与北半球相比，南半球的陆地面积较少，海陆热力差异较弱，导致南半球的副热带高压的维持和变异机制有别于北半球。马斯克林高压是稳定在南印度洋上空的副热带高压中心，它辐散的气流越过赤道是亚洲季风的重要来源。深入研究其变异特征、机制和气候影响，有望为亚洲季风气候预测带来新的思路。马斯克林高压北侧与全球最活跃的亚洲季风区相联系，南侧为南极涛动、南印度洋海洋锋和风暴轴所在，同时受到局地海-气相互作用、低云辐射反馈等过程影响，变动复杂，不确定性大。

我实验室海洋-陆地-大气相互作用与全球效应创新团队结合统计分析、动力诊断和模式模拟等方法，发现北半球夏季马斯克林高压的动、热力结构与北半球、南半球其他大洋上的高压都存在明显差异。南印度洋对流层低层分布较多低云，在低云长波辐射冷却作用下，大气由近海表的非绝热加热转为对流层低层的冷却，并产生正涡源（图1）。在南非大陆上空，该正涡源与高压西侧的北风所带来的正地转涡度平流一起与地形摩擦耗散作用相平衡；在南印度洋上空，该正涡源被南亚季风经圈环流的下沉运动输送的稳定大气部分抵消，并与由高压东侧南风带来的负地转涡度平流相平衡（图2）。

图1 马斯克林高压内部的非绝热加热和静力稳定度分布

图2 马斯克林高压维持机制的示意图

该研究进一步揭示了马斯克林高压年际变化过程中所涉及的大气内部物理过程及海温外强迫作用。马斯克林高压年际变化的主要特征为当位置偏南时面积偏大，是中纬度波-流相互作用异常的结果。中纬度南印度洋海温的前期增暖可作为外强迫因子触发这一过程。当厄加勒斯海洋锋附近的海温由前期秋季开始增暖时，厄加勒斯海洋锋向南移动，改变大气斜压性导致瞬变涡旋活动在风暴轴南侧增强，北侧减弱。瞬变涡旋活动异常进一步通过调控涡旋动量通量的输送强迫出中纬度相当正压结构的反气旋式环流，使马斯克林高压南移且范围扩大。反过来，当马斯克林高压南移且范围扩大时，对流层中低层温度升高，斜压能量转换在风暴轴南侧增强，北侧减弱，有利于瞬变涡旋活动持续异常，形成正反馈过程（图3）。

图3 马斯克林高压年际变异机制的示意图

该工作揭示了南半球副热带高压区别于北半球高压的内部机理，揭露了作为亚洲季风系统的重要成员——马斯克林高压的维持和年际变动机制，提升对南北半球相互作用的科学认识，尤其是亚洲季风区，有利于更全面地认识季风变动的所有环节。

研究成果分别于2021年12月和2023年7月在国际高影响学术期刊International Journal of Climatology和Journal of Climate上发表，题目分别为“Structure and maintenance mechanisms of the Mascarene High in austral winter”;“Meridional variation of the Mascarene High and atmospheric transient eddy dynamical forcing over the southern Indian Ocean in austral winter”。中山大学大气科学学院博士生赵媛为第一作者，实验室创新团队骨干成员李秀珍教授为通讯作者，陈锐丹副教授和陈桂兴教授为共同作者。该研究得到南方海洋实验室创新团队建设科研经费、国家自然科学基金基础研究中心和面上项目等的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1175/JCLI-D-22-0838.1