海洋试点国家实验室在印度洋海气相互作用研究取得新进展学术资讯

来源：海洋智库

正位相印度洋偶极子事件是指热带印度洋海温异常的东（负异常）西（正异常）向偶极子模态（图1）；通常从北半球夏季开始发展，并在秋季到达成熟期。印度洋偶极子通过大气遥相关可以影响东亚夏季季风系统，进而影响包括中国在内的东亚地区的降水。当正位相事件发生时，罗斯贝大气波列将印度洋发生的异常信号传输到南中国海，产生的异常反气旋将更多的水汽输送到中国大陆南部，进而产生了强降雨。由于在该事件发生期间印度洋热带对流区向西移动，导致澳大利亚降水减少，并形成干旱，高温热浪和森林大火等极端天气。譬如2019年秋冬季澳大利亚东南部发生的森林大火持续燃烧八个月，造成至少30人死亡，170000平方千米的土地被烧，3000多个建筑被损坏。而在东非地区则造成严重洪涝灾害。因此，全球变暖对该类事件的潜在影响一直都是该领域的前沿研究课题。然而，基于气候模式的研究结果表明模式中正位相印度洋偶极子事件对全球变暖的响应缺乏一致性。

图1 正位相印度洋偶极子事件发生时海温及环流异常示意图（图片来自NOAA）

近日，由海洋试点国家实验室南半球海洋研究中心主任蔡文炬院士领衔，中国科学院大气物理研究所黄刚教授团队、南半球海洋研究中心多位专家学者参与的研究团队在全球变暖对印度洋偶极子事件的影响研究领域取得重要进展，首次发现正位相印度洋偶极子强事件在全球变暖下表现为发生频率增加。

该研究发现印度洋偶极子不是一个简单的线性系统，正位相印度洋偶极子强事件和弱事件的发生基于不同的物理机制。为了能够更好地描述两类事件，该研究首次建立了代表强事件和弱事件的不同指数，并发现基于新指数的强事件和弱事件对未来气候变化的响应截然不同（图2）。全球变暖下，强事件发生概率增加，这是因为热带印度洋西部海温升温强于东部，导致对流区向西部移动，有利于赤道东风异常向西扩张，并激发对强事件有重要贡献的非线性过程；相反，弱事件发生频率会减少，这是因为未来印度洋低层大气升温速度高于表层，导致大气更加稳定，赤道印度洋纬向风变率减弱，消减了驱动弱事件的罗斯贝波。

图2 a. M-index(描述弱事件的M指数)的未来变率(2000-2099的标准差，RCP85情景下)与历史阶段(1900-1999的标准差)相比总体减弱，20个模式中有18个模式都表现出未来弱事件变率减少。b. S-index(描述强事件的S指数)的未来变率(2000-2099的标准差，RCP85)与历史阶段(1900-1999的标准差)相比总体增强，20个模式中有17个模式都表现出未来强事件变率增加。

上述研究成果为合理描述不同强度的正位相印度洋偶极子事件提供了符合动力学机制的全新指数，为理解印度洋偶极子对气候变化的响应提供了新的视角，对国际社会应对气候变化与制定响应政策具有重要意义。

国际顶级学术期刊Nature（《自然》）子刊Nature Climate Change（《自然气候变化》）2020年11月30日对上述创新成果进行了线上报道。研究进展的取得，也进一步彰显出海洋试点国家实验室在海洋与气候变化研究领域的重要国际影响力。

论文信息：

Cai, W. et al. (2020) Opposite response of strong and moderate positive Indian Ocean Dipole to global warming, Nature Climate Change, doi:10.1038/s41558-020-00943-1

来源：MarineThinkTank 海洋智库

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