QBO、年周期及其相互作用：基于 Koopman 分析分离周期模式

准二元振荡（QBO）是赤道平流层最主要的变率模式，特征为以约 28 个月的周期在赤道平流层上下交替的西向和东向喷气流。长期以来，人们注意到 QBO 与年周期的相互作用，例如通过赤道上升流的变化导致喷气流下降速度变化，从而影响 QBO 周期。然而，由于常规的 QBO 测度方法将这些相互作用卷入，导致对这些相互作用的理解受阻。Koopman 形式学源自动力系统，允许将时空数据集（或非线性系统）分解为随时间演化具有不同频率的空间模式。我们对赤道平均赤道风数据使用数据驱动的 Koopman 算子近似，找到对应年周期、QBO 以及两者非线性相互作用的模式。从这些模式中，我们建立了一个独立于年周期的“纯”QBO 指数，探讨年周期如何调制 QBO。我们首先回顾已知的 Holton-Tan 效应——QBO 与极地平流层涡旋年周期之间的非线性相互作用。随后利用纯 QBO 进行新工作，量化年周期如何改变 QBO 的下降速度，揭示年周期引起的振幅可达 $30 \, \mathrm{m} \, \mathrm{day}^{-1}$ 的平均下降速度。我们将这些结果与赤道上升流的年周期变化进行比较，并以简单模型进行解释。