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科研进展

揭示南印度洋副热带高盐水年际变化新机制

近日,区域海洋动力学与数值模拟功能实验室(以下简称“功能实验室”)在南印度洋副热带高盐水年际变化方面取得新进展。

南印度洋副热带高盐水(简称为IOSTUW)位于副热带南印度洋次表层中,是此地上层海洋重要的盐度结构特征,也是东部回旋流形成的关键因素之一。和其他大洋相比,南印度洋上层盐度的低频变化对局地比容海平面和洋流变化的影响更为显著,在Ningaloo Niño及澳洲西岸的海洋热浪事件的发展和演化中都发挥着重要作用。因此,澄清该水团的形成及变异对深入理解南印度洋区域性海洋环境及气候变化具有重要意义。然而,由于长期以来印度洋盐度观测相对较少,自O’Connor等对IOSTUW温盐密及潜沉率给出初步分析结果之后,便鲜有研究对其形成及变化过程进行进一步探索。

近年来,依托自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室,科研人员利用日益丰富的Argo浮标观测,结合海洋再分析数据,对IOSTUW展开了较为系统的研究。研究曾发现IOSTUW盐度的显著年代际变化特征,并指出该信号发源自东南印度洋,且受到ENSO的显著调控。相关成果于2020年发表在Geophysical Research Letters上。

在此基础上,本项研究首先基于近二十年间(2000-2020)间累积的Argo浮标资料,定量给出了IOSTUW的水文性质的气候态分布特征(图1),弥补了以往观测资料不足的缺憾。此外,研究针对IOSTUW的潜沉及相关物理过程进行了详细的探讨。结果表明,IOSTUW潜沉率的年际变化与南半球环状模(SAM)之间存在密切关联(图2)。具体表现为当SAM指数出现负异常时,IOSTUW的潜沉率增加;反之,当SAM指数出现正异常时,IOSTUW潜沉率减小。进一步分析发现,SAM主要通过影响艾克曼经向热输送及海表热通量对IOSTUW源地的混合层温度进行调控,进而影响冬季混合层深度,最终导致的IOSTUW潜沉率呈现显著的年际变化。但是,当IOSTUW源地的风场异常不显著,或者受经向风场异常主导时,其潜沉率与SAM指数的相关性会明显减弱。

上述研究结果表明IOSTUW盐度的低频变化在更大程度上受印度洋-太平洋跨洋盆相互作用的影响,而其潜沉过程主要受控于中高纬度海气相互作用。这反映了南印度洋次表层盐度变化过程中复杂的动力过程。该研究成果将为进一步理解该过程提供参考。

关于IOSTUW的最新研究结果以Indian Ocean Subtropical Underwater and the Interannual Variability in Its Annual Subduction Rate Associated with the Southern Annular Mode为题发表于国际学术期刊Journal of Physical Oceanography。功能实验室聂珣炜助理研究员为论文第一作者,魏泽勋研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、全球变化与海气相互作用专项(二期)和大洋“十三五”资源环境类项目的支持。

原文链接:https://journals.ametsoc.org/view/journals/phoc/52/3/JPO-D-21-0191.1.xml

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图1 基于ARGO浮标数据获取的IOSTUW的(a)盐度、(b)位势温度、(c)位势密度和(d)深度的空间分布

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图2 IOSTUW潜沉率、其主要分量及相关变量的年际变化



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