熱帶赤道地區的降水是由各種不同尺度的波動所疊加組成，除時 間尺度較長的季節性變化之外，另有著季節尺度以下、綜觀尺度以上 周期的波動，我們統稱為“季內振盪”(ISO；Intraseasonal Os-cillation)。季內振盪主要週期例如 Madden-Julian Oscillation (MJO；Madden and Julian 1971)、Kelvin Wave 和 10-20 天波動等 等。在這些不同尺度的波動中，其中又以 MJO 為熱帶地區最顯要的波 動。
MJO(Madden-Julian Oscillation)是由 Madden 和 Julian 於 1971 年所發現，其波動特性為波數 1-3、週期介於 30-60 天、向東傳遞的 行星尺度波動(Madden and Julian 1971)。MJO 是自然存在於大氣海 洋耦合系統中的一部分，通常降水的現象始於西印度洋，隨著向東傳 遞的過程中，在東印度洋、西太平洋暖池區一帶達到最強且有明顯的 特徵以及結構。然而，對流系統繼續向東移動(Knutson and Weickmann 1987、Wang and Rui 1990)，當通過換日線附近時會快速消失，並且 引發波速較快的凱文波(Kelvin Wave)持續向東傳遞(Madden and Julian 1972、Weickmann et.al.1997)，直到波動接近東太平洋中美 洲地區時，MJO 的對流系統以及結構才會重新出現。同時，下一個 MJO
訊號又在西印度洋上出現，形成一個 30-60 天的循環波動。
MJO 的訊號在北半球冬季特別明顯，佔當時季內振盪中大部分的 比例，也因此我們稱 MJO 為北半球冬季的季內振盪。但在北半球夏季，
季內振盪的訊號除 MJO 之外還包含了其他各種不同尺度的波動
(Takayabu et.al.1994，Wheeler and Kiladis 1999)，因此，為了 與冬季作出區別，我們通常稱夏季季內振盪為 ISO。ISO 主要生成於 印度洋地區，但傳遞的訊號較冬季為複雜，除原本向東移動的訊號之 外，還包含了往北傳遞經東南亞進入西北太平洋地區的大尺度對流運 動(Hsu and Weng 2001，Tsou et.al. 2005)。
季內振盪所影響的不僅僅是低緯度熱帶地區，對中緯度甚至其他 不同區域、不同尺度的天氣現象也有著相當程度的影響，例如季風以 及颱風等等。過去研究由觀測與模擬得知季內振盪的活動與颱風生成、
路徑以及季風的肇始、活躍和中斷有著相當程度的關聯(Yasunari et al.1981；Krishnamurti and Subrahmanyam 1982; Lau and Chan 1986;
Chen and Chen 1995、Li and Zhou 2012)。鑒於前人研究可知，季 內振盪的影響範疇相當廣泛，對許多重要的天氣現象皆有相關。因此，
提升全球氣候模式(GCM；Global climate model)模擬季內振盪的能 力是改善模式模擬的一項重要環節。
儘管季內振盪的模擬對模式預報相當重要，但 GCM 模擬季內振盪
的結果卻大多不甚理想。過去 CMIP-3 傳統的 AGCM 對 MJO 模擬大多有 強度偏弱，且移速過快的現象發生。Slingo et al. 1996 發現在 AMIP 實驗中，沒有一個模式可以完全掌握 MJO 在時間與空間上的特性。Lin et al.(2005)分析了 14 個 IPCC AR4(Intergovernmental Panel on Climate Change Fourth Assessment Report)的海氣耦合模式發現，
絕大多數模式在模擬各種季內尺度的波動明顯表現不佳，包括 MJO 在 內，訊號強度明顯低估且波動的相速過快、生命期過短。Kim
et.al.(2009)中也得到類似的結果。取自 CMIP-3 的 8 個模式所模擬 的降水場及 u850 風場在季內振盪訊號表現普遍不佳，進一步分析後 發現，模式所模擬的波動訊號多半過於偏向週期 80 天以上的低頻，
比起觀測訊號週期來得長。另外，在 Hung et.al.(2013)研究中分析 了 20 個 CMIP-5 模式並且與過去的 CMIP-3 模式做比較，發現 CMIP-5 模式在 MJO 的模擬能力已經有明顯的改善，在傳遞速度、東西風的比 率以及訊號分布皆優於 CMIP-3 模式。
