Using reanalysis data, observations, and seasonal forecasts, the March Arctic ozone loss events in 1997, 2011, and 2020 and their predictability are compared. All of the three ozone loss events were accompanied by an extremely strong and cold polar vortex, with the shape and centroid of the ozone loss controlled by the polar vortex. The high autocorrelation of the March Arctic ozone at a lead/lag time of 1–2 months from observations might suggest that a reasonable prediction can be obtained if one initializes 1–2 months in advance. Based on the chemical scheme assessment in CFSv2 and several empirical models using the forecasted metric(s) of the stratospheric polar vortex as predictor(s), the predictability of the 2011 ozone loss event is shown to be longer (1–2 months) than the other two (~1 month), possibly due to a moderate La Niña and quasi‐biennial oscillation westerly winds favorable for the formation of a strong polar vortex. However, the overall predictive skills of ozone from empirical models (using a forecasted substitute index to forecast the Arctic ozone) during 1982–2020 are lower than the chemical module assessment in the forecast system, though empirical models have some skill. Contrary to the ozone predictions, the lower tropospheric temperature pattern in March 2011 is less reasonable than in 1997 and 2020. Similar conclusions are also true in other years (2005 versus 2016). Those findings might indicate a weak relationship between the Arctic ozone and the surface climate in the Northern Hemisphere.

中文翻译：

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2020年3月北极臭氧层损失及其在CFSv2中的季节性预测：与1997年和2011年病例的比较研究

利用再分析数据，观测值和季节预报，比较了1997年，2011年和2020年3月北极臭氧损失事件及其可预测性。所有这三个臭氧损失事件都伴随着一个极强且冷的极地涡旋，臭氧损失的形状和质心由极地涡旋控制。从观测到的超前/滞后时间1-2月，3月北极臭氧的高度自相关可能表明，如果提前1-2个月初始化，则可以获得合理的预测。基于CFSv2中的化学方案评估和使用平流层极涡预测指标作为预测指标的多个经验模型，2011年臭氧损失事件的可预测性比其更长（1-2个月）另外两个（约1个月），可能是由于拉尼娜（LaNiña）和准两年一次振荡的西风对形成强极性涡旋有利。但是，尽管经验模型具有一定的技巧，但从经验模型（使用预测的替代指数来预测北极臭氧）在1982-2020年间对臭氧的总体预测能力低于预测系统中的化学模块评估。与臭氧预测相反，2011年3月对流层温度较低的模式不如1997年和2020年合理。其他年份（2005年与2016年）的结论也是如此。这些发现可能表明北极臭氧与北半球地表气候之间的关系较弱。尽管经验模型具有一定的技巧，但从经验模型（使用预测的替代指数来预测北极臭氧）在1982-2020年间对臭氧的总体预测能力低于预测系统中的化学模块评估。与臭氧预测相反，2011年3月对流层温度较低的模式不如1997年和2020年合理。其他年份（2005年与2016年）的结论也是如此。这些发现可能表明北极臭氧与北半球地表气候之间的关系较弱。尽管经验模型具有一定的技巧，但从经验模型（使用预测的替代指数来预测北极臭氧）在1982-2020年间对臭氧的总体预测能力低于预测系统中的化学模块评估。与臭氧预测相反，2011年3月对流层温度较低的模式不如1997年和2020年合理。其他年份（2005年与2016年）的结论也是如此。这些发现可能表明北极臭氧与北半球地表气候之间的关系较弱。2011年3月的对流层较低温度模式不如1997年和2020年合理。其他年份（2005年与2016年）的结论也是如此。这些发现可能表明北极臭氧与北半球地表气候之间的关系较弱。2011年3月的对流层较低温度模式不如1997年和2020年合理。其他年份（2005年与2016年）的结论也是如此。这些发现可能表明北极臭氧与北半球地表气候之间的关系较弱。