海洋性大陆地区季节内振荡与高频运动相互作用机理研究

The Madden-Julian Oscillation (MJO) is the most prominent mode of intraseasonal variability in the tropics. As it exerts great influences upon the weather and climate systems in tropics, understanding its interaction with higher-frequency motion is a key for improving extended-range weather forecasting. This proposal aims to use both the observational data (including high-resolution reanalysis data) and numerical model experiments to investigate the scale interaction mechanisms related to MJO. This proposal consists of three major tasks: 1）we propose to investigate how MJO modulates higher-frequency waves including the diurnal cycle, synoptic-scale motion and equatorial waves such as equatorial Kelvin waves, Rossby waves, inertial gravity waves and mixed Rossby-gravity waves; 2）we will develop a strategy to reveal how the higher-frequency waves feed back to MJO; 3）we will diagnose the characteristics of MJO-higher frequency motion interaction in 27 GCMs that participated in MJOTF/GASS multi-model intercomparison project.

热带季节内振荡（MJO）为热带大气季节内尺度变化最主要的模态，其对热带的天气和气候变化具有显著影响，深入理解季节内振荡与高频运动相互作用机制是提高延伸期预报能力的关键。本项目拟开展深入而细致的观测资料与多模式资料分析，结合理想数值试验，研究季节内振荡的多尺度相互作用机制。包含三个主要研究内容：1）揭示MJO对高频模态包括日循环，天气尺度运动及赤道波动 (包括开尔文波，西传的重力惯性波，罗斯贝波和混合罗斯贝重力波) 的影响机理。2）揭示高频模态的升尺度反馈对MJO强度，结构和传播的影响。3）对参加MJOTF和GASS多模式比较计划的27个全球环流模式进行系统性诊断，揭示MJO和高频运动的相互作用特征。

热带季节内振荡（MJO）为热带大气季节内尺度变化最主要的模态，其对热带的天气和气候变化具有显著影响，深入理解季节内振荡与高频运动相互作用机制是提高延伸期预报能力的关键。本项目开展了深入而细致的观测资料与多模式资料分析，结合理想数值试验，研究了季节内振荡的多尺度相互作用机制。包含以下主要研究内容：1）讨论了垂直湿静力能（MSE）平流对MSE趋势纬向不对称的贡献，并指出垂直MSE平流对MJO东传起重要的作用；2）讨论了罗斯贝（Rossby）波对MJO东传究竟起拖拽作用还是促进作用。基于理想水球试验和多气候模式的结果，Rossby波越强越有利于MJO的快速东传；3）采用了新的归一化方法研究MJO的传播，发现MJO的传播不是连续的而是跳跃的，并讨论了物理机制；4）研究了北半球冬季MJO和高频波动（HFW）在海洋性大陆（MC）的相互作用。分析观测资料发现，在MJO活跃位相，高频波动在MJO对流位置以及MJO对流西侧增强，而在MJO对流东侧减弱。在MJO抑制位相时，高频波动变化与MJO活跃位相相反。敏感性实验证明，高频波动的活动受MJO环流与水汽场的控制。由高频波动向MJO的反馈有两种：非线性相互作用的凝结潜热与非线性相互作用的高频动量输送。