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近日,中国科学院海洋研究所王凡团队李元龙研究团队在国际期刊Journal of Geophysical Research: Oceans发表了题为“Role of the Indian Ocean Wind‐Driven Dynamics in the Indonesian Throughflow Variability”的研究论文。该研究聚焦于印尼贯穿流(Indonesian Throughflow,ITF)输运量的年际变率,揭示了热带印度洋风生动力过程对ITF表现出“缓冲”与“驱动”的多样性作用。

ITF是连接太平洋与印度洋的重要跨海盆通道,其年际输运变化显著影响区域和全球气候系统。望加锡海峡作为其主要入流通道,近十年来存在强烈的输运异常。现有研究多聚焦于ENSO主导的太平洋风场影响,然而对印度洋风场在ITF年际变化中的作用仍缺乏系统研究与量化。

研究团队基于0.1°高分辨率准全球HYCOM海洋模式,成功模拟了印尼贯穿流的流动结构和年际变率特征(图1)。通过设计一系列区域风场敏感性试验,分离并定量评估了热带太平洋与印度洋风应力对ITF年际变化的相对贡献。在2013–2022年间,约56%的时间中印度洋风生动力过程对ITF输运起“缓冲”作用,此时印度洋风应力通过激发Kelvin波,造成印度洋侧海平面与上游同向变化,平均抵消了1.4Sv的ITF变化(图2)。在剩余约44%的时间中,印度洋风场则表现出“驱动”效应,与太平洋风场共同促进ITF变化,其中印度洋风场的贡献为1.1 Sv(图1)。研究进一步构建了新的ITF体积输运异常估算公式,指出印度洋风场对ITF的“缓冲”或“驱动”效应取决于ENSO和IOD的相位组合。当ENSO事件单独发生或伴随同相位IOD事件时(如El Niño伴随正IOD,或La Niña伴随负IOD),印度洋风场对ITF的变化通常起到缓冲作用;而当IOD事件独立于ENSO影响发生时,印度洋则表现出驱动效应。上述成果系统揭示了热带印度洋风场对ITF年际变化的多样调节机制,为提升极端年际气候变率下ITF的预测能力提供了重要理论支撑。

图1 0.1°高分辨率准全球海洋环流模式HYCOM模拟的全球表面流速(a)和印尼贯穿流结构(b、c)

图2 印度洋对ITF驱动与缓冲效应的定义与机制。(a) 2014–2022年PWND与IWND试验中ITF异常(单位:Sv,1 Sv ≡ 10⁶ m³ s⁻¹),蓝红背景分别表示缓冲与驱动作用;(b-c)合成的缓冲与驱动作用中风应力与海平面异常空间分布

论文第一作者为中国科学院海洋研究所博士生李睿,通讯作者为李元龙研究员和王凡研究员、吕宜龙博士和加州大学圣地亚哥分校Janet Sprintall教授。该研究获得国家自然科学基金项目、中国科学院海洋研究所海洋数据中心及中国科学院大学博士研究生国际合作培养计划的联合资助。

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