撰稿：洪炜琦 钟卿文

　　　　　　审定：王卫强

　　近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室（LTO）陈更新团队在赤道动力过程对赤道及赤道外多尺度动力过程调控研究方面再获进展，相关成果发表于期刊The Innovation Geoscience、Journal of Physical Oceanography、Journal of Geophysical Research–Oceans等刊物上。

　　印度洋作为全球大洋物质和能量交换的重要枢纽，其复杂的环流体系对全球及区域的天气和气候具有深远的影响。然而，迄今为止，人们对印度洋环流的认识仍相对贫乏。基于前期系列研究工作，Chen等(2024)总结了赤道波关联的能量传播在赤道表层流、赤道潜流和赤道中层流等关键流系的生成和变化起着决定性作用，探讨了赤道波对热带印度洋赤道外环流、涡旋以及热带西印度洋环流体系的显著影响（图1）。近日，赤道动力过程对赤道及赤道外多尺度动力过程的调控作用再添新证据。

　　图1. 赤道波调制洋流的示意图。图中缩写：WJs，Wyrtki Jets；EUC，赤道潜流；EIC，赤道中层流；SSJ，南索马里流；SEC，南赤道流；SEUC，南赤道潜流；EKE，涡动能。

　　印度洋赤道中层流的季节内变化规律和机制。印度洋赤道中层流分布于2°N至 2°S之间，深度为200–1000米，具有独特的季节循环特征。基于潜标观测数据，结合再分析数据和海洋模式，研究聚焦于赤道印度洋中层流的特殊事件，揭示了其年际变化特征，探讨了主要热带气候模式对其的调控作用。在2015–2019年的潜标观测期间，中层流发生了四次显著的东向强流事件。研究表明，这些事件的发生主要归因于季节循环峰值与季节内和年际异常信号的叠加。中层流受MJO的显著调制，当MJO强度较大且位于海洋性大陆（第四相位）时，引发的赤道波动会在约40–50天内于中层流中激发显著的季节内异常。此外，中层流还受到ENSO和IOD的调控，它们可以各自独立地对中层流异常产生影响，且这种影响从成熟阶段开始，持续数月至次年；两者的协同作用，如El Niño-pIOD和La Niña-nIOD的组合，在次年8月和次年1月激发出更强的年际异常信号。该成果发表在Journal of Physical Oceanography上 (Zhong et al., 2024)。

　　赤道动力过程对大洋西部边界流存在显著影响。通过结合数据分析、理论研究和数值模拟，研究表明：北印度洋1997-1998年出现异常弱的西边界流--南向索马里洋流（SSC），是由极端气候事件导致的印度洋赤道异常东风所致。强盛的赤道东风异常，通过激发波动过程调节着印度洋东边界上层水体厚度，导致6°N以北的SSC环流显著减弱，并对6°N以南SSC的减弱贡献了约一半。这项研究率先揭示了在极端气候模式下，大洋西部环流体系与赤道动力过程之间的联系。ENSO或IOD可能主导变化。本研究强调了极端气候模式下西印度洋海盆环流与赤道动力学的动力联系。该成果发表在Journal of Physical Oceanography上 (Chen, 2024)。

　　印度洋边缘海中尺度涡与赤道波动的物理联系。孟加拉湾是印度洋北部的一个半封闭海湾，赤道动力过程调节着海湾内部的环流结构变化，但当前对孟加拉湾涡旋和赤道波动之间联系的认识仍相当有限。研究首次报道了位于孟加拉湾一个周期性涡旋对，并对其特征、动力机制和年际变化进行了研究。涡旋对存在于孟加拉湾西北部的3-5月，由北部的气旋涡和南部的反气旋涡构成。在生命周期内，气旋涡通常向南移动，而反气旋涡则偏向西南移动。两个涡旋的平均状态相比较，气旋涡比反气旋涡体积更小但强度更强。通过敏感性实验研究发现局地风和沿岸Kelvin波是涡旋对的产生机制。正压不稳定在局地风和沿岸Kelvin波产生涡旋对的非线性过程中起着主要的能量转化作用。在年际尺度上，该涡旋对在1999、2000和2008年出现强度较弱的显著现象，是由于极端La Niña事件期间赤道印度洋上的西风异常减弱了局地风和沿岸Kelvin波。该成果发表在Journal of Geophysical Research–Oceans上 (Zhong et al., 2024)。

　　赤道动力过程对深层跨赤道翻转流的年际变化具有重要贡献。在ENSO和IOD等气候模态从正相位转为负相位的过渡期间，深层跨赤道翻转环流（DCEC）的正异常和负异常均会增强（称之为强事件）。我们指出赤道过程通过东边界反射波影响这些事件中DCEC的年际变率。具体而言，前一年赤道东风激发的东边界反射的延迟罗斯贝波对DCEC的变化贡献显著，占比达37.8%。DCEC的流核位于约8°S，低纬度较快的斜压罗斯贝波与高纬度较慢的斜压罗斯贝波相互作用，改变了整个洋盆的压力梯度。这一机制驱动上层分支（1500米以上）向南（或向北）输运，通过第一斜压模态调整，在深层形成反向的补偿流，最终在次年放大DCEC的负（或正）异常。同时，与El Niño年相比，第一年为pIOD年时更有利于通过东边界波在次年增强DCEC的负异常（图2）。该成果发表在Journal of Geophysical Research–Oceans上 (Hong et al., 2024)。

　　图2. 印度洋深层跨赤道翻转环流在La Niña和nIOD年的机制示意图。(a)在强事件的第二年（La Niña和nIOD年）期间的海表高度异常（颜色）和风速（矢量）。(b)所有强事件沿6°N的海表高度异常的合成Hovmöller图。(c)与(b)相同，但为18°S。(d) La Niña和nIOD中DCEC年际异常机制的示意图。缩写：KWs，开尔文波；EBRWs，东边界罗斯贝波。(e) La Niña和nIOD期间，印度洋经向流函数异常。

　　上述研究由国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、广东省科技项目、中国科学院科技专项和中国科学院南海海洋研究所基金等共同资助完成。

　　相关论文信息：

　　Chen, G.* (2024). Equatorial Dynamics Significantly Weakened the Southward Somali Current Circulation during 1997–98. Journal of Physical Oceanography, 54, 2259–2268, https://doi.org/10.1175/JPO-D-24-0093.1

　　Chen G.*, Han W., Huang R. X., & Wang, D*. (2024). Equatorial waves substantially modulate currents in the tropical Indian Ocean. The Innovation Geoscience. 2(1): 100053. https://doi.org/10.59717/j.xinn-geo.2024.100053.

　　Hong, W., Chen, G.* (2024). Interannual Time-Scale Dynamics of the Deep Cross-Equatorial Overturning in the Indian Ocean. Journal of Geophysical Research: Oceans, 129, e2024JC021740. https://doi.org/10.1029/2024JC021740.

　　Zhong, Q., Chen, G.*, & Chen, J. (2024). Exceptionally Strong Equatorial Intermediate Current Events in the Indian Ocean Associated with Climate Modes. Journal of Physical Oceanography, 54(11), 2269-2287. https://doi.org/10.1175/JPO-D-24-0067.1

　　Zhong, W., Chen, G. *, & Chu, X.* (2024). An eddy pair in the northwestern Bay of Bengal: Characteristics, dynamics and interannual variability. Journal of Geophysical Research: Oceans, 129, e2023JC020383. https://doi.org/10.1029/2023JC020383