科研进展

广州海洋实验室在热带南印度洋海表盐度对极端印度洋偶极子(IOD)的非对称响应研究方面取得新进展

发布时间:2022-11-14    来源:科研规划部

近日,南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)(GML)蒋兴伟院士团队和杜岩研究员团队联合研究揭示了热带南印度洋海表盐度对极端印度洋偶极子(IOD)的非对称响应以及相关的海洋动力过程。相关成果以“Asymmetric response of sea surface salinity to extreme positive and negative Indian Ocean Dipole in the southern tropical Indian Ocean”为题,由孙启伟博士作为第一作者发表在国际知名期刊Journal of Geophysical Research: Oceans上。
印度洋偶极子(IOD)是印度洋最主要的气候模态之一,对气候系统具有非常重要的影响。前人研究表明,在IOD事件发展期间,赤道风场异常引起的海洋平流输送异常主导了赤道印度洋海表盐度(SSS)变化,东南印度洋海表温度异常引起的降水异常,以及动力过程引起的海洋上层层结调整对该区域的海表盐度变化起到重要的作用。在正IOD事件期间,赤道区域海表盐度降低,东南印度洋海表盐度升高。负IOD事件期间海表盐度异常分布型态与正IOD事件期间相反,但强度和位置存在非对称性特征。本工作在前人研究的基础上,揭示了热带印度洋SSS对正、负IOD事件非对称响应的分布特征,并阐释相关物理机制。
通过对Argo和多源卫星观测资料的分析,发现热带印度洋海表盐度异常在过去近二十年里有增强的趋势,并在2019年正IOD和2016负IOD事件期间达到极值(图1)。对比两个极端正、负IOD事件期间的盐度异常,发现热带南印度洋SSS对正、负IOD事件的响应存在非对称性特征。这种非对称响应在南印度洋中西部海域最显著,在正、负IOD事件期间均出现SSS正异常。


图1. (a)印度洋偶极子模态指数(蓝线,℃)(b)赤道印度洋(2°S–2°N平均)Argo海表盐度(填色,PSU)和OISSS海表盐度异常(等值线,PSU);(c)同(b),但为热带南印度洋(12°S–8°S平均)

混合层盐度收支分析表明,2016年负IOD事件后期,南印度洋中西部海域SSS的增加主要受上升Rossby波和局地降水的调控,而2019年正IOD事件后期,SSS的增加主要与降水减少和南赤道流盐度输送异常有关。进一步的分析表明,在异常风应力旋度影响下,2016年负IOD事件后期南印度洋出现西传上升罗斯贝波。波动传播过程中抬升了海洋上层层结。变浅的温跃层有助于次表层高盐水进入表层,同时较浅的混合层会进一步放大对流抑制引起的降水减少对SSS升高的效应。2019年正IOD事件后期南印度洋出现下沉海洋罗斯贝波,海洋层结的响应与负IOD相反,但海表盐度变化对加深的温跃层不显著,同时较深的混合层会减弱降水增加引起的SSS淡化的效应(图2)。这两个因素主导了SSS对正负IOD事件的非对称响应。以上的结果为理解海表盐度和海洋动力过程对IOD的响应机制提供了重要启示。


图2. (a)2016年负IOD事件热带东南印度洋(104°-105°E, 10°-8°S)海表盐度(黑线)、海表温度(红线)和降水(蓝线)的时间变化序列图;(b)2016年负IOD事件热带中南印度洋(70°-80°E, 10°-8°S)海表盐度(黑线)、海表面高度(红线)和降水(蓝线)的时间变化序列图;(c)-(d)同(a)-(b),但为2019年正IOD事件

该研究得到了国家自然科学基金和中国科学院项目等共同资助。

相关论文信息:Qiwei Sun, Yuhong Zhang, Yan Du & Xingwei Jiang. (2022). Asymmetric response of sea surface salinity to extreme positive and negative Indian Ocean Dipole in the southern tropical Indian Ocean. Journal of Geophysical Research: Oceans, 127, e2022JC018986. https://doi.org/10.1029/2022JC018986

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