季內震盪中的多重尺度交互作用

Abstract

季內震盪(Madden-Julian Oscillation, MJO)內的多重尺度交互作用為了解MJO的關鍵之一。目前多數該現象之研究皆透過在模式中放入MJO與高頻波動間之動力、熱力效果，來模擬觀測上MJO所具有之特性。 本分析利用MJO指數為標準求出三個北半球冬季之強MJO個案，透過低頻渦流動能方程討論三個案MJO與高頻系統間能量的傳送。此低頻渦流動能方程將原始場拆解為三個波段，由低頻與高頻尺度分別代表MJO與中尺度-綜觀尺度系統的時間尺度，其交互作用即為多重尺度交互作用(multiscale interaction, MI)。1985、1993與2008冬季之三個案皆有典型MJO緯向環流低層輻合、高層輻散之特徵，惟高層對流區之東側低頻西風較為不明顯。MI之機率密度分析顯示，不論在高低層，高頻緯向風輻合將造成低頻流場動能之增加，輻散則造成低頻流場動能減少。MJO對流區內高頻風場較活躍，不論高低層，MJO對流區亦為MI較強烈之區域。在低層，低頻強西風內之MI作用較東風區內顯著；高層亦為強西風區內MI作用較顯著。而不論高低層之西風區或東風區，靠近MJO對流複合體之一側MI均較顯著。前述MI較強之區域，平均上亦為低頻流場損失動能較迅速之區域，因此對流區低層西側與高層東側低頻流場損失動能之速率也較高。經過長期平均之MI，顯示低頻風場通常不斷損失動能至高頻，但中高層在個案間差異大，單一個案之平均可能出現中高層之低頻流場大量增加動能之現象。此外，低層長期平均之MI在海洋大陸以西訊號較強，而高層則在西太平洋比較顯著，可能與長期之高頻波動活動趨勢有關。 上述結果表示高頻波動與MJO、背景風場間的相對位置，都會影響MI。且長期平均後，反應出MJO之MI主要作用之區域。