ENSO對MJO傳播特征演變的影響

龍雨青，張雪瑩，麥博儒

(1.中國氣象局廣州熱帶海洋氣象研究所，廣東 廣州510641；2.空軍航空大學，吉林 長春132000)

1 引 言

大氣季節內振蕩(Intraseasonal Oscillation，ISO)直接同延伸期天氣變化和短期氣候異常相聯系，是延伸期預報可預報性的主要來源。在北半球冬季，熱帶地區最顯著的季節內尺度信號是Madden-Julian Oscillation(MJO)。MJO是赤道大氣季節內變化的主要模態，最早是在1970年代初，Madden和Julian分析南太平洋坎頓島觀測資料時發現的40天左右的準周期振蕩[1-2]。它在熱帶地區表現出大尺度的對流層上下呈反相的“斜壓”結構，以垂直熱力環流形式沿赤道東傳。

一般認為MJO對流和環流耦合的結構是在印度洋地區發展起來并沿赤道向東傳播，在到達海洋性大陸地區時強度會減弱，進入西太平洋地區再次增強，至中東太平洋附近徹底消亡[3]。通常來說，MJO對流以大約5 m/s的速度緩慢東傳[4]，但是在不同MJO事件或者同一事件的不同階段傳播速度可能存在差異[5]。當MJO傳播到日界線附近時，MJO的對流信號雖然消失，但是風場和地表氣壓異常會以更快的速度繼續東傳[6]，MJO環繞赤道東傳的特征主要出現在對流層高層[7]。許多研究都嘗試對MJO發展和傳播機制進行解釋，這些理論大致上可以分為兩類：動力學和熱力學理論。動力學理論通常認為MJO活動與對流異常強迫的Rossby波、Kelvin波等活動有關，熱力學理論則更多強調諸如水汽加濕大氣、地表通量交換等物理過程。

MJO作為全球最強的季節內振蕩信號，它的活動與許多天氣氣候異常有密切的聯系。厄爾尼諾-南方濤動(ElNi?o-South Oscruation,ENSO)是一種熱帶海氣耦合年際信號，不同位相對熱帶氣旋、華南盛夏降水等有顯著影響[8-9]。MJO具有30～90天的季節內時間尺度，ENSO有2～7年的年際變化時間尺度，雖然它們是兩個不同時空尺度的海氣相互作用系統，但同時也有著密切的聯系[10]。通常情況下，ENSO對季節平均的水汽有直接的調制作用，并且ENSO對MJO活動有明顯影響：李崇銀等[11-12]通過分析觀測資料和數值試驗，發現El Ni?o事件不僅可以調節MJO的強度，還可以影響它的垂直結構，使垂直結構更加趨于“正壓型”。Pohl等[13]的研究發現MJO的傳播速度與ENSO也有一定關聯。Klein等[14]研究發現ENSO期間印太暖池上空異常的Walker環流通過影響蒸發影響MJO生成和傳播。但也有一些學者發現ENSO活動期間MJO的活動特征變化并不明顯[15-16]。同時，一些El Ni?o事件的發生也與MJO有關，中東太平洋海溫增暖之前6～12個月西太平洋地區MJO活動會加強，因此北半球春季的MJO活動對ENSO暖事件的預報也有一定意義[10]。

以上這些研究結果主要是針對MJO傳播到某一地區時展開的，對于ENSO不同位相年MJO位于不同區域時其活動強度、結構特征等差異對比的研究相對較少[17-18]，同時以往的研究多選用回歸合成分析，比如Chen等[19]對ENSO發展期間MJO的緯向傳播特征進行了研究，發現El Ni?o發展期有更強的MJO從印度洋地區向東傳播，而在La Ni?a發展期印度洋和太平洋地區MJO活動明顯偏弱，同時這種MJO活動特征的不同與水汽輸送過程之間有無直接聯系等問題也值得進一步探討。近幾年，許多學者通過對水汽和濕靜力能的診斷分析(Moist Static Energy，MSE)指出MJO的傳播與大氣中水汽、環流、太陽輻射和地表通量等物理量密切相關[17,20-22]。最近幾年Tseng等[22]通過分析DYNAMO/CINDY外場試驗觀測到的兩個MJO事件的活動特征，發現在整個生命周期中，對流發展的水汽主要來自于季節內尺度風場對低頻背景場水汽的平流作用，在MJO發展階段對流前方總是存在邊界層水汽的輻合，在消亡階段天氣尺度非線性平流項是最主要的水汽耗散項。Hung等[16]對MJO從印度洋傳遞至海洋性大陸整個階段的水汽變化也進行了研究，他們總結在印度洋主要是波動導致的邊界層輻合和東風異常的作用促進MJO發展和傳播，而在海洋性大陸地區季節內尺度東風異常受地形影響產生的水汽平流的緯向不對稱是造成對流中心出現南北分支的重要原因。

