中國科學院南海海洋研究所研究員王衛(wèi)強團隊與美國科羅拉多大學博爾德分校教授Weiqing Han、華東師范大學教授吳瑩等人合作，在赤道印度洋潛流多時空尺度變異機制研究方面取得系列新突破。相關成果近日發(fā)表于《通訊-地球與環(huán)境》（Communications Earth & Environment）和《氣候》雜志（Journal of Climate）。
(a)赤道潛流是熱帶海洋環(huán)流系統(tǒng)中一支“水下高速通道”，影響熱帶物質(zhì)能量輸運；(b)赤道印度洋潛流夏季重現(xiàn)背后的“雙重調(diào)控魔術”示意圖。研究團隊供圖，下同
在熱帶海洋溫躍層中，隱藏著一支強勁的“水下高速通道”——赤道潛流。作為全球海洋環(huán)流系統(tǒng)的關鍵組成部分，赤道潛流如同海洋中的"大動脈"，源源不斷地輸送著物質(zhì)和能量，深刻影響著區(qū)域乃至全球海洋環(huán)流、氣候和生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)平衡。然而，與全年穩(wěn)定存在、維持熱量平衡的太平洋和大西洋赤道潛流不同，印度洋赤道潛流表現(xiàn)出獨特的“消失-再現(xiàn)”間歇性的動態(tài)平衡特征：僅在每年早春和早秋出現(xiàn)，而在夏季和冬季則幾乎完全消失——這一現(xiàn)象被譽為印度洋最重要的觀測發(fā)現(xiàn)之一。長期以來，學界普遍將印度季風視為導致赤道潛流間歇性消失的主要驅(qū)動力，但最新研究揭示其背后的調(diào)控機制遠比傳統(tǒng)認知更為復雜。
研究團隊基于潛標陣列的長期連續(xù)觀測，發(fā)現(xiàn)近幾十年來印度洋赤道潛流在夏季出現(xiàn)了顯著的“再現(xiàn)”趨勢，并進一步揭示了其背后的"雙重調(diào)控"機制。研究表明，印度洋赤道潛流夏季再現(xiàn)受到印度洋偶極子多樣性和厄爾尼諾-南方濤動遙強迫的共同調(diào)控。當夏季成熟的正印度洋偶極子事件爆發(fā)時，海氣耦合過程顯著增強，形成有利于赤道潛流發(fā)展的耦合動力環(huán)境，讓原本應在夏季消失的赤道潛流重新出現(xiàn)在赤道溫躍層。
更為意外的是，夏季赤道潛流的再現(xiàn)還與前一年冬季的拉尼娜事件密切相關。拉尼娜如同赤道潛流的幕后激發(fā)因子，通過激發(fā)赤道海盆波動，沿“海盆傳播-邊界反射-再傳播”的動力路徑，將能量儲存并傳遞至次年夏季，進一步促成了赤道潛流的夏季回歸。這一發(fā)現(xiàn)突破了傳統(tǒng)“季風控制消失”的認識框架，提出了“冬季厄爾尼諾-南方濤動-夏季印度洋偶極子”雙重交織作用的新驅(qū)動機制。
在全球持續(xù)變暖的背景下，熱帶印度洋氣候模態(tài)頻率和強度的顯著變化使得印度洋赤道潛流夏季再現(xiàn)事件趨于頻繁，這將進一步重塑印度洋物質(zhì)和能量輸送特征，對鄰近區(qū)域氣候系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生更為深遠的影響。
印度洋偶極子的固有振蕩通過風場-溫躍層的耦合作用，驅(qū)動赤道潛流發(fā)生復雜的位相演變及準兩年波動響應的機制示意圖。
長期以來，學界已注意到印度洋赤道潛流存在顯著的年際變化，且與印度洋偶極子事件密切相關。然而，受厄爾尼諾-南方濤動等復雜動力背景的干擾，難以清晰區(qū)分局地和遙強迫對赤道潛流年際變異的調(diào)控機制，限制了其預測能力。研究團隊基于長時間觀測數(shù)據(jù)、再分析資料和海洋動力模式，結(jié)合多種統(tǒng)計分析方法，精細識別出赤道潛流具有的獨特準兩年變率特征。
在準兩年時間尺度上，赤道潛流呈現(xiàn)出規(guī)律性的“相位轉(zhuǎn)換”，表現(xiàn)為盆地環(huán)流一致振蕩（赤道潛流模態(tài)）與東西反向“蹺蹺板”模態(tài)（赤道潛流轉(zhuǎn)換模態(tài)）的交替出現(xiàn)。這一周期性特征與印度洋偶極子固有的準兩年“充放電振蕩”框架高度吻合，其驅(qū)動機制主要源于風場與溫躍層的耦合過程，通過激發(fā)赤道低頻波動，促使?jié)摿靼l(fā)生復雜的相位演變與動力調(diào)整。
該系列成果不僅深化了對印度洋赤道潛流在全球潛流多樣性中獨特作用的認識，也為提升熱帶環(huán)流系統(tǒng)模擬能力提供了新思路，并為物理海洋、生物海洋與地球化學等多學科交叉研究奠定了重要理論基礎。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s43247-025-02704-4
https://doi.org/10.1175/JCLI-D-25-0015.1
本文鏈接：赤道印度洋潛流多時空尺度變異研究獲新突破http://m.sq15.cn/show-11-26889-0.html
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