控制MJO季节变化及年际变化的关键因子研究

摘要

虽然过去研究已指出季节内振荡(Madden-Julian Oscillation，MJO)的季节变化特征，但调控MJO季节变化的关键因子尚未明确。本论文利用RMM(Real-time MultivariateMJO)指数和新提出的RMM-r指数定义了1979年-2014年的MJO事件，并分析了不同季节里MJO事件的变化特征。结果表明，北半球冬（12-2月）春（3-5月）季时MJO事件的发生频次更高、强度更强、持续时间更长。而在夏（6-8月）秋（9-11月）季时，MJO事件的发生频次、强度和持续时间均减弱。冬春季较强的MJO事件同样表现出更大的东传分量与西传分量的比值。为了解释大尺度背景场如何影响MJO的季节性变化，我们利用能模拟出类似MJO特征的两层半模式进行一系列敏感性试验，模式模拟结果显示，低层水汽（垂直风切变）的变化是影响MJO强度（传播）季节变化的关键大尺度因子。与MJO较弱的夏秋季相比，北半球冬春季时，赤道附近较丰富的低层水汽可支持MJO对流和环流中心的强度发展，而较弱的东风切变（或西风切变距平）则有利于MJO东传分量的增强。 冬春季节的MJO受海温年际变化的影响，也显示出明显的年际变化。利用合成分析方法，我们对比分析了MJO活动强弱年的冬春季环境场特征，结果显示，MJO活动强年时，印度洋到西太平洋地区的水汽更丰富，且盛行较强的垂直东风切变异常和低层纬向西风异常，而赤道东太平洋则相反。两层半模式敏感性试验进一步探索大尺度背景场对MJO年际变化相对贡献，结果证明海洋性大陆至赤道西太平洋地区充足的低层水汽会促进MJO活动的发生发展，东太平洋上的异常垂直西风切变则有利于MJO的东传。 利用参与MJOTF/GASS多模式比较项目的24个全球环流模式的模拟资料，进一步明确目前影响模式中MJO季节和年际变化的关键过程。通过计算各模式中MJO东传信号的季节差异与相应大尺度背景场季节差异之间的相关关系，我们发现，模式中低层纬向风场(u850)与MJO东传信号的季节性呈现出较好的正相关关系，即模拟好u850是提高全球模式模拟MJO季节变化能力的关键。关于模式中MJO年际变化的研究则表明，赤道西太平洋地区充沛的水汽促进MJO强度的发展，东太平洋上的异常垂直西风切变则有利于MJO的传播。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1引言

1．2 MJO的季节变化特征及其与大尺度背景场的关系

1．3 MJO的年际变化

1．4 MJOTF／GASS多模式比较计划简介

1．5本文研究的创新点

1．6本文的主要内容

第二章资料与方法

2．1 MJO指数、观测资料和多模式资料

2．2方法

2．2．1 MJO事件的定义

2．2．2 Lanczos滤波

2．2．3其他统计方法

2．3两层半模式敏感性试验

第三章MJO季节变化特征及其与大尺度背景场的关系

3．1 RMM振幅分布的季节变化

3．2不同季节里MJO事件的特征

3．3 MJO传播的季节特征

3．4大尺度背景场的季节差异

3．5两层半模式敏感性试验结果

3．6本章小结

第四章MJO年际变化特征及其与大尺度背景场的关系

4．1 MJO强弱年的变化特征

4．2强弱年大尺度背景场的变化特征

4．3两层半模式敏感性试验结果

4．4本章小结

第五章多模式中影响MJO季节及年际变化的关键因子

5．1多模式中MJO信号的季节变化特征

5．2多模式中大尺度背景场的季节变化特征

5．3多模式中MJO强弱年环境背景场的差异

5．4本章小结

第六章总结与讨论

6．1全文总结

6．2所存在的问题与讨论

参考文献

致谢

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