本文主要通過挑選不同ENSO位相下MJO事件分別進行合成分析，研究MJO從印度洋東傳至太平洋地區時MJO對流和環流的結構特征差異，來探究中東太平洋不同海溫異常在MJO演變過程中的影響。

2 數據和方法

2.1 數 據

本文使用的降水資料是TRMM(Tropical Rainfall Measure Mission)第7版(3B42v7)多衛星分析的逐日數據[23]，水平分辨率為0.25°×0.25°。溫度、比濕、環流場等大氣資料來自歐洲數值預報中心(ECMWF)的ERA-Interim 6小時再分析資料[24]，每天4個時次平均得到逐日數據，其中水平分辨率為1.5°×1.5°，垂分辨率在1 000～750 hPa之間是25 hPa，在750～250 hPa之間是50 hPa，在250～100 hPa之間是25 hPa，主要變量包括經向風場、緯向風場、垂直風場、比濕、溫度、非絕熱加熱等。海溫資料是來自英國國家氣象局Hadley中心提供的HadISST逐月海溫數據[25]，水平分辨率為1°×1°。

以上所有數據都選取1998—2018年范圍，氣候態平均也是用這21年的數據進行計算。

2.2 研究方法

之前大多數研究對比不同地區MJO結構的差異都使用了回歸或者使用RMM位相合成的方法。由于RMM指數主要受到大尺度風場的影響，它其實并不能準確地反映MJO對流的位置，所以在本文中我們使用追蹤MJO方法[26-27]獲得MJO傳播速度、MJO生成和結束的時間和位置來確定MJO對流傳播到不同經度的時間從而進行后續的研究。該方法通過識別赤道附近東傳的降水異常來對MJO個例識別，它可給出MJO事件的傳播特征，例如：起止日期、經度范圍和傳播速度等。具體的步驟如下。

(1)數據處理：計算MJO尺度的降水異常在15°S～15°N的平均值。

(2)異常降水東傳事件的識別：按照一定標準[25]挑選熱帶地區東傳強度最強的降水傳播軌跡作為一次異常降水事件，同時得到該事件的起止經度、平均傳播速度等信息。

(3)MJO事件的識別：使用統計的MJO傳播特征設定相應標準從異常降水事件中挑選出MJO事件，識別標準主要包括至少50個經度的傳播距離、傳播速度在3～7 m/s之間和傳播的持續時間超過20天。

基于該方法采用1998—2018年冬半年(10月—次年3月)TRMM降水數據，共挑選出62個MJO事件，其中生成在印度洋地區或者傳播通過印度洋地區的有50個(生成經度在90°E以西并且結束經度在90°E以東)。MJO活動具有季節內尺度的時間特征、行星尺度和向東傳播的空間特征，所以本文中MJO的信號是通過對降水、風速、水汽等變量計算二維傅里葉變換進行時間和空間濾波(20～100天，緯向0～10波)獲得。

本文引入水汽診斷的方法進行研究。水汽趨勢項是由水汽的水平輸送、垂直輸送和凝結加熱項決定的[28]，即：

這里q表示比濕，u和v分別為緯向和經向風速度，ω是垂直速度，L表示凝結釋放潛熱，Q2是大氣可視水汽匯[29]。

由于MJO對流具有多尺度特征，為了揭示尺度間相互作用對MJO的影響，本文還采用尺度分解的診斷方法，對于任意變量x在時空尺度上可分解成以下三個部分：100天以上的低頻背景場部分、20～100天且空間0～10波的MJO尺度以及20天以下的高頻天氣尺度部分，即：

