大气科学 37卷 Chinese Journal of Atmospheric Sciences Vol. 37 尤其在MJO活动的第4和第7位相,降水的异常指数与云南大部分地区的降水有显著的负相关关 偏多和偏少表现得最为明显。区域平均降水量的最系(图略)。因此,在季节内尺度上,2009年夏季 大正负异常可以超过区域降水气候平均值的10%。至秋季热带中、东印度洋MJO指数的持续正异常 这表明在夏季,MJO对中国东南地区的降水异常的使得孟加拉湾地区对流受到抑制,并成为夏季到秋 影响不容忽视。 季云南大部分地区降水明显偏少的重要原因之一。 同时,他们的研究结果还表明在MO不同位 进一步的分析表明,MJO主要通过以下的物理 相时的降水异常和同期相伴随的环流形势,例如西过程影响夏季和秋季云南的降水,即中东印度洋 北太平洋副高、水汽输送、垂直运动等大尺度环流MJo指数的持续正异常使得孟加拉湾地区的对流 的异常密不可分。当MJO的主要对流活动中心位活动受抑制,并且在70°E~110°E的热带印度洋地 于赤道印度洋时,西北太平洋副高位置偏西,同区激发出异常的下沉气流,使得南亚地区的季风垂 时中国东南部地区的水汽输送和垂直上升运动增直环流异常减弱。2009年6~10月在热带东印度 强,有利降水偏多。而当MJoO的主要对流活动中洋,海洋性大陆至南海的大片地区为异常下沉气流 心进入西太平洋地区时西北太平洋副高位置偏东,中控制(图9),这种环流异常形势使得2009年夏季 国东南部地区的水汽输送和垂直上升运动同时减至秋季热带印度洋向云南地区的水汽输送减弱,最 弱,不利于降水的发生。因此可认为,MJO主体位终导致云南的降水持续偏少而形成干早 于印度洋地区时,MJO影响可以通过低层西风急流 因此,可以认为2009年6~10月热带中东印 的波导效应一路向下游影响到中国东南部地区,造度洋MJO指数持续维持正值使得孟加拉湾地区对 成该地区夏季降水偏多;当MJO主体位于西太平流活动减弱,亚洲季风环流圈也异常减弱,从而由 洋地区时,可以造成经向环流的上升支向北偏移,印度洋向云南的水汽输送异常减少,是最终导致夏 将导致西北太平洋副高的东撤以及中国东南部地季至秋季云南降水持续偏少和干旱的重要原因。这 区水汽输送减弱,夏季降水减少 个结果也将为云南地区夏季和秋季降水预测提供 34MJO活动对中国云南降水的影响 定的科学依据。 分析1978~2009年夏季中,东印度洋大气MJO 指数的逐候演变曲线发现,在整个夏季主要维持正 关于MJO的数值模拟 值的年份孟加拉湾附近的对流活动较弱;相反,在 近些年来,热带大气季节内振荡的数值模式研 MJO指数持续负值的年份孟加拉湾附近的对流活究更引起国际上的广泛重视,因为一些数值天气预 动偏强。为了获得中、东印度洋MO指数持续异报结果清楚地表明,模式描写(预报)大气季节内 常对云南夏季降水的影响作用,我们分别根据该指(30~60天)振荡的情况如何,对预报效果有十分 数持续正和持续负的年份对云南夏季降水距平百重要的影响。对5个动力延伸预报的分析表明,无 分率做合成分析,其结果表明:当MJO指数持续论对3天还是十几天的预报,大气ISO的预报误差 正时,孟加拉湾对流受抑制,云南夏季容易出现全对整个预报起着重要作用( Hendon et al.,2000 省性干旱;相反,当MJO指数持续负时,孟加拉NCEP的分析和预报也表明( Jones et al,2000,动 湾对流活动强,除了滇中以东和滇西北的部分地力延伸预报的主要误差来自模式所得到的热带大 区,云南夏季大部分地区降水偏多(图8)。可见在气ISO比较弱,而且东传过快。在大气环流模式比 年际变化尺度上,热带中、东印度洋MJO指数的较计划(AMP)中,用各国15个GCM就大气ISO 持续异常对云南夏季降水有明显的影响。 的模拟进行了比较( Slingo et al,1996),其结果表 2009年6~10月热带中、东印度洋MJO指数明,虽然大多数模式能够反映大气季节内时间尺度 持续处于正值(图略),考虑到MJO的这种变化特的振荡信号,再现对流层上层速度势异常的向东传 征以及降水的季节变化,分别计算了2009年6~8播。但严格来说,没有一个模式能够再现观测到的 月以及9~10月热带中、东印度洋MJO指数与云热带ISO的主要特征。目前大多数大气模式都低估 南同期降水的相关,其结果是2009夏季MJO指数了ISO的强度;不能再现ISO的季节性倾向,模拟 与云南大部分地区降水存在显著的负相关关系;秋倾向于较短的季节内振荡周期,30天以内的高频信 季,除了滇中以东以及滇东北的部分地区外,MO号比观测有更强的功率谱;不能模拟出连续的东传大    气    科    学 Chinese Journal of Atmospheric Sciences 37 卷 238 Vol. 37 尤其在 MJO 活动的第 4 和第 7 位相，降水的异常 偏多和偏少表现得最为明显。