Madden-Julian Oscillation（MJO）是热带大气季节内振荡最显著的模态，表现为沿赤道向东移动的行星尺度对流-环流耦合体。它对全球天气和气候异常具有显著影响，是延伸期天气预报最重要的可预报性来源。然而，当前动力模式对MJO的预测技巧十分有限，这严重制约了全球天气的延伸期预报水平。因此，如何进一步提升动力模式对MJO的预测技巧、进而改善次季节的预测能力成为亟待解决的问题。
找出影响动力模式中MJO预测技巧的关键因子是未来改进MJO预测水平的重要基础。以往研究大多预先设定某个可能的影响因子，然后通过评估该因子变化下MJO预测技巧的差异，来推断该预设因子的重要性。王璐教授团队提出了一种新的研究方案，即从评估不同MJO事件预报技巧差异的角度入手，筛选出影响MJO预报技巧的关键信号。和传统研究方案相比，新方案无需预设任何影响因子，从而减小了研究结果的主观性。
研究利用国际“次季节至季节预报计划”（S2S）提供的多套模式回报试验数据，针对预报初始时刻对流出现在东印度洋的MJO事件进行了分析。结果表明，不同MJO事件的预测技巧评分与MJO对流的持续性和传播距离显著相关（图1）：高技巧事件中MJO对流持续性较强、传播距离偏长，而低技巧事件中MJO对流持续性较差、传播距离偏短。MJO对流的持续性和传播性与初始时刻的季节内对流异常有关：高技巧和低技巧事件相比，印度洋有较强的活跃对流，同时西太平洋伴随明显的抑制对流。进一步发现，印度洋海温以及平流层准两年振荡（QBO）的协同作用是影响MJO预测技巧的关键（图2）。高技巧事件往往对应印度洋暖海温异常和QBO的东风位相。印度洋的异常暖海温通过激发大气低层的对流不稳定，加强印度洋上空的对流活动，同时QBO东风位相通过削弱大气高层的静力稳定度，促进海洋性大陆上空的对流发展；二者均有利于MJO对流的维持和进一步东传。
以上研究拓展并加深了对制约MJO预测技巧关键因子的认识，同时为未来提升次季节的预报水平提供了新的线索。相关成果发表在《Journal of Climate》，受到国家自然科学基金基础科学中心项目“气候系统预测研究中心”（42088101）的资助。
图1 高技巧MJO事件（上）和低技巧MJO事件（下）中季节内OLR异常（15°S-15°N平均）的时间-纬向演变图：（a，b）观测和（c，d）预测结果
图2 不同背景场下的MJO预报技巧对比：（左）印度洋暖海温异常减去冷海温异常，（中）QBO东风位相减去西风位相，（右）印度洋暖海温异常叠加QBO东风位相减去印度洋冷海温异常叠加QBO西风位相
文章信息：
Zhou X., L. Wang*, P-C Hsu, T. Li and B. Xiang, 2024: Understanding the Factors Controlling MJO Prediction Skill across Events. Journal of Climate, 37, 5323–5336， https://doi.org/10.1175/JCLI-D-23-0635.1