除此之外，本文還通過一種水汽通量和熱通量的診斷方法來定義對流中心強度。以往研究中診斷某一區域邊界的通量都是在確定經緯度范圍的矩形區域內展開的，但是有的時候研究區域是不規則形狀，無法直接計算東西南北四個邊界的通量。針對不規則形狀，本文主要通過計算它在東西南北四個邊界上的投影來計算該區域的邊界通量。

(1)首先確定該研究區域的經度和緯度的范圍。

(2)確定東西邊界位置。對于在研究區域內的任意緯度上，找到經度Xi，如果Xi位于研究區域內，并且X i-1位于研究區域外，那么經度Xi表示該研究區域的西邊界。同樣可找到經度Xj，如果Xj位于研究區域內，并且Xj+1位于研究區域外，那么經度Xj表示該研究區域的東邊界(圖1)。

(3)確定南北邊界位置。對于在研究區域內的任意經度上，找到緯度Yi，如果Yi位于研究區域內，并且Yi-1位于研究區域外，那么緯度Yi表示該研究區域的南邊界。同樣可找到緯度Yj，如果Yj位于研究區域內，并且Yj+1位于研究區域外，那么緯度Yj表示該研究區域的北邊界(圖1)。

(4)計算通量。以水汽通量的計算為例，由于對流中心區域東西邊界的法向量與經向水汽通量垂直，所以通過東西邊界輸入或輸出的經向通量為0，即經向通量在東西邊界的投影為0。同理通過南北邊界輸入或輸出的緯向水汽通量也為0。因此所有西邊界(東邊界/南邊界/北邊界)格點緯向水汽通量的平均即表示整個區域通過西邊界(東邊界/南邊界/北邊界)輸入或輸出的平均水汽通量。類似的方法可計算不規則區域邊界的其他通量。

圖1不規則區域的邊界通量計算方法示意圖 橙色和綠色十字圓分別表示研究區域內某一緯度的西邊界和東邊界的格點，紅色和藍色十字圓分別表示研究區域內某一經度的南邊界和北邊界的格點。

3 ENSO對MJO傳播范圍的影響

我們首先使用CPC提供的ONI指數挑選ENSO事件，如果3個月平滑的ONI指數連續5個月大于0.5℃，則認為是El Ni?o事件，如果3個月平滑的ONI指數連續5個月小于-0.5℃，則認為是La Ni?a事件，其他的則認為是ENSO正常位相年。通過這一方法，1998—2018年共挑選出7個El Ni?o事件和7個La Ni?a事件，El Ni?o事件出現的時間依次為1997—1998年、2002—2003年、2004—2005年、2006—2007年、2009—2010年、2014—2016年和2018—2019年；La Ni?a事件發生在1998—2001年、2005—2006年、2007—2008年、2010—2011年、2011—2012年、2016年和2017—2019年。

我們根據MJO事件對應的ENSO位相對50個MJO事件進行了分類，其中有14個MJO事件發生在El Ni?o期間，25個發生在La Ni?a期間，11個發生在ENSO正常年，可見La Ni?a期間MJO活動更頻繁。圖2分別給出了El Ni?o和La Ni?a期間合成的MJO對應的海溫異常分布。El Ni?o期間(圖2a)，赤道中東太平洋以及印度洋均表現為海溫暖異常，而在海洋性大陸東側為冷海溫異常。La Ni?a期間(圖2b)，MJO所處的海溫背景場在赤道中東太平洋以及印度洋均表現為冷異常，而在海洋性大陸東側為暖海溫異常。印度洋和中東太平洋地區的海溫異常有同步變化的趨勢，海洋性大陸和西太平洋地區海溫異常則與它們相反，整個印度洋-太平洋地區海溫異常呈“三極型”的分布結構。

