不同强度和类型MJO事件的气候影响与可预报性研究

The Madden–Julian Oscillation (MJO) is the most prominent mode of atmospheric intraseasonal variability and the most important predictability source of subseasonal to seasonal (S2S) prediction, which has an important modulation on the persistent anomalous event in China. Therefore, the influence and predictability issues of MJO attract lots of attention. However, the MJO is not really a strictly regular oscillation, but can best be described as a sequence of discrete active period, named as MJO events, which have different amplitude and types. Currently, the researches of the climatic impact and predictability of MJO events for different amplitude and types are still insufficient. In order to solve this problem, based on a set of objective MJO events identification and type discrimination criterion, this project is going to analysis the evolution characteristics and interannual variability of MJO events of different type and initialed phase, revealing the modulation effect and its mechanism of MJO events on the persistent temperature and precipitation anomalous events in China, and establishing the physical concept model. Furthermore, the predictability of MJO events and its influence factors will be verified based on multi-model data from S2S project. These results will be helpful for the improvement of our operational S2S monitoring and prediction ability.

热带大气季节内振荡（Madden-Julian Oscillation，简称MJO）是大气季节内变率的主导模态，是次季节到季节（S2S）预测最主要可预报性来源之一，对我国持续性气候异常有重要调制作用，因此其影响和预报问题备受关注。然而，MJO活动并非规则的振荡循环，而是表现为相互间断的活跃期，即MJO事件，并呈现出强度和类型的差异性，其气候影响及可预报性也会有所不同，目前在这方面的研究还较为薄弱。针对这一问题，本项目拟确定一套客观的MJO事件识别和类型判别方法，分析不同类型和起始位相下MJO事件的演变特征和年际变化等活动规律，揭示不同强度和类型MJO事件对我国气温、降水等要素持续性异常的调制作用和影响机理，给出MJO事件气候影响的物理概念模型，并利用国际S2S计划多模式数据对MJO事件的可预报性进行研究，揭示对其影响的关键因素，为提高我国次季节到季节监测预测业务能力提供科学帮助。

热带大气季节内振荡（MJO）是大气季节内变率的主导模态，也是次季节到季节（S2S）预测最主要可预报性来源之一。MJO事件代表MJO连续活跃的时期，且存在着明显的多样性差异，因此对MJO事件的进行深入研究具有重要科学意义和业务实用价值。本项目基于实时多变量MJO指数（RMM），定义了MJO事件的客观识别指标，并对MJO事件的主要特征、调制因素、气候影响和可预报性进行系统性研究。结果表明，基于该指标在1981-2020年间共识别出216次MJO事件，平均每年MJO事件出现5.4次，每次平均持续31.5天。春季和冬季的MJO事件强度明显偏强，持续时间偏长，传播速度偏快，而夏季MJO事件则显著偏弱、偏短、偏慢。MJO事件更倾向于起始于第2和第5位相，生命周期也相对较长。ENSO、IOD和IOBM等主要年际变率信号对MJO事件强度和传播速度的存在一定的调制作用，且与异常海温的空间分布密切相关。超强MJO事件和慢传的MJO事件引起我国气候异常影响更加明显和典型，如2021年8月我国长江流域出现的“二度梅”与MJO活动长期停滞于第1和第2位相密切相关。以MJO事件为视角，6个S2S模式可提前11-17天对MJO事件是否发生做出有技巧的预测，低于采用传统采用相关系数的检验结果，这可能与各个模式普遍存在的MJO事件初始预报障碍有关。模式对MJO事件的预测技巧也受到海温年际变率的调制，普遍表现为在El niño和印度洋海温一致增暖的背景下预测技巧相对较高。考虑到水汽条件对MJO活动的重要性，本项目进一步提出了加入水汽的MJO预测初始化Nudging方案，可将BCC模式对MJO的预测技巧提升2-3天。本项目的成果有利于进一步认识和理解MJO事件的发生规律和气候影响，并为提高我国次季节到季节监测预测业务能力提供科学支撑。