NCEP/CFSR再分析耦合资料中MJO对ENSO的影响研究

基于1979—2008年NCEP/CFSR再分析耦合数据集,研究了冬季MJO对ENSO事件的影响。结果表明,在年际时间尺度以及长期的年代际时间尺度上,热带印度洋MJO活动的强弱性都可以影响热带中东太平洋ENSO事件的发生和发展。在年际时间尺度上,ENSO发生前期征兆的赤道中东太平洋的西风爆发事件(Westerly Wind Burst,WWB),作为MJO影响ENSO的主要途径,存在着显著的次季节时间尺度的变化。相对于气候平均的赤道太平洋西部暖池区上升而东部下沉的Walker环流,MJO正位相东传后的西风异常,减弱了低层东风和赤道东太平洋海水上翻。这一上升海流的减弱导致了中东赤道太平洋的海温升高,从而有利于ENSO暖海温事件的发生。而在年代际时间尺度上,MJO范围和强度在1998年前后出现了明显的转变,1998年之前MJO的东移范围更东,强度更强,从而导致了西太平洋西风爆发区的次季节西风异常事件更加显著,在Bjeknes正反馈机制下对应了年代际时间尺度下的强尼诺事件出现,1998年之后则与之相反。冬季MJO对ENSO影响的这一年代际特征主要体现在晚冬季节,而在早冬伴随着印度洋的增暖,MJO强度一直在逐年增加。     

POSSIBLE INFLUENCES OF THE TROPICAL INDIAN OCEAN DIPOLE ON THE EASTWARD PROPAGATION OF MJO

Based on multiple datasets, correlation and composite analyses, and case studies, this paper investigated possible influences of the Indian Ocean dipole （IOD） mode on the eastward propagation of intraseasonal oscillation in the tropical atmosphere. The results showed that （1） the 30-60 day outgoing longwave radiation anomalies in the southeastern Indian Ocean and the 30-60 day 850-hPa zonal wind anomalies over the equatorial central Indian Ocean were significantly correlated with the IOD index; （2） during positive IOD years, the anomalously cold water in the southeastern Indian Ocean and the 850-hPa anomalous easterlies over the equatorial central Indian Ocean might act as barriers to the continuously eastward propagation of the intraseasonal convection, which interrupts the Madden-Julian oscillation （MJO） propagation in the eastern equatorial Indian Ocean and western Pacific; and （3） during negative IOD years, the anomalously warm water in the southeastern Indian Ocean and the low-level westerly anomalies over the equatorial central Indian Ocean favor the eastward movement of MJO.     

THE IMPACTS OF MADDEN-JULIAN OSCILLATION ON SPRING RAINFALL IN EAST CHINA

Phase composite analyses are conducted to investigate the possible effect of the Madden–Julian oscillation(MJO)on the spring rainfall anomalies in East China by using the Real-time Multivariate MJO(RMM)index from Australian Meteorological Bureau.The results show that the rainfall anomalies over the mid-and lower-valley of Yangtze River are positive when the MJO shifts eastward to the mid-and eastern-Indian Ocean,and anomalous precipitation over South China are positive when the MJO moves further eastward to the maritime continent,whereas spring rainfall anomalies over East China are negative in the other MJO episodes.The MJO impacts on the precipitation over East China result from the changes in large-scale atmospheric circulation as well as vorticity and water vapor transportation in the mid-and lower-troposphere.     

MJO随机强迫对CNOP型初始误差演变的影响

用Zebiak-Cane模式和季节内振荡(Madden-Julian Oscillation,MJO)的参数化表述以及条件非线性最优扰动(Conditional Nonlinear Optimal Perturbation,CNOP)方法,分析了以ENSO事件为基态的CNOP型初始误差的空间结构增长规律。结果表明,参数化的MJO对CNOP型初始误差的发展影响较小,其影响主要是使中东太平洋的海表面温度异常增大。CNOP型初始误差比由MJO不确定性产生的模式误差的影响大,前者可能是造成ENSO事件预报不确定性的主要误差来源。由于CNOP型初始误差的局地性,本结论可用来指导ENSO的目标观测和适应性资料同化。     

热带印度洋MJO活动对孟加拉湾西南夏季风季节内振荡的影响

通过对1979—2008年热带太平洋30—60 d振荡(Madden-Julian Oscillation,MJO)指数、美国国家环境预报中心再分析资料和日本气象厅降水资料的分析,发现热带东印度洋MJO强度和传播状况影响孟加拉湾西南夏季风季节内振荡及相关低频环流、对流和降水分布。当热带东印度洋MJO在春末夏初较活跃时,孟加拉湾西南季风季节内振荡活动在4—8月比其不活跃时提前约20 d(约1/2个周期),其对于孟加拉湾西南季风季节内振荡的影响可持续整个季风期,使西南季风的季节内振荡不仅酝酿期和活跃期提前发生,季风期有所延长,季节内振荡也更强。西南季风季节内振荡具有明显的北传和东传特征,北传沿孟加拉湾通道从赤道向副热带推进,而东传则沿10°—20°N从孟加拉湾向东传至南海地区。春末夏初时热带东印度洋MJO的异常状况,正是通过对西南季风季节内振荡东传和北传的影响,进而对孟加拉湾西南季风季节内振荡在季风期的酝酿、维持和活跃产生作用,这种作用同时体现在强度和时间上。孟加拉湾西南夏季风季节内振荡强度与热带东印度洋MJO在4月21日—5月5日的活动呈现显著负相关,当热带东印度洋MJO在春末夏初较活跃时,孟加拉湾西南夏季风季节内振荡的强度较大,在5—8月经历3次季节内振荡波动,低频对流场和环流场在1—3位相(孟加拉湾西南夏季风季节内振荡为正位相)和4—6位相(负位相)时呈反位相特征,这是由MJO低频对流的东传及在孟加拉湾和南海这两个通道上的北传引起的。从印度半岛到菲律宾群岛的降水在1—3位相和4—6位相上分别为正异常和负异常,其中,在第2位相(孟加拉湾西南季风季节内振荡波峰)和第5位相(孟加拉湾西南季风季节内振荡波谷)时分别为降水最大正异常和最大负异常。反之,在热带印度洋MJO在春末夏初不活跃年时,孟加拉湾西南夏季风季节内振荡活动较弱,强度偏弱且振荡也不规律。     