圖2 El Ni?o(a)和La Ni?a(b)期間MJO事件合成的異常海溫的水平分布 打點區域表示通過了0.05的顯著性檢驗。

圖3給出了不同ENSO位相下的MJO降水異常隨對流中心東傳的緯向分布特征。El Ni?o年冬季MJO活動的經向范圍較大，其對流在60°E以西地區生成，對流可一直傳播到180°以東的區域。在La Ni?a年冬季，MJO傳播范圍明顯變小，降水在150°E附近基本消失。由于MJO對流東側邊界層的水汽對對流發展的影響至關重要，接下來我們將重點分析對流層低層水汽的變化。

圖3 El Ni?o(a)和La Ni?a(b)期間10°S～10°N平均的邊界層水汽傾向(填色，單位：10-7 kg/(m2·s))和MJO降水異常(等值線，間隔為1 mm/d)隨著MJO對流中心(y軸)改變的緯向分布(x軸) 藍色實線表征MJO對流中心的傳播，打點區域表示通過0.05的顯著性檢驗。

同時也可看到兩類MJO事件合成的對流層低層水汽變化(?q/?t)隨MJO對流中心演變的緯向分布特征(圖4)。La Ni?a年MJO對流中心東側對流層低層水汽累積在MJO傳播到120°E附近時基本消失；El Ni?o年MJO對流中心東側對流層低層水汽累積則一直維持到太平洋，使得MJO在太平洋地區繼續向東傳播。兩類事件MJO對流中心東側對流層低層水汽累積的最大差異出現在150°E附近，El Ni?o期間MJO對流東側水汽累積更強，向赤道兩側和對流以東廣闊的區域延伸。

MJO在傳播到150°E附近時的水汽診斷結果表明ENSO對MJO對流東側低層水汽輸送過程存在顯著影響(圖4a)。在La Ni?a年，對流東側低層水汽累積主要來自水汽的垂直輸送和緯向平流作用，經向風異常則會使得對流東側的水汽耗散，不利于淺對流生成。El Ni?o期間，東側水汽積累的最大的水汽貢獻項來自于水汽匯(-Q2/L)，此時水汽的垂直輸送會使對流東側的水汽顯著減少；這里水汽的經向平流對低層大氣的加濕作用也很重要。該結果可能與El Ni?o年MJO對流東側更強的下沉氣流和低層偏強的緯向東風異常有關，蒸發的水汽成為邊界層降水的重要水汽來源。

由于水汽垂直輸送和水汽凝結的抵消作用，這里將它們共同視為垂直方向上的水汽變化項。圖4b給出了兩類MJO傳播到150°E時，水汽的緯向平流、經向平流和垂直變化項目對水汽積累的相對貢獻。El Ni?o冬季，在太平洋MJO最重要的水汽增加過程與水汽經向平流有關，而La Ni?a顯著偏少的經向水汽輸送可能是導致這里MJO傳播特征不顯著的原因。

圖4 El Ni?o和La Ni?a期間當MJO對流中心位于150°E時東側正水汽傾向中心區域平均的水汽診斷方程各項大小(a，單位：10-7 kg/(m2·s))及其與水汽傾向的比值(b)

4 ENSO對MJO活動強度的影響

上一節的分析結果表明ENSO不同位相下MJO的傳播距離存在明顯差異，這一小節我們進一步比較ENSO不同位相下MJO的結構和強度特征。圖5給出了El Ni?o和La Ni?a期間MJO對流位于印度洋、海洋性大陸和西太平洋時MJO的850 hPa風場和降水結構。El Ni?o年冬季，MJO降水異常較強，同時對流中心的經向范圍較小，異常強降水基本集中在10°S～10°N的地區(圖6a～6c)，對流中心Rossby波的特征不明顯。La Ni?a年MJO活動有所減弱(圖5d～5e)，但是對流中心經向范圍更大，并且Rossby波結構特征較明顯，在海洋性大陸地區Kelvin-Rossby波的耦合結構非常顯著，在印度洋和海洋性大陸對流中心的水平結構與所有MJO事件合成的結果類似(圖略)；西太平洋地區降水異常的南半球分支則更加靠近南太平洋輻合帶。

圖5 El Ni?o(a～c)和La Ni?a(d～f)期間MJO對流中心位于80°E(a，d)、120°E(b，e)和160°E(c，f)時850 hPa風場(箭頭，單位：m/s)和降水異常(填色，單位：mm/d)的水平分布藍色實線圍成的區域表征對流中心的范圍，黑色箭頭和填色的降水表示通過了0.05的顯著性檢驗。

