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,发现热带印度洋MJO活动中心强度在贵州区域强降水过程发生前15 d~前3 d具有较好的持续性预报信号,提前9 d时正相关性最好。与延伸期预报业务规定的预报时段(未来11~30 d)相结合,通过确定贵州典型区域强降水过程发生前(提前量为10 d)至过程结束时段的MJO活动轨迹在历年中的最相似时段,发现MJO活动中心轨迹和强度对贵州区域强降水过程的趋势预报具有较好的指示意义。

MJO对我国东部春季降水影响的分析

利用澳大利亚气象局的MJO(Madden-Julian Oscillation)指数,通过位相合成及对比分析研究了MJO对我国东部春季降水的影响。研究表明,当MJO传播至中东印度洋时,我国长江中下游地区的春季降水为正异常,当其进一步东传至中南半岛-印尼群岛一带时,我国华南地区的春季降水为正异常,而在其他活动阶段不利于我国东部的春季降水。对比分析表明,MJO的活动主要通过引起大尺度环流异常、对流层中低层涡度及水汽输送的异常,进而对我国东部春季降水产生明显的影响。

MJO对中国春季降水影响的数值模拟研究

利用IAP-AGCM4.0模式,通过多初值集合数值模拟研究了赤道附近的大气季节内振荡(MJO)传播的两个关键位相期对中国东部春季降水的影响。当在赤道中东印度洋及赤道西太平洋引进异常非绝热加热(强MJO活动)强迫时,模式很好地模拟出了中国东部地区春季降水的异常形势,模式模拟与先期所作的诊断分析结果极为相似,即在MJO的第2—3(6—7)位相,中国长江中下游地区多雨(中国东部大部分地区降水偏少)。对模式输出的高度场、风场、散度和涡度场以及水汽输送场的分析表明,中国春季降水异常的发生分别与异常非绝热加热在东亚/西北太平洋地区所造成的异常大气环流形势密切相关。对逐日响应场的分析表明,就MJO活动影响中国春季降水的可能物理过程及机制进行的讨论表明,赤道附近的异常对流加热不仅可以在赤道附近激发产生大气的罗斯贝波和开尔文波型响应,而且,还会在大气中激发产生从热带到中高纬度的罗斯贝波列遥响应。但是,由于异常对流加热发生的地区不同,大气遥响应场的形势也会十分不同,它所导致的影响也就很不一样。当异常对流加热发生在赤道中东印度洋(对应MJO的第2—3位相)时,大气的罗斯贝波列遥响应将在东亚/西太平洋地区形成有利于中国东部(尤其是长江中下游地区)春季降水偏多的形势;当异常对流加热发生在赤道西太平洋(对应MJO的第6—7位相)时,大气的罗斯贝波列遥响应将在东亚/西太平洋地区形成不利于中国东部春季降水的形势。

西北太平洋低频振荡对热带气旋生成的动力作用及其物理机制

利用全球再分析资料以及美国联合台风预报中心的热带气旋(TC)数据,从动力和能量转换方面深入分析了西北太平洋上空30～60天大气低频振荡(MJO)对西北太平洋区域TC生成的调制作用。研究结果表明,当西北太平洋西侧为MJO的西风位相所控制时,MJO通过纬向风的辐合作用使得在辐合区传播的波动发生波数增加,波长减短的结构改变,从而触发较大尺度波动向天气尺度波动的演变;西风位相期间纬向风的纬向辐合与经向切变可以使得低频波动动能向高频波动的转换得到加强,从而使得在此区域TC生成的数量明显偏多。相反,当西北太平洋西侧为MJO的东风位相时,TC生成的数量得到抑制。此外,随着西风位相中西风的加强(东风位相中东风的加强),TC的生成概率将得到增加(减少)。但是,在西北太平洋东侧海域,MJO对TC活动的调制作用要减弱许多。对MJO活动年际变化的研究表明,在西太暖池处于暖状态年时,西北太平洋西侧的MJO活动频繁,西风位相活跃,从而有利于此区域TC的生成,而冷年的情况正好相反。

两类El Nio发生前期大气海洋状况的对比分析

利用风场、20℃等温线深度、海表温度以及Wheeler和Hendon提出的逐日MJO指数资料,通过合成分析方法对比分析了EP型和CP型El Nino发生前各要素场的特征,以及近30年来两类El Nino事件发生前MJO活动的差异。结果表明,在赤道西太平洋,EP型El Nino的异常西风要早于CP型El Nino出现,其强度也远远强于CP型事件。EP型El Nino的异常西风在发生前2个月已东扩至东太平洋地区,而CP型El Nino的异常西风在El Nino事件发生前3个月东扩至日界线附近,此后也只维持在日界线以西。而在赤道东太平洋,不同于EP型El Nino,CP型El Nino事件在El Nino事件发生前始终有偏东风存在。EP型El Nino温跃层有明显的加深东移现象,温跃层的演变要超前于海表温度的变化。由MJO处于5-8位相的异常概率分布,可知EP型El Nino在中西太平洋的MJO活动要比CP型El Nino早发生,比较赤道纬向风平方的均方差,发现EP型El Nino发生前对应的MJO活动要明显地强于CP型El Nino事件。

水汽在热带大气低频振荡传播中的作用分析

使用一对由近赤道地区平均的850 h Pa纬向风场（U850）、200 h Pa纬向风场（U200）和卫星观测的向外长波辐射（OLR）数据组成的综合场的经验正交函数（EOF1,EOF2）来定义Madden-Julian oscillation（MJO）,将每日观测的数据投影到这一对经验正交函数上得到一对时间系数,称为一对实时多变量的MJO指数（RMM1,RMM2）。用这一对MJO指数来表示MJO的强度和相位,得到历史上强MJO活动的时间,选取最近2011年9—11月的一次较强MJO活动进行分析,画出这次MJO活动的二维相位空间,确定每个阶段MJO的活动中心。通过OLR异常场的分析确定了在整个MJO活动中对流中心提前MJO活动中心1~2个相位的相关关系。分析OLR异常场和对流层低层（850 h Pa）风场的空间结构,在对流中心刚形成时,由于低层辐合高层辐散,对流层低层对流中心的东侧为东风异常,西侧为西风异常。异常风场向东的移速比对流中心的移速快,在之后的阶段,风场的辐合中心位于对流中心的偏东侧,而对流层高层的分析表明风场辐散中心也位于对流的偏东侧,这种高低空配置使得水汽的辐合中心也将位于偏东侧。整层大气可降水场的空间结构表明,可降水的正异常中心位于对流中心偏东侧,与水汽的辐合中心预计一致。在对流中心东西侧水汽分布的不均匀造成了对流中心的向东传播,也解释了MJO活动中心的向东传播。