海气耦合在MJO预测中的作用研究
作者：伍继业，罗京佳
为弥补短临天气预报和短期气候预测之间的空隙，次季节-季节预测（S2S）近年来越来越受到国际社会的关注。而热带大气季节内振荡（MJO）作为全球最主要的次季节可预测性来源，其机理及影响已经被广泛而深入地研究。然而，当前模式对MJO的模拟还存在较大的误差，MJO预测水平更是无法满足实际需求。由于MJO主要活跃在热带印度-西太平洋区域的暖池洋面上，海气相互作用也被认为是影响MJO的重要因素，但从模式角度，海气耦合对MJO预测的作用仍然未被完全理解。
针对这一问题，罗京佳教授和博士生伍继业基于自主研发的海气耦合模式(SINTEX-F)及其大气分量（ECHAM 4），设计了三组敏感性试验发现，海气耦合模式相比较纯大气模式，可以显著提高MJO预测技巧，有效预测（距平相关>0.5）时间能延长近一周。进一步的分析表明，海气耦合模式能够更好预测MJO的东传特征，而这可以从不同的理论框架中得到解释。一方面，从“moisture mode”理论角度，海气耦合能提高对MJO垂直结构、大尺度环流、边界层水汽超前的预测，从而有利于水汽异常中心的东传；而另一方面，从“trio-interaction”理论角度，海气耦合有利于Kelvin波的增强和维持，从而促进MJO东传。该研究证实了海气耦合对MJO动力预测的必要性，为构建更好的次季节预测系统提供了参考，同时也从预测的角度，论证了当前主要MJO理论模型的适用性。最新的研究成果已发表在Journal of Climate上。
图 1 三组回报试验中MJO预测技巧。（a）不同月份距平相关系数随预测时间的变化；（b）北半球冬季（11月-次年4月）距平相关系数随预测时间的变化
图 2 观测（a）和三组回报试验中（b-c）Lag-0回归的10N-10S水汽异常（阴影）和纬向、垂直风异常（矢量）的垂直剖面图；每张图下方的折线表示MJO相关的海温距平分布。（e）观测和回报试验中赤道经向平均（10N-10S）的850hPa纬向风异常随纬度分布图。
论文信息：
Wu J, Li Y, Luo J. J., & Jiang X, 2021. Assessing the Role of Air-Sea Coupling in Predicting Madden-Julian Oscillation with an Atmosphere-Ocean Coupled Model[J]. Journal of Climate, 34(24): 9647-9663. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0989.1