El Ni?o年冬季，MJO對流中心附近的850 hPa緯向風最強，赤道附近MJO緯向風的經向范圍整體偏小，主要集中在15°S～15°N的區域。La Ni?a年MJO對流中心附近緯向風的經向范圍則明顯更大，對流西側赤道兩側的氣旋式環流結構也更顯著。

圖6給出了El Ni?o期間和La Ni?a期間MJO在印度洋、海洋性大陸和西太平洋水汽場和環流場的垂直結構。El Ni?o年MJO對流中心附近水汽含量更多、上升運動也更強，對流中心兩側有明顯的下沉運動，尤其是對流東側的類Walker環流結構[30]的經度范圍更大。MJO對流中心位于海洋性大陸地區時對流中心平均水汽含量減少，但是赤道附近異常降水的緯向范圍更大(圖6b)，環流場和水汽場的“西傾”特征也最明顯；MJO對流中心位于西太平洋時對流東側存在微弱的下沉氣流，低層水汽正異常中心有向東延伸的趨勢。在La Ni?a年，MJO對流位于印度洋地區時其降水小于El Ni?o年的MJO降水，MJO對流中心位于海洋性大陸時MJO降水略大于El Ni?o年的MJO降水，而MJO對流中心位于西太平洋時對流中心水汽含量明顯減少，中低層水汽不再向東延伸(圖6f)；兩類MJO的降水強度變化整體與50個MJO事件合成的演變過程一致(圖略)，在印度洋地區El Ni?o年的MJO降水略強，MJO傳到海洋性大陸地區時La Ni?a年降水則略微偏強，由于La Ni?a年的MJO基本在150°E附近消亡，所以此時太平洋地區對流降水非常微弱。

圖6 El Ni?o(a～c)和La Ni?a(d～f)期間MJO對流中心位于80°E(a，d)、120°E(b，e)和160°E(c，f)時10°S～10°N平均的MJO緯向-垂直風場(箭頭)和比濕(填色，單位：kg/kg)的垂直-緯向分布圖曲線表示10°S～10°N平均的降水異常的緯向分布(單位：mm/d)。填色和黑色箭頭表示通過0.05的顯著性檢驗。

我們用對流中心區域平均的降水異常表征MJO的活動強度。圖7給出了ENSO不同位相下MJO強度隨著對流東傳的變化特征。由于對流中心降水、水汽含量和垂直速度表征的MJO強度的演變特征相似，我們只選擇了對流中心平均的降水異常來表征MJO強度。類似所有MJO事件合成的強度演變(圖略)，隨著對流中心的東傳兩類MJO都有逐漸增強然后減弱的變化趨勢。在海洋性大陸兩類MJO的強度差異不大，La Ni?a年MJO降水略強于El Ni?o年MJO降水。兩類MJO的強度差異主要出現在印度洋和中東太平洋地區：El Ni?o期間的MJO活動比La Ni?a年冬季的MJO明顯偏強，與降水和水汽的水平和垂直分布特征也基本一致。

圖7 El Ni?o和La Ni?a期間MJO東傳過程中其對流中心區域平均的降水異常(單位：mm/d)

