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            科研進展

            海洋羅斯貝波引起的兩種海洋-大氣響應機制與正、負IOD位相的關系獲揭示

            發布時間:2022-05-10 作者:LTO 來源:南海海洋研究所

              近日,中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境國家重點實驗室(LTO)杜巖研究員團隊闡明了南印度洋海洋羅斯貝波引起的兩種海洋-大氣響應機制與正、負印度洋偶極子(Indian Ocean Dipole,IOD)的關系,研究成果由張玉紅博士和杜巖研究員發表在國際著名期刊Journal of Climate(《氣候學報》)上。 

              IOD是發生在熱帶印度洋區域的一種海氣耦合現象,它通常自北半球夏季開始發展,到秋季達到鼎盛時期。IOD的發展遵循Bjerknes正反饋機制,涉及到赤道風場異常、溫躍層沿赤道傾斜、東邊界上升流和緯向溫度梯度異常等過程。其中任一過程發生,都會觸發Bjerknes正反饋機制,引起IOD事件發展。IOD發展期間會引起強烈的海洋和大氣環流的調整,可以影響印度洋周邊區域乃至全球范圍的天氣和氣候狀況。 

              該研究指出,南印度洋西傳的下沉海洋羅斯貝波在春季到達塞舌爾溫躍層隆起區后,會引起海表溫度(SST)增暖并激發大氣響應,形成降水沿赤道反對稱分布的氣候模態,稱為春季反對稱模態或者經向模態(太平洋和大西洋)。反對稱模態通常從冬季,當西印度洋赤道兩側盛行東風時,通過WES正反饋機制發展形成,并在春季達到鼎盛時期。在反對稱模態發展過程中,赤道上的緯向海面壓強梯度引起中東部海域的東風異常。與此同時,西南印度洋的海洋羅斯貝波繼續西傳到達西邊界后,部分轉化為岸界開爾文波,北傳到達赤道后,反射成赤道開爾文波。這些開爾文波在赤道上向東傳播,并在春末夏初到達東南印度洋爪洼-蘇門答臘沿岸,加深當地的溫躍層。此時,赤道東風異常和反射開爾文波導致的溫躍層加深幾乎同時發生,兩者引起赤道上相反的熱力反饋。前者會引起爪洼-蘇門答臘沿岸的SST降低,后者則會引起SST增暖。赤道上的這兩種海氣響應大致同時發生,因此,兩者之間的相對強度決定了最終春末夏初爪洼-蘇門答臘沿岸的SST異常,進而影響同年秋季IOD事件的正、負位相。分析發現,在1960年到2019年的60年里,有4次正的IOD事件和3次負的IOD事件與上述兩種海洋-大氣響應有關。通常情況下,當前一年冬季太平洋發生了強的厄爾尼諾-南方濤動(El Ni?oSouthern Oscillation, ENSO)事件,會通過大氣環流異常強迫出南印度洋的海洋下沉羅斯貝波。該波動強度偏強,容易引起當年春季強的反對稱模態和秋季負IOD事件;當前一年冬季太平洋的ENSO事件偏弱或者沒有事件,南印度洋的海洋下沉羅斯貝波偏弱,容易引起當年春季弱的反對稱模態和秋季正IOD事件;研究結果有助于理解IOD發展前期的海洋動力反饋并改善對IOD的預報能力。 

              該研究由國家自然科學基金和中國科學院項目等共同資助。   

              相關論文信息: Zhang,Y.H. and Y.Du*. 2022. Oceanic Rossby waves induced two types of ocean-atmosphere response and opposite Indian Ocean Dipole phases. Journal of Climate, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-21-0426.1 

              1 海洋羅斯貝波引起的兩種海洋-大氣反饋及正、負IOD事件的示意圖。(a)正IOD事件當年春末夏初,即4-6月(AMJ),(b)秋季,9-11月(SON)正IOD,(c)負IOD事件當年春季,即3-5月(MAM),(d)秋季負IOD。圖中填色表示溫度異常,黑色箭頭表示風場異常。 


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