近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境實驗室和熱帶海洋環境與島礁生態全國重點實驗室王衛強研究員團隊在赤道印度洋潛流多時空尺度變異機制研究方面取得系列新突破。相關研究成果分別以“Re-emergence of Indian Ocean Equatorial Undercurrent under Early Positive Indian Ocean Dipole”和“IOD-driven Quasi-biennial Variability Influence on Indian Ocean Equatorial Undercurrent”為題，發表于國際知名期刊Communications Earth & Environment和Journal of Climate上。LTO副研究員黃科為論文第一作者兼通訊作者，研究員王衛強為共同通訊作者，合作作者包括美國科羅拉多大學博爾德分校教授Weiqing Han、華東師范大學教授吳瑩等人。

在熱帶海洋溫躍層中，隱藏著一支強勁的"水下高速通道"——赤道潛流（Equatorial Undercurrent,EUC）。作為全球海洋環流系統的關鍵組成部分，EUC如同海洋中的"大動脈"，源源不斷地輸送著物質和能量，深刻影響著區域乃至全球海洋環流、氣候和生態系統的動態平衡。然而，與全年穩定存在、維持熱量平衡的太平洋和大西洋EUC不同，印度洋EUC表現出獨特的“消失-再現”間歇性的動態平衡特征：僅在每年早春和早秋出現，而在夏季和冬季則幾乎完全消失——這一現象被譽為印度洋最重要的觀測發現之一。長期以來，學界普遍將印度季風視為導致EUC間歇性消失的主要驅動力，但最新研究揭示其背后的調控機制遠比傳統認知更為復雜。

研究團隊基于潛標陣列的長期連續觀測，發現近幾十年來印度洋EUC在夏季出現了顯著的“再現“趨勢，并進一步揭示了其背后的"雙重調控"機制。研究表明，印度洋EUC夏季再現受到印度洋偶極子（IOD）多樣性和厄爾尼諾-南方濤動（ENSO）遙強迫的共同調控。當夏季成熟的正IOD事件爆發時，海氣耦合過程顯著增強，形成有利于EUC發展的耦合動力環境，讓原本應在夏季消失的EUC重新出現在赤道溫躍層。更為意外的是，夏季EUC的再現還與前一年冬季的拉尼娜事件密切相關。拉尼娜如同EUC的幕后激發因子，通過激發赤道海盆波動，沿“海盆傳播—邊界反射—再傳播”的動力路徑，將能量儲存并傳遞至次年夏季，進一步促成了EUC的夏季回歸。這一發現突破了傳統“季風控制消失”的認識框架，提出了“冬季ENSO—夏季IOD”雙重交織作用的新驅動機制。在全球持續變暖的背景下，熱帶印度洋氣候模態頻率和強度的顯著變化使得印度洋EUC夏季再現事件趨于頻繁，這將進一步重塑印度洋物質和能量輸送特征，對鄰近區域氣候系統和生態環境產生更為深遠的影響。

圖1：(a) 赤道潛流是熱帶海洋環流系統中一支“水下高速通道”，影響熱帶物質能量輸運；(b) 赤道印度洋潛流夏季重現背后的“雙重調控魔術”示意圖

長期以來，學界已注意到印度洋EUC存在顯著的年際變化，且與IOD事件密切相關。然而，受ENSO等復雜動力背景的干擾，難以清晰區分局地和遙強迫對EUC年際變異的調控機制，限制了其預測能力。研究團隊基于長時間觀測數據、再分析資料和海洋動力模式，結合多種統計分析方法，精細識別出EUC具有的獨特準兩年變率特征。在準兩年時間尺度上，EUC呈現出規律性的“相位轉換”，表現為盆地環流一致振蕩（EUC模態）與東西反向“蹺蹺板”模態（EUC轉換模態）的交替出現。這一周期性特征與IOD固有的準兩年“充放電振蕩”框架高度吻合，其驅動機制主要源于風場與溫躍層的耦合過程，通過激發赤道低頻波動，促使潛流發生復雜的相位演變與動力調整。

這一系列成果凸顯了我室觀測系統在揭示印度洋環流變異機理中的關鍵作用，不僅深化了對印度洋EUC在全球潛流多樣性中獨特作用的認識，也為提升熱帶環流系統模擬能力提供了新思路，并為物理海洋、生物海洋與地球化學等多學科交叉研究奠定了重要理論基礎。

本研究獲得國家自然科學基金重點項目和面上項目，以及基金委共享航次 的聯合資助與數據支持。

圖2：印度洋偶極子的固有振蕩通過風場–溫躍層的耦合作用，驅動赤道潛流發生復雜的位相演變及準兩年波動響應的機制示意圖

相關論文信息：1.?Huang,Ke*,W. Han,T. Zu,Y. Wu,K. Xu,W. Wang. (2025b). Re-emergence of Indian Ocean Equatorial Undercurrent under Early Positive Indian Ocean Dipole. Communications Earth & Environment,6,698.?https://doi.org/10.1038/s43247-025-02704-4

2.?Huang,Ke*,D. Wang,Y. Zhu,W. Zhou,J. Yao,B. Peng. (2025c). IOD-driven Quasi-biennial Variability Influence on Indian Ocean Equatorial Undercurrent. Journal of Climate.?https://doi.org/10.1175/JCLI-D-25-0015.1

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s43247-025-02704-4

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