Liang and Wang 2001 指出，雖然 AGCM 已經可以模擬出東亞夏 季季風(EASM；East Asian Summer Monsoon)的大尺度環流特性，但 是受限於 AGCM 空間網格點過於粗糙，以及物理參數化的不足，仍無 法充分掌握東亞地區環流與降水的特性，對於受局部地區影響的降水 差異也無法精準的模擬。ISO 對 EASM 的肇始、演進以及停歇扮演著
非常重要的角色，然而大多 AGCM 的模擬結果卻都明顯的低估了 ISO 訊號(Nakazawa et.al.1992；Wang and Xu 1997；Kang et.al.1999)，
且對其引發季風的東傳結構與機制了解仍然不足。但在 Song and zhou.(2013)研究中，選用了 13 個 CMIP-3 以及 19 個 CMIP-5 的 AGCM 模式做系集平均發現，CMIP-5 系集平均在 EASM 十年際振盪模擬表現 優於 CMIP-3，特別是在印度洋以及西北太平洋兩者的遙相關有較好 的表現。
總述過去研究，過去數十年氣候模式不斷演進改善，加入了更多 物理參數及更詳實的物理過程以求能夠達到更好的模擬準確度，從單 一大氣環流模式(AGCM)到海氣耦合模式(CGCM)，模式內容越趨複雜解 析度也相對提高，但模式最後的表現優劣仍有著不一致的結論。目前 多數的 AGCM 或 CGCM 模擬季內振盪的特徵並不盡理想，因此，如何改 善模式將是一項重要的課題。過去研究整理提出了一些改善模式模擬 的可能方法，主要包含下列三項：1. 改善模式本身的物理機制、參 數(Wang and Schlesinger. 1999；Lee et al. 2003；Kim et al. 2011)。
模式內的物理過程與參數對模擬影響甚大，特別是 MJO 之模擬相當敏 感，在 Kim et.al.(2014)研究中分析了一系列 CMIP-3 以及 CMIP-5 的模式，認為模式能否模擬出 MJO 訊號與模式內對於水氣敏感度的機 制有重要的關連。2. 提高模式解析度(Inness et al.2001；Jia et
al.2008)。提高模式垂直層數或水平解析度或許能模擬出更好的結果。
3. 使用海氣耦合模式(Fu and Wang.2004；Inness and slingo.2003；
Kim et al.2011)。許多研究提到海氣耦合模式能提供更好的海氣交 互過程提升模式模擬， Fu et al.(2002)研究中，作者以 ECHAM4 單 一大氣模式與海氣耦合模式模擬亞洲夏季季風，發現 ECHAM4 大氣模 式一方面會高估赤道印度洋地區降水，另一方面則低估阿拉伯海與孟 加拉灣的降水。而海氣耦合模式則無高估的問題存在，這是因為當赤 道印度洋強降水發生時，對流雲阻擋太陽對地表之輻射，地表熱通量 減少，經耦合後，海表面溫度下降，當地的降水便因此減少。在 Kim et al.(2011)當中作者也提出類似的論點，在印度洋、西太平洋暖池 區 AGCM 普遍有高估降水的現象發生，這是因為 AGCM 所使用的海溫為 固定的邊界條件，容易造成 SST 過度加熱大氣的現象。如果能加入海 洋模式，考慮海洋潛熱釋放加熱大氣後本身的負回饋作用來降低 SST，
應該能改善該區域高估的問題。但也有研究提出不同的結果，Newman and Sardeshmukh.(2008)使用海氣耦合模式 C-LIM(Coupled linear inverse model)與大氣模 A-LIM (Atmospheric linear inverse model)、海洋模 O-LIM(Oceanic linear inverse model)進行分析，
發現海氣交互作用僅對於時間尺度較長的現象有明顯的影響，例如 ENSO 的強度與時間無論在大氣還是海洋資料上都有明顯增加。而季
內尺度的現象則沒有因為模式加入海氣交互作用而有明顯改變。
綜觀以上論述，季內振盪的模擬在過去模式中表現普遍不佳，數 十年來氣候模式不斷演進改善，加入了更多物理參數及更詳實的物理 過程以求能夠達到更好的模擬準確度，從單一大氣環流模式(AGCM) 到海氣耦合模式(CGCM)，模式內容越趨複雜解析度也相對提高，但海 氣交互作用對模式模擬的影響仍然存在不一致的結論。因此，本研究 挑選最新的 CMIP-5 模式資料進行分析，用以了解目前模式模擬西北 太平洋夏季季內振盪的狀況。為了比較 AGCM 以及 CGCM 之間的差異，
本研究挑選 7 個同時具有 AGCM 以及 CGCM 模擬的模式進行比較。本文 第二章將介紹研究所使用資料內容、研究方法以及 CMIP-5 的簡介；
第三章分析模式在基本場以及 ISO 的模擬狀況；第四章分析各相位時 期模情形以及 ISO 北傳的特性；最後，第五章為本研究的總結。