科研进展

热带西南印度洋增暖引起的跨洋盆海气相互作用取得新进展

  

  近日,中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室(LTO)研究员杜岩团队发现热带西南印度洋的海温异常可引起横跨北印度洋和西北太平洋的海气相互作用。相关研究成果发表于Journal of Climate(《气候学报》)上。 

  不同于赤道印度洋,热带西南印度洋温跃层比较浅,该处温跃层反馈比较强(图1),为次表层的海洋波动过程影响海表温度进而影响周边气候打开了一扇窗户。该项研究结果表明,热带西南印度洋夏季的海表温度增暖可引起跨洋盆的海气相互作用,能够远距离调控西太平洋低层的大气环流(图2)。热带西南印度洋异常增暖将在热带印度洋引起“C的大气环流异常,同时北印度洋出现异常的东北风,而南印度洋出现异常的西北风。 

  在亚洲夏季风爆发之后,北印度洋的东北风异常通过风-蒸发-海温机制使得北印度洋海表温度升高。在六月份,西北太平洋仍受东北信风控制,此时由热带西南印度洋增暖引起的北印度洋异常东风向西延伸到西北太平洋,同样地通过风-蒸发-海温机制使得局地海表温度降低。北印度洋的暖海温和西北太平洋冷海温异常共同维持了西北太平洋反气旋式大气环流异常(图2)。北印度洋海温、西北太平洋海温异常和西太异常反气旋构成跨洋盆的海气耦合模态,即印度洋-西太平洋电容器(IPOC)。在该项研究中,CESM实验方案证实了上述的物理过程。这表明,热带西南印度洋异常增暖是IPOC的触发机制之一。 

  一般地,热带西南印度洋海温变化与前期冬季的厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)有密切的联系。然而,2020年夏季热带西南印度洋海温异常变暖不能很好由前期厄尔尼诺(El Ni?o)信号来解释,其更多地与前期秋季发生的极端印度洋偶极子(IOD)正事件相关联(图3)。2019年极端的IOD正事件在热带东南印度洋引起了异常反气旋式的大气环流,此时的风应力旋度异常激发异常的海洋波动向西传播,向西传播的海洋罗斯贝波将加深热带西南印度洋的温跃层,抑制该处埃克曼(Ekman)涌升,从而有利于热带西南印度洋海表温度升高。2020年春夏季热带西南印度洋极端异常偏暖,可在一定程度解释了在前期冬季厄尔尼诺强度偏弱条件下2020年夏季出现异常强的西太反气旋和我国长江中下游地区的极端降水。 

  南海海洋所副研究员陈泽生为第一作者,研究员杜岩为通讯作者,合作者有香港科技大学博士李振宁、复旦大学教授温之平、浙江大学教授吴仁广和美国斯克里普斯研究所教授谢尚平。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金项目、中国科学院战略性先导科技专项、广东省自然科学基金项目和LTO自主项目等共同资助。 

  相关论文信息:Chen, Z., Z. Li, Y. Du, Z. Wen, R. Wu and S.-P. Xie, 2021: Trans-basin influence of southwest tropical Indian Ocean warming during early boreal summer. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0925.1 

1 a)为热带印度洋温跃层的年平均深度;(b)为逐月海温与逐月温跃层深度在年际尺度上的相关,图(a)紫色线所围区域为温跃层比较浅的区域,图(b)打点区域表示相关系数通过95%的显著性检验

2 利用标准化的热带西南印度洋海温序列回归得到的海温、降水、地表风异常。图中填色区域表示结果通过95%的显著性检验,图(b)和(d)是去除了同期ENSO信号后得到的回归结果

3 热带西南印度洋海温异常分别与(aENSO和(bIOD的联系