尽管当前气候模式对ENSO位相预测已有较高水平（R~0.8），但是ENSO的强度预测仍是当前气候模式预测面临的一个巨大挑战。本研究首先明确了积累西风事件（WWE）/东风事件(EWS)和海洋充放电过程对ENSO强度的精确预测都很重要。而这样的海气前兆信号在ElNiño和LaNiña事件中表现出不对称的时空特征。ElNiño的成熟期强度与上一年12月至5月赤道东太平洋（140°-170°W）累积西风事件和2月赤道西太平洋（130°–160°W）的次表层热容量；而La Niña事件的成熟期强度则对前一年11月至4月赤道西太平洋（120°–150°E）的累积东风事件和2月赤道中西太平洋（130°E–130°W）大范围次表层热容量敏感。
考虑到ElNiño和LaNiña成熟期强度的关键海气前兆信号存在不对称性，因此我们利用非对称的热带海气前兆信号构建ENSO成熟期强度预测模型。统计模型综合考虑前期海洋充放电状态以及累积东西风强度构建而成。如图1所示，对于ElNiño来说，前期的海洋热容量和积累西风事件可以提前6个月解释大约90%的总方差，且预测误差为0.22℃。累积西风事件能解释总方差的49%，海洋热含量能解释剩余方差的80%。对于LaNiña，约94%的总方差可以由前期海洋热容量和累积东风事件解释，对应的RMSE约为0.13℃。累积东风事件可解释总方差的64%左右，海洋热含量可解释其余方差的81%。相对于NMME，我们的统计模型在预测ENSO强度方面表现出很高的技巧。
由于样本数量有限，我们又通过一年交叉检验及独立样本检验来验证了我们模式的稳定性。一年交叉验证结果显示，当从训练集中剔除掉任意一个ENSO年样本，解释方差始终大于85%，RMSE始终低于0.25℃。而在独立样本检验中，我们将所有的ENSO年分为前14个训练集和后4个预报集以及前12个训练集和后6个预报集。训练集用于计算确定模型的系数，预报集作为独立样本用于后报检验。如图2所示，对于4个独立的ENSO年，预测强度与观测强度之间的解释方差以及均方根误差分别为96%和0.34℃。当预报年份增加至6年时，解释方差以及均方根误差分别为97%和0.33℃。
图1 利用新建立的模型预测的（a）El Niño和（b）La Niña与观测Niño3.4NDJ之间的散点图
图2 （a）四年及（b）六年独立样本检验中的新模型（线）与观测（灰色柱子）Niño3.4NDJ量值。其中蓝线表示训练样本，红线表示回报样本。回报样本的解释方差R2以及预报误差（RMSE）已在图中给出
相关论文发表情况
Xuan Z., W. Zhang, F. Jiang, et al., 2022: Effective ENSO Amplitude Forecasts Based on Oceanic and Atmospheric Preconditions. Journal of Climate, 35, 3279-3291. (第一资助)