赤道印度洋中部沉降颗粒物的季节变化特征及调控机制研究

基于2020年1—12月在赤道印度洋中部海域获取的沉积物捕获器时间序列样品,分析了沉降颗粒物与颗粒有机碳（particulate organic carbon, POC）通量的季节变化特征,并结合卫星遥感、数值模式及再分析数据探究上层物理过程对生物泵输出通量的调控作用。结果表明,2020年赤道印度洋中部海域的沉降颗粒物总通量与颗粒有机碳通量的变化范围分别为4.57~35.75 mg/(m2·d)\[(18.94±10.18) mg/(m2·d)\]和0.27~2.97 mg/(m2·d)\[(1.09±0.66) mg/(m2·d)\],两者均呈现显著的季节变化特征。总体上,1—3月、6月和9—11月呈现出3个显著的高通量事件。通过分析发现混合层深度变化与营养盐跃层波动的耦合作用可能是调控中深层通量变化的主要原因。与此同时,西南季风流（Southwest Monsoon Current, SMC）与赤道Wyrtki急流生消也可能通过改变温跃层或营养盐跃层深度对沉降颗粒物通量强度和季节变化起调控作用。     

赤道中印度洋上层环流结构与季节变化特征分析

本文通过分析RAMA印度洋观测浮标系统锚系ADCP实测资料,对赤道中印度洋上层海流季节变化进行了研究。研究结果表明,0°,80.5°E纬向流垂向剖面呈现上150m层一致的东向流,而经向流在100m以浅呈现表层向北次表层向南的翻转流结构。赤道中印度洋上层纬向流季节信号被半年周期的东向射流Wyrtki Jets(WJs)所控制。WJs发生于季风方向转换的季节,4—5月份较弱,10—11月份较强。赤道中印度洋上层经向流年周期信号显著。北半球夏季与冬季分别出现风应力旋度驱动的Sverdrup南向流与北向流。本文结论为赤道中印度洋上层环流季节变化特征的研究提供了观测角度的支持。     

印度洋赤道潜流年际变化特征及其与印度洋偶极子的联系

印度洋赤道潜流(equatorial undercurrent,EUC)是赤道流系的重要组成部分,对印度洋物质输运和能量交换有着重要意义.基于SODA 3.4.2海洋再分析数据,对印度洋EUC的三维空间结构和年际变化特征进行分析,并揭示其年际变率与印度洋偶极子(Indian Ocean dipole,IOD)的联系.结...     

赤道印度洋的第四纪碳酸盐记录及其与生产率变化的关系

赤道印度洋的自然地理学特征是由３个向北延伸的线状高地（Ｎｉｎｅｔｙｅａｓｔ海岭、Ｃｈａｇｏｓ＿Ｌａｃｃａｄｉｖｅ海岭和Ｃａｒｌｓｂｅｒｇ海岭）分隔的一系列盆地组成。在赤道印度洋西部３０３８ｍ水深处钻探了ＯＤＰ７０９Ａ站位,该站位位于Ｍａｄｉｎｇｌｅｙ中脊顶峰附近的一个小盆地中,而Ｍａｄｉｎｇｌｅｙ中脊则是Ｃａｒｌｓｂｅｒｇ海岭和Ｍａｓｃａｒｅｎｅ高原北部之间的一个区域高地。不规则的基底地貌被厚度从小于５０ｍ至大于４００ｍ不等的沉积物所覆盖。由于印度洋的北部陆地封堵、复杂的自然地理和强的季风,印度洋…     

赤道太平洋海温的东西振荡及其模拟

本文对137°E剖面不同深度的海温资料进行了比较细致的整理和分析,发现热带西太平洋海温敏感区(约在6°N,125～150m处)的海温(WSST)与赤道东太平洋海温之间存在着明显的反位相变化关系.在对赤道太平洋海、气运动的基本特征进行分析的基础上,设计了一个简单的二维海气耦合模式.用此模式模拟出在赤道太平洋中存在一类似于大气中Walker环流的赤道太平洋环流,其强弱变化造成了赤道太平洋海温的东西振荡.     

赤道东印度洋次表层高盐水的年际变化

本文利用2010—2019年东印度洋海洋学综合科学考察基金委共享航次数据、Argo(array for real-time geostrophic oceanography)和简单海洋再分析数据(simple ocean data assimilation,SODA),研究了赤道东印度洋次表层高盐水(subsurface high salinity water,SHSW)的年际变化,并探讨了其形成机制。仅限于春季的观测资料显示,来自阿拉伯海的高盐水位于东印度洋赤道断面次表层70～130m深度处,且具有显著的年际变化。基于月平均SODA资料的研究结果表明,不同时期SHSW盐度异常的变化趋势存在显著差异,2010—2015年趋势比较稳定,而2016—2019年则呈现出显著的上升趋势。通过对SHSW的回归分析表明,风场和次表层纬向流是控制该高盐水年际变化的主要因子。进一步的分析表明,赤道印度洋的东风异常导致水体向西堆积,产生东向压强梯度力,进而激发出次表层异常东向流,最终引起SHSW盐度异常升高。此动力关联在印度洋偶极子事件中尤为显著,这进一步反映了赤道东印度洋SHSW的年际变化受到印度洋偶...     

