研究进展
地球系统模式创新团队研究揭示秋季负海温和蒸发关系对反相的印度洋偶极子和南印度洋偶极子海温型的影响机制
来源:南方海洋实验室
2020.09.11
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近年来,秋季印度洋海温增长显著,印度洋偶极子作为秋季印度洋海温的主导模态,对澳大利亚、东非和东亚气候有很大的影响。海气相互作用对偶极子型海温形成和发展十分重要,特别是海表蒸发反馈作用对于海温形成和维持有着直接的影响。深入理解两者之间相互作用的物理机制,有助于揭示印度洋气候变化的成因。过去的研究发现,海温和蒸发的相互作用对热带印度洋偶极型海温异常有重要影响,但是结合副热带印度洋来考虑两者相互作用的研究还较少。近日,我实验室地球系统模式创新团队研究揭示秋季负海温和蒸发的关系对反相的印度洋偶极子和南印度洋偶极子海温型具有重要影响,该成果以 “The Interdecadal Reverse of the Relationship and Feedback Mechanism between Sea Surface Temperature and Evaporation over the Indian Ocean during Boreal Autumn”为题发表在天气气候领域的著名国际期刊Journal of Climate上,论文第一作者为创新团队核心成员封国林教授指导的黄必城博士,封国林教授是该论文的通讯作者。

该研究表明,1980年代(P1)和2000年代至2010年代中期(P2)秋季印度洋海温和蒸发的耦合关系存在显著的差异。P2时期,海温和蒸发的耦合关系主要呈现正印度洋偶极子和负南印度洋偶极子海温型(pIOD-nSIOD),蒸发异常和海温倾向的空间分布一致(图1)促使异常海温型的形成,其中风速对蒸发的影响最为显著(图2),这种配置下以海温和蒸发负相关关系为主。相对于P2时期,P1时期虽然存在负印度洋偶极子和正南印度洋偶极子海温型(nIOD-pSIOD)的影响,这种配置下蒸发异常以相对湿度贡献为主可以影响异常海温的形成,但是由于海温和蒸发的耦合关系主要呈现印度洋海温一致偏暖型,暖海温强迫导致海温和蒸发的强正相关关系。其中反相的印度洋偶极子和南印度洋偶极子海温型形成的机制如图3所示:

(1)pIOD-nSIOD:热带东南印度洋东南风和副热带西南印度洋西风异常加强了气候态背景风场导致蒸发增加,而澳大利亚以西异常西北风减弱了背景风场导致蒸发减少,蒸发异常进一步导致异常海温型的形成;

(2)nIOD-pSIOD:热带东南印度洋低层辐合导致相对湿度增加并抑制了海洋蒸发,南印度洋中部低层辐散导致相对湿度减少并促进了海洋蒸发,蒸发异常进一步促使异常海温型的形成。这种反馈机制解释了强海温和蒸发的负相关关系,并进一步引起了海温和蒸发关系的年代际转变。

图1 反相的印度洋偶极子和南印度洋偶极子海温型配置下(a, b)海温异常(填色)和表面风场(矢量箭头),(c, d)海洋蒸发(等值线)和海温倾向(填色)的空间分布。

图2 反相的印度洋偶极子和南印度洋偶极子海温型配置下海洋蒸发分解的(a, b)稳定度项(S),(c, d)相对湿度项(RH)和(e, f)风速项(U)的空间分布。

图3 秋季反相的印度洋偶极子和南印度洋偶极子海温型形成机制的示意图。红色(蓝色)弯曲箭头在(a)中表示风速引起的蒸发正(负)异常,在(b)中表示相对湿度引起的蒸发正(负)异常。带箭头的黑色椭圆线表示异常反气旋和气旋,棕色虚线矢量表示由其引起的异常风。空心箭头表示低层辐合辐散。

参考论文

Huang B, Su T, Wu Y, Feng G*. 2020. The Interdecadal Reverse of the Relationship and Feedback Mechanism between Sea Surface Temperature and Evaporation over the Indian Ocean during Boreal Autumn. J. Climate.

原文链接:

http://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0009.1

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