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CD:认识大气季节内振荡:低频波动干涉作用
发布时间: 2024-09-11


季节内振荡(ISO)是热带大气变率的主导模态,通过激发遥相关波列对全球天气和气候产生深远影响,是10-90天次季节-季节(S2S)预报的主要可预报性来源。ISO东传分量由Madden-Julian OscillationMJO)支配,西传分量则主要由赤道RossbyER)波贡献。准确模拟和预报ISO是实现无缝隙天气-气候一体化预测的关键,因此具有重要科学意义和社会价值。尽管国内外学者已针对ISO开展了深入研究,并取得了一系列创新成果,但当今先进气候模式仍无法刻画ISO的一些基本特征,比如ISO触发、海洋性大陆传播障碍,夏季ISO的倾斜雨带结构。围绕ISO这三方面特征,我系魏云涛副研究员(第一作者)近日在Climate Dynamics上撰文,提出了认识ISO的一种新机制:大气低频东传MJO和西传ER波动的干涉作用。

首先,通过提取ISO的东、西传分量,揭示了ISO的局地增强或衰减、突然触发或终止行为,研究还强调ISO的年际变率的强度主要由东传分量控制,而面积则主要由西传分量贡献。其次,通过个例和统计合成分析等手段,阐明了ISO在海洋性大陆衰减的潜在原因是大气西传波动与东传波动干涉作用。此外,与前人大多强调夏季ISO倾斜雨带由北传导致不同,该项研究指出东传ISO速度在赤道和赤道外的差异亦可贡献ISO倾斜雨带的形成。最后,通过诊断历史ISO触发事件的时空演化特征,指明大气西传-东传波动干涉作用是导致原发型MJO事件触发的重要物理过程。这些研究成果帮助学术界进一步认识ISO基本动力学特征,为评估当今气候模式模拟ISO能力提供了新的诊断工具。


论文信息:Wei, Y., Ren, H. L., Duan, W., & Sun, G. (2024). MJO-equatorial Rossby wave interferences in the tropical intraseasonal oscillation. Climate Dynamics, 1-20. DOI: 10.1007/s00382-024-07380-2


1. 认识ISO结构特征。图中填色显示(a)北半球夏季ISO向外长波辐射(OLR in W/m2)及其(b)东传和(c)西传分量。(d-f)与(a-c)类似,但为北半球冬季。等值线表示ISOOLR异常。东传分量即20~100天,+1 ~ +10波滤波(记为MJO);西传分量即20~100天,-10 ~ -1波滤波(记为ER波)。

2. 低频波动干涉作用解释ISO海洋性大陆传播障碍。图中填色部分表示ISOOLR异常,黑色等值线表示ISO的东传分量,绿色等值线表示ISO的西传分量。(a-e)表示五个典型ISO个例,(f)表示这五个个例的合成结果。


3. 低频波动干涉作用解释原发型MJO触发。a)考虑ER波分量较弱,即低频干涉作用较弱的情况下,合成的ISO触发和东传,主要为继发型ISO事件。而当(cER波分量较弱,即干涉作用较强时,主要表现为原发型ISO事件。(b)介于(a)和(c)之间。图中填色部分代表OLR异常场(W/m2)。