通過對比MJO對流中心東西邊界向內輸送水汽的多少可很好解釋不同ENSO位相下MJO降水強度差異，接下來我們將通過水汽通量診斷解釋MJO活動強度變化。圖8a～8b給出了兩類MJO東傳過程中通過東邊界和西邊界進入對流中心的水汽通量的演變。在印度洋地區，MJO對流中心東邊界輸入的水汽都是首先連續增加，在60°E附近之后開始減少；通過西邊界的水汽輸入則是由負變正迅速增加。在這里兩類事件水汽通量的差別主要在于通過各邊界輸入水汽質量的相對大小：在印度洋地區，El Ni?o年MJO對流中心東邊界輸入的水汽明顯偏多，水汽通量最多可達到10 kg/(m·s)，最少也大于7 kg/(m·s)；La Ni?a年對流中心東邊界水汽通量略小，大致在6～9 kg/(m·s)之間變化，因此MJO活動較弱。當MJO傳播到太平洋時，維持MJO對流的水汽主要來自對流中心以西地區，此時不斷有水汽通過對流中心的東邊界向外輸出。El Ni?o期間，東邊界輸出的水汽較少，向外的水汽通量維持在1 kg/(m·s)以內，而La Ni?a年通過東邊界向外輸出的水汽通量可達到3 kg/(m·s)以上，說明在太平洋地區，El Ni?o年MJO活動更強可能與通過東邊界流出水汽較少有關。在MJO傳播到120°E之前，兩類MJO事件在對流中心西邊界的水汽通量都有連續增加；而在160°E以東，La Ni?a期間MJO對流中心西邊界的水汽甚至多于El Ni?o年，但是這里的對流降水仍然比El Ni?o年弱，但總的來說La Ni?a期間輸送進入MJO對流中心的水汽更少。由于水汽輸送強度的不同，El Ni?o期間的MJO在印度洋和中東太平洋的強度都比La Ni?a年MJO強，這與對流中心東西邊界的水汽通量，尤其是通過對流東邊界輸入的水汽通量密切相關。

圖8 El Ni?o和La Ni?a期間MJO東傳過程中其對流中心西邊界(a)和東邊界(b)整層平均的向內輸入的水汽通量 c～f分別表示60°E和160°E低層(1 000～700 hPa)通過西邊界和東邊界向內水汽通量尺度分解后各項的大小(單位：kg/(m·s))。

由于兩類MJO在印度洋和太平洋中部地區的差異最明顯，我們接下來重點分析MJO對流傳播到60°E和160°E時通過西邊界和東邊界的水汽通量。圖8c～8f是MJO對流中心傳播到60°E和160°E時兩類MJO事件合成的1 000～700 hPa平均的西邊界和東邊界尺度分解的水汽通量大小。我們把風速和水汽分別分解成低頻背景場尺度、MJO尺度和高頻尺度三部分，進而可把緯向水汽通量分解成9個部分。診斷結果表明，兩類事件中MJO尺度緯向風對背景水汽的輸送始終主導水汽通量的變化。在60°E，MJO對流發展所需要的水汽主要通過東邊界輸入到對流中心，西邊界的水汽輸送貢獻較小。由于El Ni?o冬季MJO對流東側的季節內尺度東風把更多水汽輸送到對流中心，所以60°E附近El Ni?o期間的降水比La Ni?a年強。MJO傳播到160°E附近時，雖然通過西邊界MJO尺度緯向風對背景水汽的輸送在La Ni?a年更多，但是由于La Ni?a年對流東側有水汽大量流出，而El Ni?o年對流東側仍然有MJO緯向氣流輸送的水汽加濕對流中心，所以在160°E附近El Ni?o年MJO強度仍然比La Ni?a年強。

圖9給出了El Ni?o和La Ni?a冬季MJO傳播到60°E和160°E時MJO風場和大尺度背景水汽的分布。兩類MJO傳播到60°E附近時，MJO對應的背景水汽大值中心都位于西太平洋地區，異常東風將大值中心的水汽向西邊印度洋和海洋性大陸輸送，使對流中心東邊界的水汽通量增加。此時對流中心東側緊鄰區域的水汽含量和季節內尺度異常東風的風速都是El Ni?o年更強。隨著MJO不斷向東傳播，水汽向海洋性大陸地區集中，不斷加強的MJO西風異常也可通過水汽平流作用加濕對流中心的空氣。在160°E附近，兩類MJO事件對流中心附近的風場和水汽場最顯著的差異仍然出現在對流東側，更強的MJO低層東風異常和背景水汽使El Ni?o期間的MJO在這里活動更強。

圖9 El Ni?o(a～b)和La Ni?a(c～d)年MJO對流中心位于60°E(左)和160°E(右)時MJO尺度風場(箭頭，單位：m/s)和背景尺度水汽(填色，單位：kg/kg)的水平分布及El Ni?o和La Ni?a年(e～f)的差異綠色實線圍成的區域表征對流中心的范圍，黑色箭頭和填色的水汽表示通過了0.05的顯著性檢驗。

