2期 李崇银等:MJO研究新进展 LI Chongyin et al. Progress on the MJO Research in Recent Years eywords n-Julian Oscillation (MJO), Typhoon generation over the no stern Pacific, Precipitation ies in eastern China, Numerical simulation of the Mjo, Convective heating profile 引言 发作用(Li,1990; Li and zhou,1994,李崇银和廖 清海,1998; Li and long,200l; Long and li,2002 在20世纪70年代初, Madden and julian(1971; Zhang and Gottschalk,2002)。 1972)发现赤道附近的大气中存在着一种40天左右 有关大气MJO对热带气旋(TC)生成的调节 时间尺度的准周期振荡现象。其后的研究表明,整作用,针对不同地区的TC都有一些研究,所得到 个热带大气乃至全球大气都存在着30~60天的准的结论较为一致,都认为TC易于生成在MJO的湿 周期振荡,并被视为重要的大气环流系统之一,将(活跃)位相中,比如在西北太平洋,印度洋和澳 其称之为季节内振荡( Intraseasonal Oscillation,大利亚附近等地区( Sobel et al,2000 Liebmann et SO),后来也有人将赤道附近的大气季节内振荡称al,1994, Hall et al,2001);有研究认为当MO处 之为MJO( Madden- Julian Oscillation)。国内外从上于活跃状态时,台风出现频率增加( Maloney and 个世纪80年代开始对大气季节内振荡特别是热带大 Hartmann,20002000):也有人指出MJO对热带 气季节内振荡的研究得到蓬勃开展,有关热带大气气旋的生成具有一定的影响作用,却不是关键因子 季节内振荡尤其是MJO的结构特征和基本活动规律( Liebmann,1994)。但是,具体到MJO如何调制 研究较多,它们也被揭露得较为清楚( Krishnamurti西北太平洋的台风发生,目前还不是很清楚。而我 and Subrahmann,1982; Murakami,etal,1984,Lau国又是受西北太平洋台风经过和登陆影响最严重 and Chan,1985; Knuston and weickmann,1987;,Li的国家,探讨大气MJO对西北太平洋台风的调制 and Wu,1990,李崇银,1991; Madden and Julian,问题,对认识影响我国台风的发生发展乃至进行季 1994)。目前有关MJO的研究主要集中在它的活动节内尺度预报很有意义和价值。 及其异常对热带及全球气候系统的重要影响,它与 大气季节内振荡(ISO)及MJO的数值模拟研 ENSO事件的相互关系,以及它的数值模拟(预报)究近些年更是引起国际上的广泛重视,因为一些数 问题三个方面 值天气预报结果清楚地表明,模式对大气ISO的描 有关大气ISO活动(其实也包括MO的活动)写(预报)如何,对预报效果有十分重要的影响。 影响亚洲季风的爆发及异常的研究已有一些(穆明对5个动力延伸预报的分析表明,无论对3天还是 权和李崇银,2000; Li et al,2001;林爱兰等,2005);:十几天的预报,大气MO的预报误差对整个预报 也曾有研究指出夏季江淮流域的旱涝与热带大气起着重要作用( Hendon et al,200NCEP的分析 季节内振荡的活动异常有关( Yang and Li,2003;贺和预报也表明,动力延伸预报的主要误差来自模式 懿华等,2006)。国外也有研究表明,MJO的活动得到的热带大气MJO比较弱,而且东传过快( Jones, 通过对流异常的强迫和遥相关,在其不同的传播位etal.,2000)。在大气ISO的气候模拟中,大气环 相可以对很多地区不同季节的降水产生影响,例如流模式比较计划(AMIP)用各国15个GCM就大 MO可以对东亚( Jeong et al,2008),西南亚气ISO的模拟进行了比较( Slingo et a,1996),其 ( Barlow et al,2005),北美洲( Jones,2000:Bond结果表明,虽然大多数模式能够反映大气季节内 and Vecchi,2003)和澳洲( Wheeler et al,2008)等间尺度的振荡信号,再现对流层上层速度势异常的 地区的降水产生影响 向东传播;但严格来说,没有一个模式能够抓住观 关于MJO的异常对ENSO循环所起的重要作测到的MJO的主要特征。目前,大多数大气模式 用也已有一些研究。我们早就指出东亚冬季风活动都低估了MJO的强度,未能再现MJO的季节性倾 的异常,通过引起赤道西太平洋地区MJO的强异向,模拟倾向于较短的季节内振荡周期,30天以内 常会对ENio事件的激发产生有重要影响(Li,的高频信号比观测有更强的功率谱。针对不同模 1989)。