度的影响
相关论文发表情况
Hua W., A. Dai, and H. Chen, 2022: Little influence of Asian anthropogenic aerosols on summer temperature in Central East Asia since 1960. Geophysical Research Letters, 49, e2022GL097946. (第一资助)
Song Y., A. Huang, and H. Chen, 2022: The storage of antecedent precipitation and air temperature signals in soil temperature over China. Journal of Hydrometeorology, 23, 377-388. (第一资助)
Du, Y., J. Zhang, S. Zhao, et al., 2022: A mechanism of spring Barents Sea ice effect on the extreme summer droughts in northeastern China. Climate Dynamics, 58, 1033-1048. (第一资助)
Zhu S., X. Dong, Y. Qi, et al., 2022: The predictability of snow depth at the North Hemisphere originated from persistence and oceanic forcing. Climate Dynamics, DOI: 10.1007/s00382-022-06356-4. (第一资助)