季節內振蕩(ISO)是熱帶大氣變率的主導模態🧑⚖️🚵🏿,通過激發遙相關波列對全球天氣和氣候產生深遠影響🤱,是10-90天次季節-季節(S2S)預報的主要可預報性來源。ISO東傳分量由Madden-Julian Oscillation(MJO)支配,西傳分量則主要由赤道Rossby(ER)波貢獻👩🏻🦯。準確模擬和預報ISO是實現無縫隙天氣-氣候一體化預測的關鍵,因此具有重要科學意義和社會價值👩🏼🚀。盡管國內外學者已針對ISO開展了深入研究,並取得了一系列創新成果,但當今先進氣候模式仍無法刻畫ISO的一些基本特征,比如ISO觸發、海洋性大陸傳播障礙🧖🏼♀️,夏季ISO的傾斜雨帶結構。圍繞ISO這三方面特征🕓,我系魏雲濤副研究員(第一作者)近日在Climate Dynamics上撰文🎠,提出了認識ISO的一種新機製:大氣低頻東傳MJO和西傳ER波動的幹涉作用。
首先👩🏿🍳,通過提取ISO的東🧏🏽♀️、西傳分量🧑🏽🍼,揭示了ISO的局地增強或衰減、突然觸發或終止行為🤚🏻,研究還強調ISO的年際變率的強度主要由東傳分量控製,而面積則主要由西傳分量貢獻🏄🏻♀️。其次🦸🏿♂️,通過個例和統計合成分析等手段,闡明了ISO在海洋性大陸衰減的潛在原因是大氣西傳波動與東傳波動幹涉作用🚷。此外,與前人大多強調夏季ISO傾斜雨帶由北傳導致不同,該項研究指出東傳ISO速度在赤道和赤道外的差異亦可貢獻ISO傾斜雨帶的形成👃🏽。最後🚶♂️,通過診斷歷史ISO觸發事件的時空演化特征🧑🏿,指明大氣西傳-東傳波動幹涉作用是導致原發型MJO事件觸發的重要物理過程📩🙍🏿♂️。這些研究成果幫助學術界進一步認識ISO基本動力學特征,為評估當今氣候模式模擬ISO能力提供了新的診斷工具。
論文信息📵: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

圖1. 認識ISO結構特征📂。圖中填色顯示(a)北半球夏季ISO向外長波輻射(OLR in W/m2)及其(b)東傳和(c)西傳分量。(d-f)與(a-c)類似,但為北半球冬季。等值線表示ISO的OLR異常。東傳分量即20~100天,+1 ~ +10波濾波(記為MJO)🆎;西傳分量即20~100天,-10 ~ -1波濾波(記為ER波)🧔🏽♀️。

圖2. 低頻波動幹涉作用解釋ISO海洋性大陸傳播障礙👷🏽♂️🦻🏼。圖中填色部分表示ISO的OLR異常,黑色等值線表示ISO的東傳分量,綠色等值線表示ISO的西傳分量🫏。(a-e)表示五個典型ISO個例,(f)表示這五個個例的合成結果。

圖3. 低頻波動幹涉作用解釋原發型MJO觸發。(a)考慮ER波分量較弱,即低頻幹涉作用較弱的情況下🎾,合成的ISO觸發和東傳✏️,主要為繼發型ISO事件。而當(c)ER波分量較弱,即幹涉作用較強時🎣,主要表現為原發型ISO事件。(b)介於(a)和(c)之間✅。圖中填色部分代表OLR異常場(W/m2)👩🔬。