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）研究員杜岩團隊發現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。相關研究成果發表於Journal of Climate（《氣候學報》）上。
不同於赤道印度洋，熱帶西南印度洋溫躍層比較淺，該處溫躍層反饋比較強（圖1），為次表層的海洋波動過程影響海表溫度進而影響周邊氣候打開了一扇窗戶。該項研究結果表明，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，能夠遠距離調控西太平洋低層的大氣環流（圖2）。熱帶西南印度洋異常增暖將在熱帶印度洋引起「C型」的大氣環流異常，同時北印度洋出現異常的東北風，而南印度洋出現異常的西北風。
在亞洲夏季風爆發之後，北印度洋的東北風異常通過風-蒸發-海溫機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控制，此時由熱帶西南印度洋增暖引起的北印度洋異常東風向西延伸到西北太平洋，同樣地通過風-蒸發-海溫機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成跨洋盆的海氣耦合模態，即印度洋-西太平洋電容器（IPOC）。在該項研究中，CESM實驗方案證實了上述的物理過程。這表明，熱帶西南印度洋異常增暖是IPOC的觸發機制之一。
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（ENSO）有密切的聯繫。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）信號來解釋，其更多地與前期秋季發生的極端印度洋偶極子（IOD）正事件相關聯（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流，此時的風應力旋度異常激發異常的海洋波動向西傳播，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，從而有利於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度偏弱條件下2020年夏季出現異常強的西太反氣旋和我國長江中下游地區的極端降水。
南海海洋所副研究員陳澤生為第一作者，研究員杜岩為通訊作者，合作者有香港科技大學博士李振寧、復旦大學教授溫之平、浙江大學教授吳仁廣和美國斯克里普斯研究所教授謝尚平。本研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金項目、中國科學院戰略性先導科技專項、廣東省自然科學基金項目和LTO自主項目等共同資助。
相關論文信息：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，圖（a）紫色線所圍區域為溫躍層比較淺的區域，圖（b）打點區域表示相關係數通過95%的顯著性檢驗
圖2 利用標準化的熱帶西南印度洋海溫序列回歸得到的海溫、降水、地表風異常。圖中填色區域表示結果通過95%的顯著性檢驗，圖（b）和（d）是去除了同期ENSO信號後得到的回歸結果
圖3 熱帶西南印度洋海溫異常分別與（a）ENSO和（b）IOD的聯繫