Moisture Modes of Tropical Intraseasonal Oscillations—High Order and Anti‐Symmetric Solutions
Moisture Modes of Tropical Intraseasonal Oscillations—High Order and Anti‐Symmetric Solutions
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热带季节内振荡的湿度模式——高阶和反对称解
DOI：
10.1029/2021jd036413
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发表时间：
2022-07
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Juan Fang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Shuguang Wang;Zhe-Min Tan;Zhaohua Wu;Juan Fang
马登朱利安涛动 (MJO) 和北方夏季季节内涛动是季节内时间尺度上热带大气的基本气候模式。最近的一项研究开发了一种线性湿度模式理论，用于统一处理不同经向湿度梯度下的这些季节内振荡。使用缩放 Hermite 多项式作为子午结构的基础，表明系统在相同参数值下具有无限多个简正模态，即 n → ∞。前面研究中分析的v=0和n=1是两个特殊情况。这些湿度模式是非正交的。使用北方冬季条件下的参数得出的理想化 MJO 解与类地大气中的行星尺度波具有相似的经向结构，这与经典热带波理论中的高阶解（通常被认为不切实际）不同。该解决方案包括对称和反对称模式。对称模式类似于 MJO 的开尔文-罗斯比波范式。反对称模式的特征是赤道附近和副热带环流的跨赤道流。与低阶模式相比，缩放的高阶 n 模式的增长率和频率都显示出较小的增量。在渐近极限 n → ∞ 下，实现了比其他有限 n 模式更高的增长率。
The Madden Julian Oscillation (MJO) and the Boreal Summer Intraseasonal Oscillation are fundamental climate modes in the tropical atmosphere on the intraseasonal time scales. A recent study developed a linear moisture mode theory for unified treatment of these intraseasonal oscillations under different meridional moisture gradients. Using scaled Hermite polynomials as the basis for the meridional structure, it is shown that the system has infinite number of normal modes under the same parameter values, as n → ∞. The v = 0 and n = 1 analyzed in the previous study are two special cases. These moisture modes are non-orthogonal. The idealized MJO solutions derived using the parameters in the boreal winter conditions bear similar meridional structure for planetary scale waves in the Earth-like atmosphere, unlike the higher order solutions (which are often considered unrealistic) in the classical tropical waves theory. The solutions include both symmetric and anti-symmetric modes. The symmetric modes are analogous to the Kelvin-Rossby wave paradigm of the MJO. The anti-symmetric modes features cross-equatorial flow near the equator and subtropical gyres. Both growth rates and frequencies of the scaled higher order n modes display small increments compared to lower order modes. In the asymptotic limit n → ∞, a growth rate higher than other modes with finite n is achieved.
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