简单可激发系统中的对流组织与向东传播的赤道扰动

我们描述并阐明一种机制，由此产生对流聚合与向东传播的赤道扰动，后者在某些方面类似于 Madden–Julian 振荡。我们构造了一个简单明确的系统，仅由浅水方程加一个湿度变量组成；水汽通过湿表面蒸发进入，被流动输送并由凝结移除，从而向高度场提供质量源。在宽泛的参数范围内，该系统是可激发且自持的，即便线性稳定，凝结产生辐合与重力波，二者共同作用触发更多凝结。在赤道 beta 平面上，对流首先在赤道附近聚合，生成与 Matsuno–Gill 问题相关的形态。然而该形态不稳定，其东缘触发更多对流，导致一个向东推进的降水扰动。盛行西风通过增加扰动东侧蒸发增强了该效应。该形态被限制在赤道几个变形半径内的区域，因为在此对流最能产生组织成自持形态所需的辐合。扰动的形成偏好发生于表面更暖处，且须经过足够时间（数十天）才会出现使扰动重建的条件，这既是可激发系统的特征也是 MJO 本身的特征。扰动速度取决于蒸发效率与凝结释放的热量，通常为几米每秒，远小于开尔文波速。