MJO作为热带大气环流的一个主要模态,目前成为进行"次季节"预报研究的焦点,其被认为可以填补天气预报和季节预测之间所谓的"预报缝隙",有助于提高两周到月尺度的气候预测能力。MJO与我国的天气/气候异常有密切的联系,但目前大部分研究成果都难以在预测业务中应用。MJO主要是一个全球尺度的传播模态,目前已有相当的预报技巧,因此需要从其全球演变的角度和"天气-气候界面"上研究其对我国天气-气候的影响。本项目将通过诊断分析并结合数值试验,从MJO全球尺度演变的角度和"天气-气候界面"上研究其演变对我国冬季天气/气候异常的调制作用,分析MJO在不同的传播位相下我国冬季温度、降水和寒潮活动的系统性变化特征;研究MJO的演变对东亚副热带和中高纬度大尺度环流的影响;揭示MJO调制我国冬季天气/气候异常的物理机制。本项目的研究成果有望在中期预报或延伸期(10-30天)预测业务中应用。
MJO;winter;subtropical;mid-high latitude;mechanism
本项目研究了热带大气季节内振荡(MJO)对我国冬季天气气候异常的影响和机理。揭示了MJO演变过程中我国冬季降水和温度异常的系统性变化特征;研究了MJO不同传播位相与东亚副热带和中高纬大气环流异常的联系,揭示了MJO调制东亚冬季降水和温度变化的物理机制;利用研究成果在国家级业务单位建立了MJO监测预测业务应用。在国内外核心期刊发表研究论文7篇,其中SCI(E)收录3篇。主要成果如下 1)揭示了MJO不同传播位相下我国冬季降水和温度异常的系统性变化特征。MJO从印度洋向西太平洋的传播过程中,我国冬季降水和温度表现出明显的系统性变化特征。当MJO 对流位于印度洋(第2,3位相)时,我国东部地区降水概率显著增加,降水偏多,温度偏低,而MJO对流传播至西太平洋时(第6,7位相),我国东部地区降水概率减小,降水偏少,温度偏高。 2)通过分析MJO的演变对东亚副热带和中高纬度大尺度环流的影响以及数值试验,揭示了MJO调制我国冬季气候异常的物理机制。MJO对冬季温度和降水的影响通过其对热带-副热带和中高纬环流的调制,以直接和遥相关的方式实现。对热带-副热带地区而言,MJO可以调制孟加拉湾南支槽和西太平洋副热带高压,来影响来自孟加拉湾和南中国海的向北的水汽输送。当MJO位于印度洋位相时(第2,3位相),孟加拉湾南支槽加强,西太平洋副热带高压偏西偏强,加强了向东亚大陆的水汽输送,我国南方地区为水汽的辐合区。而当MJO向东传播至西太平洋位相时(第6,7位相),孟加拉湾南支槽和西太平洋副热带高压偏弱,减弱了东亚大陆的水汽输送。对中高纬,MJO向东传播的同时,中纬度地区也伴随了低频波列的东传,调制了中高纬的环流。第2和3位相时,低频波的传播造成东亚地区西低-东高的高度场分布,中亚低槽发展,有利于高纬地区冷空气的入侵,同时贝加尔湖脊和东亚大槽偏弱,导致冬季风偏弱,低纬暖湿气流易于北上与北方冷空气交汇在我国南方地区,在长江流域和华南引起强的上升运动。而当MJO位于第6,7位相时,环流形势与2,3位相相反。(3)基于部分研究成果,设计了适合开展业务监测的MJO计算方法,初步在国家气候中心建立了MJO监测业务,监测指标可以很好得描述MJO。另外,引入了两种统计方法进行了针对MJO指数的实时预测,对预测结果的检验表明,对MJO在两周内有较好的预测技巧。