其后的一系列研究不仅表明赤道西太平洋式,国内外研究者已进行了一些数值模拟研究,对 大气季节内振荡(MO)与ENSO有相互作用,而模式所模拟的大气ISO及MJO的特征进行了不同 且指出MJO影响ENSO主要是MJO年际异常的激的分析( Park et al,l990; Slingo and madden,19912 期 No. 2 李崇银等：MJO 研究新进展 LI Chongyin et al. Progress on the MJO Research in Recent Years 231 Keywords Madden-Julian Oscillation (MJO), Typhoon generation over the northwestern Pacific, Precipitation anomalies in eastern China, Numerical simulation of the MJO, Convective heating profile 1 引言 在 20 世纪 70 年代初，Madden and Julian（1971； 1972）发现赤道附近的大气中存在着一种 40 天左右 时间尺度的准周期振荡现象。其后的研究表明，整 个热带大气乃至全球大气都存在着 30～60 天的准 周期振荡，并被视为重要的大气环流系统之一，将 其称之为季节内振荡（Intraseasonal Oscillation， ISO），后来也有人将赤道附近的大气季节内振荡称 之为 MJO（Madden-Julian Oscillation）。国内外从上 个世纪80 年代开始对大气季节内振荡特别是热带大 气季节内振荡的研究得到蓬勃开展，有关热带大气 季节内振荡尤其是MJO的结构特征和基本活动规律 研究较多，它们也被揭露得较为清楚（Krishinamurti and Subrahmann, 1982; Murakami, et al., 1984; Lau and Chan, 1985; Knuston and Weickmann, 1987; Li and Wu, 1990; 李崇银, 1991；Madden and Julian, 1994）。目前有关 MJO 的研究主要集中在它的活动 及其异常对热带及全球气候系统的重要影响，它与 ENSO 事件的相互关系，以及它的数值模拟（预报） 问题三个方面。 有关大气 ISO 活动（其实也包括 MJO 的活动） 影响亚洲季风的爆发及异常的研究已有一些（穆明 权和李崇银，2000；Li et al., 2001；林爱兰等，2005）； 也曾有研究指出夏季江淮流域的旱涝与热带大气 季节内振荡的活动异常有关（Yang and Li, 2003；贺 懿华等，2006）。国外也有研究表明，MJO 的活动 通过对流异常的强迫和遥相关，在其不同的传播位 相可以对很多地区不同季节的降水产生影响，例如 MJO 可以对东亚（Jeong et al., 2008）, 西南亚 （Barlow et al., 2005）, 北美洲（Jones，2000；Bond and Vecchi, 2003）和澳洲（Wheeler et al., 2008）等 地区的降水产生影响。 关于 MJO 的异常对 ENSO 循环所起的重要作 用也已有一些研究。我们早就指出东亚冬季风活动 的异常，通过引起赤道西太平洋地区 MJO 的强异 常会对 El Niño 事件的激发产生有重要影响（Li， 1989）。其后的一系列研究不仅表明赤道西太平洋 大气季节内振荡（MJO）与 ENSO 有相互作用，而 且指出 MJO 影响 ENSO 主要是 MJO 年际异常的激 发作用（Li, 1990；Li and Zhou, 1994; 李崇银和廖 清海，1998；Li and Long, 2001；Long and Li, 2002； Zhang and Gottschalck, 2002）。 有关大气 MJO 对热带气旋（TC）生成的调节 作用，针对不同地区的 TC 都有一些研究，所得到 的结论较为一致，都认为 TC 易于生成在 MJO 的湿 （活跃）位相中，比如在西北太平洋, 印度洋和澳 大利亚附近等地区（Sobel et al., 2000; Liebmann et al., 1994; Hall et al., 2001）；有研究认为当 MJO 处 于活跃状态时，台风出现频率增加（Maloney and Hartmann, 2000a, 2000b）；也有人指出 MJO 对热带 气旋的生成具有一定的影响作用，却不是关键因子 （Liebmann，1994）。但是，具体到 MJO 如何调制 西北太平洋的台风发生，目前还不是很清楚。而我 国又是受西北太平洋台风经过和登陆影响最严重 的国家，探讨大气 MJO 对西北太平洋台风的调制 问题，对认识影响我国台风的发生发展乃至进行季 节内尺度预报很有意义和价值。 大气季节内振荡（ISO）及 MJO 的数值模拟研 究近些年更是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，模式对大气 ISO 的描 写（预报）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 MJO 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，动力延伸预报的主要误差来自模式 得到的热带大气 MJO 比较弱，而且东传过快（Jones, et al.，2000）。在大气 ISO 的气候模拟中，大气环 流模式比较计划（AMIP）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，没有一个模式能够抓住观 测到的 MJO 的主要特征。目前，大多数大气模式 都低估了 MJO 的强度，未能再现 MJO 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。针对不同模 式，国内外研究者已进行了一些数值模拟研究，对 模式所模拟的大气 ISO 及 MJO 的特征进行了不同 的分析（Park et al., 1990; Slingo and Madden, 1991;