水汽在MJO传播及其多样性中扮演角色的诊断分析

来源 :中国气象科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dousansan33
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“水汽模”理论是当今解释MJO东传的最流行理论之一,许多研究对垂直积分的湿静力能(Moist Static Energy,MSE)和水汽(Column Water Vapor,CWV)收支进行了诊断分析,并且大多使用的是再分析(Reanalysis,RA)数据。然而,RA产品间有很大差异,较少有研究对比多套再分析数据的水汽收支差异。本研究分析和比较了六套现代RA的MJO-MSE和CWV收支。揭示了各水汽过程对MJO传播和维持的相对贡献及RA间差异。分析了RA间差异较大的水汽过程和RA中不可忽视的水汽收支残差的原因。MJO的复杂性之一在于其传播的多样性。本研究提出了识别MJO传播多样性的新方法,通过诊断分析揭示了水汽在MJO传播多样性中扮演的角色。热带平均水汽的水平和垂直分布在RA间有明显差异。水平平流在所有RA中主导了MJO的东传,垂直积分的长波辐射加热(冷凝降水)和垂直对流是MJO维持的关键过程。直接受到模型参数化方案影响的水汽收支项具有很高的不确定性。垂直速度异常的差异是造成RA间垂直对流异常较大差异的主要原因。垂直积分的水汽收支残差在RA间有较大差异,并且对MJO的东传有不可忽视的贡献。低估(高估)云-辐射反馈强度和对流水汽调整时间尺度的RA倾向于具有正(负)的水汽收支残差。本研究的结果强调正确描述水汽-对流-云-辐射之间的相互作用是RA准确描述与MJO相关的水汽过程的关键。MJO-CWV收支残差与各种面向过程的度量之间的强相关性为模式紧急约束这些度量提供了标准。ERA5提供了最接近实际状态的数值,更适合用来开展与MJO相关的理论研究。MJO事件的传播具有多样性。本研究使用ERA5数据识别出MJO传播多样性的两个关键区:热带海洋性大陆(Maritime Continent,MC)和西太平洋分别是区分传播与非传播,快传和慢传类MJO事件的关键区。基于这两个关键区定义了反映MJO传播多样性的传播指数,能够较好地识别出四种传播类型的MJO事件。由于水平水汽平流是MJO东传的主导因子,本研究重点比较了水平平流过程在不同传播型MJO事件中的差异。结果显示,MJO对流前方是否有干异常信号和由其激发的经向风异常对背景水汽的输送决定了其能否穿过MC区域。MJO的纬向尺度及相关的干异常可影响西太平洋区域的纬向和经向水汽平流,调节MJO在该区域的传播快慢。本研究强调了背景水汽场对MJO传播速度的影响。一方面,MC区域背景水汽经向梯度的增强可加速MJO在MC区域的东传。另一方面,中、东太平洋的暖湿异常可通过遥相关削弱赤道印度洋的背景西风,加快MJO在印度洋区域的东传。
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