MJO特征的多尺度子空间重构

通过构造两种不同类型的理想序列,将多尺度子空间变换(Multiscale Window Transform,MWT)与传统使用最多的带通滤波方法(Butterw orth)进行比较发现:MWT滤波的结果在整体上与原序列几乎完全吻合,而Butterworth的滤波结果在振幅上总是偏小;同时MWT对边界的处理也比Butterworth要好。为此使用这两种方法分别对MJO进行重构,并比较两种方法下MJO特性的差异。结果表明:在经向(meridional)传播上,两种方法得出的MJO基本类似;但在纬向(zonal)传播及其季节变化上,两种方法的结果无论在强度还是分布上都存在明显的差异,并且这种差异主要存在于西太平洋地区。本文发现:MJO波列从年初到夏季由南向北传播,从夏季到岁末传播方向却逆转成由北向南(尤其是在西太平洋地区),这一点与前人的结果迥异。     

两次触发MJO对流事件的物理过程对比研究

用OLR的逐日数据和2002—2003年ERA-Interim的逐日再分析数据集的多个变量q,T,u,v,ω,结合水汽收支分析和多尺度波流相互作用的方法研究了2002年冬季两支东传的MJO对流事件MJO1和MJO2被触发的物理过程发现,MJO1和MJO2的对流分别发生在2002年10月31日和12月8日,对流发生区域均在赤道印度洋,分别为10°S~10°N,50°~80°E和0°~10°N,50°~80°E。水汽距平的正异常和垂直上升运动超前于对流的发生时间,使得二者发生区域边界层的水汽增加,形成了有利于对流发生的上干下湿的对流不稳定条件。在对流发生的前3天,水平湿度平流的正贡献是二者发生区域内水汽增加的主要原因,是由MJO尺度的东风分量把发生区域东侧更大的背景场水汽分量输送到发生区域中的平流过程导致的;二者水汽增长过程的最大区别是MJO1中垂直湿度对流的正贡献几乎为零,MJO2中有较强的垂直湿度对流的正贡献,造成这一巨大差别的主要原因,是MJO2中边界层的MJO尺度的垂直上升运动比MJO1中更强。     

MJO活动轨迹对贵州区域强降水过程延伸期预报的影响分析

通过对贵州省主汛期季节内振荡(Intra-Seasonal Oscillation, ISO)活跃年进行低频对流场和降水的合成分析,确定了影响贵州主汛期ISO和降水的热带印度洋(Indian Ocean, IO)低频对流关键区和南海(South China Sea, SCS)低频对流关键区,并利用MJO活动轨迹对贵州区域强降水过程开展了延伸期预报试验。将贵州省主汛期ISO位相划分为发展、峰值、减弱、抑制、谷值和恢复6个位相,发现贵州主汛期ISO活跃年的降水与本地区低频对流具有较好的对应关系,即在峰值位相时低频对流最强、降水正异常强度最强;在谷值位相时低频对流最弱、降水负异常强度最强。同时,热带和副热带低频对流场在贵州主汛期ISO波动的第1、4位相、第2、5位相及第3、6位相均呈反位相特征。在热带印度洋低频对流发展、并东传的过程中,有两条传播路径分别激发了孟加拉湾西南季风ISO活跃和南海热带季风ISO活跃共同影响贵州主汛期降水;在贵州主汛期有3个低频对流活跃期,IO关键区和SCS关键区ISO都有3次提前的低频对流加强。基于上述研究,分析MJO活动轨迹对贵州主汛期区域强降水过程的影响,发现...     

预测夏季南海季节内振荡的一种新方法

通过研究印度洋热带东传季节内振荡(MJO)活动和南海地区季节内振荡(ISO)活动的关系,发现MJO与南海ISO之间存在较稳定的高滞后相关,因此有可能利用春季和初夏MJO的活动来预测后期初、盛夏南海ISO的活动。通过对MJO活动与南海地区ISO活动物理关系的揭示,有可能以季节内振荡理论为基础,对夏季南海ISO活动提前15～50天进行预测。这样的预测试验在2008年取得了成功。这种建立在季节内振荡理论物理基础上的预测方法,较单纯的经验、统计预测有一定的进步,希望能为我国短期气候预测服务提供一种新的思路和理论依据。