中國科學(xué)院南海海洋研究所研究員王衛(wèi)強(qiáng)團(tuán)隊(duì)與美國科羅拉多大學(xué)博爾德分校教授Weiqing Han、華東師范大學(xué)教授吳瑩等人合作，在赤道印度洋潛流多時(shí)空尺度變異機(jī)制研究方面取得系列新突破。相關(guān)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(yùn)；(b)赤道印度洋潛流夏季重現(xiàn)背后的“雙重調(diào)控魔術(shù)”示意圖。研究團(tuán)隊(duì)供圖，下同
在熱帶海洋溫躍層中，隱藏著一支強(qiáng)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(guān)鍵組成部分，赤道潛流如同海洋中的"大動(dòng)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(dòng)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(dú)特的“消失-再現(xiàn)”間歇性的動(dòng)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(yù)為印度洋最重要的觀測發(fā)現(xiàn)之一。長期以來，學(xué)界普遍將印度季風(fēng)視為導(dǎo)致赤道潛流間歇性消失的主要驅(qū)動(dòng)力，但最新研究揭示其背后的調(diào)控機(jī)制遠(yuǎn)比傳統(tǒng)認(rèn)知更為復(fù)雜。
研究團(tuán)隊(duì)基于潛標(biāo)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(shì)，并進(jìn)一步揭示了其背后的"雙重調(diào)控"機(jī)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(dòng)遙強(qiáng)迫的共同調(diào)控。當(dāng)夏季成熟的正印度洋偶極子事件爆發(fā)時(shí)，海氣耦合過程顯著增強(qiáng)，形成有利于赤道潛流發(fā)展的耦合動(dòng)力環(huán)境，讓原本應(yīng)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(guān)。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(dòng)，沿“海盆傳播-邊界反射-再傳播”的動(dòng)力路徑，將能量儲(chǔ)存并傳遞至次年夏季，進(jìn)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(fēng)控制消失”的認(rèn)識(shí)框架，提出了“冬季厄爾尼諾-南方濤動(dòng)-夏季印度洋偶極子”雙重交織作用的新驅(qū)動(dòng)機(jī)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(qiáng)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(jìn)一步重塑印度洋物質(zhì)和能量輸送特征，對(duì)鄰近區(qū)域氣候系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生更為深遠(yuǎn)的影響。
印度洋偶極子的固有振蕩通過風(fēng)場-溫躍層的耦合作用，驅(qū)動(dòng)赤道潛流發(fā)生復(fù)雜的位相演變及準(zhǔn)兩年波動(dòng)響應(yīng)的機(jī)制示意圖。
長期以來，學(xué)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(guān)。然而，受厄爾尼諾-南方濤動(dòng)等復(fù)雜動(dòng)力背景的干擾，難以清晰區(qū)分局地和遙強(qiáng)迫對(duì)赤道潛流年際變異的調(diào)控機(jī)制，限制了其預(yù)測能力。研究團(tuán)隊(duì)基于長時(shí)間觀測數(shù)據(jù)、再分析資料和海洋動(dòng)力模式，結(jié)合多種統(tǒng)計(jì)分析方法，精細(xì)識(shí)別出赤道潛流具有的獨(dú)特準(zhǔn)兩年變率特征。
在準(zhǔn)兩年時(shí)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(zhǔn)兩年“充放電振蕩”框架高度吻合，其驅(qū)動(dòng)機(jī)制主要源于風(fēng)場與溫躍層的耦合過程，通過激發(fā)赤道低頻波動(dòng)，促使?jié)摿靼l(fā)生復(fù)雜的相位演變與動(dòng)力調(diào)整。
該系列成果不僅深化了對(duì)印度洋赤道潛流在全球潛流多樣性中獨(dú)特作用的認(rèn)識(shí)，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(xué)等多學(xué)科交叉研究奠定了重要理論基礎(chǔ)。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s43247-025-02704-4
https://doi.org/10.1175/JCLI-D-25-0015.1
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