通常來說，MJO的活動強度與海溫背景有關，海表溫度偏暖更有利于MJO對流的生成和發展。El Ni?o期間，中東太平洋存在暖海溫異常，La Ni?a期間則為冷海溫異常，不利于對流發展。所以在MJO傳播到180°時不同海溫使MJO活動強度不同。印度洋地區的海溫與中東太平洋海溫變化趨勢一致(圖2)，El Ni?o年印度洋海溫也有顯著的暖異常，與此時的MJO活動更強有關。在海洋性大陸附近，La Ni?a年海表溫度更高，MJO活動也更強。這些現象都說明，背景海溫對MJO活動強弱有很大影響。

5 總結和討論

本文采用追蹤MJO的方法挑選了1998—2018年20個冬季的MJO個例進行合成分析，主要研究了ENSO不同位相下MJO的強度、傳播特征以及MJO對流場和環流場結構的異同。

(1)ENSO顯著影響MJO的強度、結構、以及傳播特征。El Ni?o年MJO的結束經度普遍偏東，La Ni?a年大多MJO事件都在西太平洋地區消亡。印度洋和太平洋MJO活動在El Ni?o年更強，海洋性大陸附近則是在La Ni?a年更強一些。

(2)El Ni?o期間印度洋地區的MJO更強與對流中心東側MJO尺度緯向氣流對背景水汽的輸送有關；太平洋地區通過對流中心西邊界的水汽雖然是對流發展主要的水汽來源，但是在這里MJO更強的原因主要與對流東邊界的水汽通量有關；El Ni?o年太平洋MJO對流東側仍然有MJO尺度水平氣流將水汽集中到對流中心附近，但是La Ni?a年對流中心的水汽通過東邊界向外輸送，使得對流顯著減弱。

(3)對流東側邊界層水汽變化可改變淺對流生成的條件，進而影響MJO東傳。El Ni?o年MJO可傳播更遠主要是由于東太平洋地區有持續的季節內尺度的經向水汽輸送有關。El Ni?o年MJO在太平洋持續傳播最重要的過程是水汽經向平流，在La Ni?a年這種經向水汽輸送顯著偏少，可能是造成MJO不能繼續東傳的重要因素。

ENSO主要通過大范圍的環流調整影響MJO活動，過去的研究多從ENSO循環引起海溫異常進而通過海氣相互作用影響熱帶大尺度環流。還有一些研究從赤道地區大氣等壓面厚度引起Kelvin波異常來解釋MJO活動的減弱[17]。本文引用的個例合成分析主要通過水汽層面診斷每一個事件的水汽來源，更能直觀準確地分析每一個MJO事件的發生發展的水汽條件和輸送方式，補充了海溫年際尺度變化對大尺度水汽場和各個尺度環流場的配置以及MJO的結構和傳播特征，進而解釋不同海溫背景條件下的MJO強度變化和傳播異同產生的原因。

赤道太平洋海溫增暖中心位于大洋中部和東部的El Ni?o事件分別被稱作中部型和東部型El Ni?o事件。近年來，一些科學家對兩類事件對MJO的影響分別進行了一系列的研究及對比[31-32]，指出在東部型El Ni?o年冬季MJO在印度洋至西太平洋地區的活動強度會減弱，而在中部型El Ni?o年則有所加強。Feng等[31]通過研究MJO不同位相在兩類El Ni?o的活動特征發現在東部型El Ni?o期間MJO 4～6位相的活動減弱，而在中部型事件中這種變化不再顯著。Pang等[32]也指出在東部型El Ni?o年冬季MJO在印度洋至西太平洋地區的活動強度會減弱，而在中部型El Ni?o年則有所加強。此外，通過引入數值模式也能更深入探究海氣耦合對ENSO對MJO活動的影響[9,33-34]。后續研究可進一步探討不同模態的海溫、與其他年際活動對MJO的強度、結構特征及傳播特征等的影響。

致 謝：感謝中國科學院大氣物理研究所李崇銀院士和凌健研究員對論文的指導，感謝中國科學院大氣物理研究所陳桂萬博士對本文研究技術上的幫助，感謝中國氣象局廣州熱帶海洋氣象研究所林愛蘭研究員對本文的寫作指導。