全球变暖背景下MJO主要特征的变化

论文总字数：17473字

目 录

1 引言 1

2 资料与方法 2

3 观测中的MJO基本特征 2

4 CMIP5多模式模拟效果的评估 5

5 全球变暖下MJO主要特征的响应变化及可能机制 7

5.1 全球变暖特征及增暖阶段划分 7

5.2 MJO主要特征的变化 9

5.2.1 MJO的周期变化 9

5.2.2 MJO的传播速度变化 10

5.2.3 MJO的主要位置变化 11

5.3 MJO主要特征变化的可能物理机制 12

6 结论 18

参考文献 19

致谢 20

全球变暖背景下MJO主要特征的变化

崔静璇

, China

Abstract: In this paper, observational data and CMIP5 multi-model datasets are used to examine the response of tropical intraseasonal oscillation (MJO) to climate change. Comparing model simulations with observations, we selected MRI-CGCM3 and CSIRO-MK3.6.0 to study changes in the MJO activity under global warming. Based on the ensemble average results of these two models, we unveiled that the MJO life cycle tends to be shorter, and the MJO propagates eastward in a higher speed. The MJO also tends to propagate further into the central Pacific in a warmer world. Changes in the mean state under global warming were investigated. It was found that the increase in low-level moisture due to global warming results in the enhancement of convection and the increase in upper-level latent heating, atmospheric stability and propagation speed of convection. The meridional gradient of mean moisture increases, and the zonal asymmetry of MSE tendency relative to MJO convection also increases, which also leads to the MJO propagating faster. In addition, the latent heat flux in the western and central tropical Pacific increases significantly, which enhances low-level convergence and ascending motion, and provide favorable conditions for the MJO development in this area.

Key words: Global warming; MJO; Life cycle; Propagation speed

1 引言

Madden-Julian振荡（MJO）是地球气候系统中热带大气季节内变率的主要模态（Madden and Julian，1971）。Madden和Julian首先发现赤道中太平洋的风场存在以40-50天为周期的振荡，同时这一行星尺度的季节内扰动伴有对流运动，并沿着赤道缓慢地向东传播。在其后的研究中发现，这一行星尺度的季节内振荡周期可以扩展至10-90天。

MJO已被证明会影响季风系统的变化（Lau和Waliser，2012），与ENSO事件存在相互作用，并且影响深层海洋变率。此外，MJO还是延伸期预报（10-30天）的主要可预报来源，对于全球天气预报的发展有着重要意义。Jones和Carvalho（2006）在历史气候记录中已发现MJO在统计上发生的长期变化，这表明背景气候条件的变化可能会影响MJO的特征（Zhou 等，2012）。由于现有的气候模式依然对这种季节内振荡模态不能较好地理解和模拟（Jiang等，2015），因此，全球变暖将如何影响MJO还是存在着很大的不确定性，比如，大气中水汽的增加可能会使它增强（Arnold等，2015），Liu 等人（2012）用全球耦合模式ECHAM4对未来气候情景下的MJO进行了模拟，其结果显示MJO在全球变暖相关条件下振幅趋于增大，也就是说在全球变暖的背景下MJO的强度将会趋于增强；而Jones和Carvalho（2011）表示大气环流的变化可能会削弱和改变其频率（Maloney和Xie，2013）。

模式和观测研究均表明，MJO会受到平均态的强烈影响（Maloney and Xie，2013）。海表温度（SST）异常和大尺度的环流模态可以通过改变风切变、大气稳定度、水汽来影响MJO特性。因此，人为的全球变暖也可能会影响MJO的结构和活动。有限数量的MJO预测显示，MJO可能会增强，并且其变化随着变暖的增加而显著增加（Arnold等，2015）。这些研究中MJO增强的原因在于平均垂直风场对湿静力能异常的平流（Arnold等，2015）以及非线性的风引发的表面热交换机制的加强使得水汽增多（Liu，2013）。然而，全球变暖下热带海温的不均匀增加可能会极大地调节这种变化（Maloney和Xie，2013）。

然而，有关MJO其他方面特征在全球变暖背景下的变化并没有被广泛研究，例如 MJO的周期、传播速度、以及主要发生位置是否发生改变等，所以，本文将针对这些MJO特性进行讨论和分析。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：17473字