熱帶西南印度洋增暖引起的跨洋盆海氣相互作用取得新進(jìn)展
近日，中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（LTO）研究員杜巖團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)熱帶西南印度洋的海溫異常可引起橫跨北印度洋和西北太平洋的海氣相互作用。相關(guān)研究成果發(fā)表于Journal of Climate（《氣候?qū)W報(bào)》）上。
不同于赤道印度洋，熱帶西南印度洋溫躍層比較淺，該處溫躍層反饋比較強(qiáng)（圖1），為次表層的海洋波動(dòng)過(guò)程影響海表溫度進(jìn)而影響周邊氣候打開(kāi)了一扇窗戶。該項(xiàng)研究結(jié)果表明，熱帶西南印度洋夏季的海表溫度增暖可引起跨洋盆的海氣相互作用，能夠遠(yuǎn)距離調(diào)控西太平洋低層的大氣環(huán)流（圖2）。熱帶西南印度洋異常增暖將在熱帶印度洋引起“C型”的大氣環(huán)流異常，同時(shí)北印度洋出現(xiàn)異常的東北風(fēng)，而南印度洋出現(xiàn)異常的西北風(fēng)。
在亞洲夏季風(fēng)爆發(fā)之后，北印度洋的東北風(fēng)異常通過(guò)風(fēng)-蒸發(fā)-海溫機(jī)制使得北印度洋海表溫度升高。在六月份，西北太平洋仍受東北信風(fēng)控制，此時(shí)由熱帶西南印度洋增暖引起的北印度洋異常東風(fēng)向西延伸到西北太平洋，同樣地通過(guò)風(fēng)-蒸發(fā)-海溫機(jī)制使得局地海表溫度降低。北印度洋的暖海溫和西北太平洋冷海溫異常共同維持了西北太平洋反氣旋式大氣環(huán)流異常（圖2）。北印度洋海溫、西北太平洋海溫異常和西太異常反氣旋構(gòu)成跨洋盆的海氣耦合模態(tài)，即印度洋-西太平洋電容器（IPOC）。在該項(xiàng)研究中，CESM實(shí)驗(yàn)方案證實(shí)了上述的物理過(guò)程。這表明，熱帶西南印度洋異常增暖是IPOC的觸發(fā)機(jī)制之一。
一般地，熱帶西南印度洋海溫變化與前期冬季的厄爾尼諾-南方濤動(dòng)（ENSO）有密切的聯(lián)系。然而，2020年夏季熱帶西南印度洋海溫異常變暖不能很好由前期厄爾尼諾（El Ni？o）信號(hào)來(lái)解釋，其更多地與前期秋季發(fā)生的極端印度洋偶極子（IOD）正事件相關(guān)聯(lián)（圖3）。2019年極端的IOD正事件在熱帶東南印度洋引起了異常反氣旋式的大氣環(huán)流，此時(shí)的風(fēng)應(yīng)力旋度異常激發(fā)異常的海洋波動(dòng)向西傳播，向西傳播的海洋羅斯貝波將加深熱帶西南印度洋的溫躍層，抑制該處埃克曼（Ekman）涌升，從而有利于熱帶西南印度洋海表溫度升高。2020年春夏季熱帶西南印度洋極端異常偏暖，可在一定程度解釋了在前期冬季厄爾尼諾強(qiáng)度偏弱條件下2020年夏季出現(xiàn)異常強(qiáng)的西太反氣旋和我國(guó)長(zhǎng)江中下游地區(qū)的極端降水。
南海海洋所副研究員陳澤生為第一作者，研究員杜巖為通訊作者，合作者有香港科技大學(xué)博士李振寧、復(fù)旦大學(xué)教授溫之平、浙江大學(xué)教授吳仁廣和美國(guó)斯克里普斯研究所教授謝尚平。本研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目和LTO自主項(xiàng)目等共同資助。
相關(guān)論文信息：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
圖1 （a）為熱帶印度洋溫躍層的年平均深度；（b）為逐月海溫與逐月溫躍層深度在年際尺度上的相關(guān)，圖（a）紫色線所圍區(qū)域?yàn)闇剀S層比較淺的區(qū)域，圖（b）打點(diǎn)區(qū)域表示相關(guān)系數(shù)通過(guò)95%的顯著性檢驗(yàn)
圖2 利用標(biāo)準(zhǔn)化的熱帶西南印度洋海溫序列回歸得到的海溫、降水、地表風(fēng)異常。圖中填色區(qū)域表示結(jié)果通過(guò)95%的顯著性檢驗(yàn)，圖（b）和（d）是去除了同期ENSO信號(hào)后得到的回歸結(jié)果
圖3 熱帶西南印度洋海溫異常分別與（a）ENSO和（b）IOD的聯(lián)系
