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为探究 MJO 垂直倾斜结构（VTS）的演变规律及控制因素，研究人员分析 1979 - 2022 年观测数据。发现 VTS 仅存在于季节内时间尺度，其比例和强度随 MJO 东传呈双峰分布，且受多种因素影响。该研究有助于深入理解 MJO 传播机制。
在气象学领域，Madden - Julian Oscillation（MJO，马登 - 朱利安振荡）是季节内时间尺度上的重要气候现象，它如同大气中的 “神秘舞者”，沿着赤道缓缓向东移动，速度约为 5m/s，对全球不同时空尺度的天气和气候都有着显著影响。众多理论尝试解释 MJO 传播的物理机制，如骨架理论、重力波理论、对流 - 动力 - 水分三重相互作用理论和水分模式理论等，但每种理论都存在一定的局限性。
其中，垂直倾斜结构（VTS）在 MJO 传播中的作用备受关注。已有研究表明，VTS 可能促进 MJO 东传，然而，它是否真正源自季节内时间尺度，以及在 MJO 对流东传过程中，其自身的存在和强度如何演变，这些问题一直悬而未决。为了解开这些谜团，国内研究人员开展了相关研究，其成果发表在《Dynamics of Atmospheres and Oceans》杂志上。
研究人员为深入探究这些问题，运用了多种关键技术方法。首先，他们收集了多源数据，包括美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的卫星测量每日向外长波辐射（OLR）数据、欧洲中期天气预报中心再分析 v5（ERA5）数据集的每日平均变量（包含三维风、海表温度（SST）和降水场）以及 NOAA 的 1/4° 每日最优插值海表温度（OISST）数据集 。然后，通过聚类诊断选取了 53 个东传 MJO 事件，共 215 个候（pentads），以此为基础进行后续分析。
研究结果
- VTS 的存在时间尺度：通过对比 MJO 对流中心后部上下层上升运动范围，研究发现 VTS 仅存在于季节内时间尺度，在高频或低频场中并不存在，且 70% 的 MJO 候都存在 VTS。
- VTS 在 MJO 东传过程中的变化：当 MJO 从 60°E 向东传播至 180° 时，VTS 的比例和强度均呈现双峰分布。在大多数区域，VTS 是 MJO 的显著特征，但在 MJO 对流刚形成（60° - 70°E）或即将消散（170°E - 180°）的区域，VTS 的比例低于无 VTS 的比例。VTS 强度在西太平洋最强，在西印度洋和中太平洋最弱。
- VTS 与其他因素的关系：VTS 强度与相速度呈正相关（相关系数为 0.59），无 VTS 比例与相速度呈负相关（相关系数为 - 0.66），均超过 99% 的显著水平。此外，研究还发现降水对 VTS 强度有显著正向影响，对无 VTS 比例有显著负向影响；垂直风切变和上层纬向速度对 VTS 强度有显著负向影响，对无 VTS 比例有显著正向影响。
研究结论与讨论
该研究通过对 43 年观测数据的详细诊断，明确了 VTS 在 MJO 传播中的存在和演变规律，证实其仅存在于季节内时间尺度。VTS 的比例和强度在 MJO 东传过程中的变化模式，以及与其他气象因素的关系，为理解 MJO 传播机制提供了新的视角。这不仅有助于完善现有 MJO 理论，还可能为气候预测和气象研究提供更有力的理论支持，对全球气候研究有着重要的推动作用。
