利用多重尺度全球氣候模式探討冬季季內震盪期間海洋大陸地區日夜週期性降水之變化

Abstract

本研究為首次利用多重尺度全球模式SPCAM來分析海洋大陸地區(MC)平均降水與日夜週期降水在冬季季內震盪現象(MJO)期間變化之研究。利用多變量MJO指數作為追蹤MJO移動與變化的代表，分析SPCAM模擬中MC地區海洋、陸地降水與MJO之間交互作用的差異並探討可能機制；運用TRMM衛星觀測降水與SPCAM，比較觀測及模式中MC地區日夜週期性降水隨MJO變化的特徵。 觀測上發現MJO對流活躍區抵達MC地區前，陸地降水領先海洋，提前一個相位出現正距平極大值；MJO離開MC地區時，陸地降水為負距平而海洋降水仍為正距平。SPCAM模擬指出此差異係因MJO大尺度環流控制了輸送到MC區域的水分量、近地表風速的改變影響海洋表面向上潛熱通量，再加上中尺度對流的熱力作用影響大氣穩定度及濕度。大尺度和中尺度的交互作用解釋了MC地區在MJO不同相位的陸地、海洋降水異常的差異。 觀測及SPCAM模擬同樣指出蘇門答臘島上的日夜週期性對流特徵，陸地上強降水從西南側海岸發展，向東北方海岸、西南側近海傳遞，向東北方可傳遞至東北側海岸形成強降水，向西南方可傳遞至西南側外海形成中等強度降水。而MJO與蘇門答臘島嶼上深對流傳遞的關係，從觀測上可以發現MJO到達前中低層弱東風使深對流雲向西南側傳遞而無法向東北岸傳遞，MJO離開後中低層轉為強西風使深對流雲向東北岸傳遞而較少向西南傳遞，SPCAM大致模擬了觀測上的特徵。 本研究指出SPCAM因為掌握了中尺度熱力對流(海陸交界的日夜週期性降水)過程、大尺度(MJO)環流以及兩種尺度之間的交互作用，所以可以在MJO期間MC地區降水的變化有非常好的模擬。未來可設計數值實驗，測試在尺度交互作用較不敏感的情境下，瞭解中尺度對流降水受到大尺度環境影響的比例，可以更加明確地指出在MJO經過MC時日夜週期性降水變化的可能機制。