区域平均降水量的最 大正负异常可以超过区域降水气候平均值的 10%。 这表明在夏季，MJO 对中国东南地区的降水异常的 影响不容忽视。 同时，他们的研究结果还表明在 MJO 不同位 相时的降水异常和同期相伴随的环流形势，例如西 北太平洋副高、水汽输送、垂直运动等大尺度环流 的异常密不可分。当 MJO 的主要对流活动中心位 于赤道印度洋时，西北太平洋副高位置偏西，同 时中国东南部地区的水汽输送和垂直上升运动增 强，有利降水偏多。而当 MJO 的主要对流活动中 心进入西太平洋地区时西北太平洋副高位置偏东，中 国东南部地区的水汽输送和垂直上升运动同时减 弱，不利于降水的发生。因此可认为，MJO 主体位 于印度洋地区时，MJO 影响可以通过低层西风急流 的波导效应一路向下游影响到中国东南部地区，造 成该地区夏季降水偏多；当 MJO 主体位于西太平 洋地区时，可以造成经向环流的上升支向北偏移， 将导致西北太平洋副高的东撤以及中国东南部地 区水汽输送减弱，夏季降水减少。 3.4 MJO 活动对中国云南降水的影响 分析 1978～2009 年夏季中，东印度洋大气 MJO 指数的逐候演变曲线发现，在整个夏季主要维持正 值的年份孟加拉湾附近的对流活动较弱；相反，在 MJO 指数持续负值的年份孟加拉湾附近的对流活 动偏强。为了获得中、东印度洋 MJO 指数持续异 常对云南夏季降水的影响作用，我们分别根据该指 数持续正和持续负的年份对云南夏季降水距平百 分率做合成分析，其结果表明：当 MJO 指数持续 正时，孟加拉湾对流受抑制，云南夏季容易出现全 省性干旱；相反，当 MJO 指数持续负时，孟加拉 湾对流活动强，除了滇中以东和滇西北的部分地 区，云南夏季大部分地区降水偏多（图 8）。可见在 年际变化尺度上，热带中、东印度洋 MJO 指数的 持续异常对云南夏季降水有明显的影响。 2009 年 6～10 月热带中、东印度洋 MJO 指数 持续处于正值（图略），考虑到 MJO 的这种变化特 征以及降水的季节变化，分别计算了 2009 年 6～8 月以及 9～10 月热带中、东印度洋 MJO 指数与云 南同期降水的相关，其结果是 2009 夏季 MJO 指数 与云南大部分地区降水存在显著的负相关关系；秋 季，除了滇中以东以及滇东北的部分地区外，MJO 指数与云南大部分地区的降水有显著的负相关关 系（图略）。因此，在季节内尺度上，2009 年夏季 至秋季热带中、东印度洋 MJO 指数的持续正异常 使得孟加拉湾地区对流受到抑制，并成为夏季到秋 季云南大部分地区降水明显偏少的重要原因之一。 进一步的分析表明，MJO 主要通过以下的物理 过程影响夏季和秋季云南的降水，即中东印度洋 MJO 指数的持续正异常使得孟加拉湾地区的对流 活动受抑制，并且在 70°E～110°E 的热带印度洋地 区激发出异常的下沉气流，使得南亚地区的季风垂 直环流异常减弱。2009 年 6～10 月在热带东印度 洋，海洋性大陆至南海的大片地区为异常下沉气流 控制（图 9），这种环流异常形势使得 2009 年夏季 至秋季热带印度洋向云南地区的水汽输送减弱，最 终导致云南的降水持续偏少而形成干旱。 因此，可以认为 2009 年 6～10 月热带中东印 度洋 MJO 指数持续维持正值使得孟加拉湾地区对 流活动减弱，亚洲季风环流圈也异常减弱，从而由 印度洋向云南的水汽输送异常减少，是最终导致夏 季至秋季云南降水持续偏少和干旱的重要原因。这 个结果也将为云南地区夏季和秋季降水预测提供 一定的科学依据。 4 关于 MJO 的数值模拟 近些年来，热带大气季节内振荡的数值模式研 究更引起国际上的广泛重视，因为一些数值天气预 报结果清楚地表明，模式描写（预报）大气季节内 （30～60 天）振荡的情况如何，对预报效果有十分 重要的影响。对 5 个动力延伸预报的分析表明，无 论对 3 天还是十几天的预报，大气 ISO 的预报误差 对整个预报起着重要作用（Hendon et al., 2000）。 NCEP 的分析和预报也表明（Jones et al., 2000），动 力延伸预报的主要误差来自模式所得到的热带大 气 ISO 比较弱，而且东传过快。在大气环流模式比 较计划（AMIP）中，用各国 15 个 GCM 就大气 ISO 的模拟进行了比较（Slingo et al.，1996），其结果表 明，虽然大多数模式能够反映大气季节内时间尺度 的振荡信号，再现对流层上层速度势异常的向东传 播。但严格来说，没有一个模式能够再现观测到的 热带 ISO 的主要特征。目前大多数大气模式都低估 了 ISO 的强度；不能再现 ISO 的季节性倾向，模拟 倾向于较短的季节内振荡周期，30 天以内的高频信 号比观测有更强的功率谱；不能模拟出连续的东传