向东传播是MJO最重要特征之一，然而现有大多数动力模式仍然难以准确模拟这一特性。动力模式中MJO传播的模拟与MJO的动力/热力学自身结构特征之间存在何种关联？模式背景平均态对其又有何影响？与CMIP5模式相比，CMIP6模式在模拟MJO结构和平均态方面是否有所提升？深入理解以上问题，不仅有助于我们发现CMIP6模型在模拟MJO方面的改进和存在的不足，也能从MJO的结构和背景平均态的角度为提升数值模式模拟MJO东传的能力提供有力参考。
朱志伟教授课题组联合夏威夷大学Bin Wang教授对20个CMIP6模式的Historical实验结果进行了评估，并与20个CMIP5模式的结果进行对比，得到如下主要结论：（1）模式的MJO东传模拟能力与MJO结构存在显著的相关性（表1），模拟能力更好的模式通常有着与观测更接近的MJO结构特征：范围更大强度更强的低层Kelvin东风、领先于降水东传的边界层水汽辐合、纬向不对称的相当位温、非绝热加热、有效位能垂直结构，以及纬向不对称的高层非绝热加热和散度场。（2）模式中平均态的模拟同样对MJO东传能力有显著影响（表1），赤道东印度洋至赤道西太平洋范围内降水量、海表温度、低层湿静力能平均态更真实的模式通常能够更好地模拟MJO东传。同时，改进平均态的模拟也有利于提高MJO结构的模拟能力（表1）。（3）边界层水汽辐合传播对MJO东传能力的贡献最大，即MJO对流前部的预增湿过程对模拟MJO东传至关重要。（4）CMIP6模式对低层风场、非绝热加热垂直结构、高层散度的模拟能力显著优于CMIP5模式（图1），然而对相当位温、有效位能垂直结构、高层非绝热加热的模拟则没有显著改进，表明CMIP6模式或许在准确表示边界层向上的水汽输送和层状云的形成中仍存在问题。（5）CMIP6模式对于降水量、海表温度、低层湿静力能平均态的模拟能力均有显著提升。
表1 MJO结构指数、模拟技巧与平均态模拟技巧、MJO东传技巧两两之间的相关系数。斜体（加粗）表示通过了90%（95%）置信水平的t检验。
图1 CMIP6模式和CMIP5模式的MJO结构PCC、NRMSE技巧：（a）850 hPa纬向风，（b）边界层水汽辐合传播，（c）相当位温垂直结构，（d）非绝热加热垂直结构，（e）有效位能垂直结构，（f）250 hPa非绝热加热，（g）250 hPa散度。
本工作受到国家自然科学基金（42088101）资助，目前已在Journal of Climate正式刊出。
文章信息：
Xiang, Y., J. Li, B. Wang, L. Ma, and Z. Zhu, 2024: MJO Structure–Propagation Nexus and Impacts of Background Mean States in CMIP6 Models. J. Climate, 37, 2035–2058, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-23-0348.1.
相关文章：
Li, J., Y. Yang, and Z. Zhu, 2020: Application of MJO dynamics-oriented diagnostics to CMIP5 models. Theor. Appl. Climatol., 141, 673–684, https://doi.org/10.1007/s00704-020-03185-5.