印度洋赤道西风的变动及其与低纬环流的关系

利用欧洲中期天气预报中心／世界气象组织（ECMWF／WMO）1981-11-1982-10逐日2．5°×2．5°网格点资料,按赤道西风判别指数确定了赤道西风的范围,讨论了这支基本气流的结构及季节演变特征,以及它和这一地区环流的关系。     

2013年赤道波动调制下的东印度洋春季Wyrtki急流季节内变化研究

A strong spring Wyrtki jet(WJ) presents in May 2013 in the eastern equatorial Indian Ocean. The entire buildup and retreat processes of the spring WJ were well captured by two adjacent Acoustic Doppler Current Profilers mounted on the mooring systems. The observed zonal jet behaved as one intraseasonal event with the significant features of abrupt emergence as well as slow disappearance. Further research illustrate that the pronounced surface westerly wind burst during late-April to mid-May, associated with the active phase of a robust eastwardpropagating Madden–Julian oscillation in the tropical Indian Ocean, was the dominant reason for the rapid acceleration of surface WJ. In contrasting, the governing mechanism for the jet termination was equatorial wave dynamics rather than wind forcing. The decomposition analysis of equatorial waves and the corresponding changes in the ocean thermocline demonstrated that strong WJ was produced rapidly by the wind-generated oceanic downwelling equatorial Kelvin wave and was terminated subsequently by the westward-propagating equatorial Rossby wave reflecting from eastern boundaries of the Indian Ocean.     

印度洋赤道西风的变动及其与低纬环流的关系

利用欧洲中期天气预报中心／世界气象组织（ＥＣＭＷＦ／ＷＭＯ）１９８１－１１－１９８２－１０逐日２．５°×２．５°网格点资料,按赤道西风判别指数确定了赤道西风的范围,讨论了这支基本气流的结构及季节演变特征,以及它和这一地区环流的关系。     

赤道印度洋偶极子对重庆夏季降水的影响分析

利用重庆34个气象台站1961—2017年夏季降水量、NCEP/NCAR的再分析月平均高度场资料和海面温度资料,分析发现,上年秋季尤其是11月的赤道(热带)印度洋偶极子(tropical Indian Ocean dipole,TIOD)模态与重庆夏季降水存在正相关关系。通过前期海面温度对大气环流的影响分析,结果表明:上年11月TIOD和夏季500 hPa高度场的相关与重庆夏季降水和高度场的相关一致,显示出从高纬度到低纬度"+、-、+"的相关分布,反映出当上年11月TIOD正位相(负位相)时,次年夏季环流场表现出乌拉尔山阻塞高压明显(不明显)、中纬度30°～37°N低值系统活跃(不活跃),西太平洋副热带高压偏强(弱)、位置偏南(北)的重庆夏季典型的降水偏多环流特征;前期赤道太平洋ENSO暖事件和前期TIOD事件同时发生时,两个事件的作用相互叠加,使得西太平洋副热带高压加强西伸并且位置偏南,造成重庆夏季降水的异常偏多。     

赤道东印度洋和孟加拉湾障碍层厚度的年际变化及其影响机制

Interannual variability(IAV) in the barrier layer thickness(BLT) and forcing mechanisms in the eastern equatorial Indian Ocean(EEIO) and Bay of Bengal(BoB) are examined using monthly Argo data sets during 2002–2017. The BLT during November–January(NDJ) in the EEIO shows strong IAV, which is associated with the Indian Ocean dipole mode(IOD), with the IOD leading the BLT by two months. During the negative IOD phase, the westerly wind anomalies driving the downwelling Kelvin waves increase the isothermal layer depth(ILD). Moreover, the variability in the mixed layer depth(MLD) is complex. Affected by the Wyrtki jet, the MLD presents negative anomalies west of 85°E and strong positive anomalies between 85°E and 93°E. Therefore, the BLT shows positive anomalies except between 86°E and 92°E in the EEIO. Additionally, the IAV in the BLT during December–February(DJF) in the BoB is also investigated. In the eastern and northeastern BoB, the IAV in the BLT is remotely forced by equatorial zonal wind stress anomalies associated with the El Ni?o-Southern Oscillation(ENSO). In the western BoB, the regional surface wind forcing-related ENSO modulates the BLT variations.     

赤道大洋驻波异常及其年际变化的理论分析

本文采用赤道β平面近似下的线性化正压扰动方程组,引入约化重力加速度后,得到了赤道驻波异常的解析解,给出了此解的计算结果,并与实际热带太平洋和印度洋流场异常复EOF分析的模态做了比较,得到以下主要结论：赤道驻波异常的模态1,其流场异常在整个大洋为半波,呈一致的纬向流;流场异常在热带大洋中部最大,并向赤道南北两侧迅速衰减,其被限制在赤道两侧约2º的范围内。赤道驻波的模态2,其流场异常在整个大洋为1波,在大洋东、西部纬向流的流动方向相反,流场异常向赤道南北两侧衰减的程度同模态1。赤道驻波异常分别满足南北走向的东、西海岸边条件。决定赤道驻波异常在赤道两侧衰减程度的系数,其仅与约化重力加速度和上层海水标准深度之乘积的平方根值成反比;当该值取得相同时该衰减程度也相同。赤道驻波异常的振荡频率与模态序号及上述平方根值成正比,与热带大洋宽度成反比;模态序号越低,该宽度越大,则该频率越低,相应振荡周期也越长;模态1的振荡周期最长。当取各参数为典型值,并取模态序号为1,再分别取热带太平洋和印度洋的宽度时,对赤道驻波异常计算的结果表明,其与实际相应海洋上层流场异常复EOF分析中得到的第一模态空间分布和年际变化相一致;这意味着此复EOF分析第一模态的本质是赤道驻波异常,这也表明该驻波异常在实际大洋中确实存在,并推断该驻波异常是ENSO和印度洋偶极子的形成机制之一。     

印度洋海底压强的季节和长期变化

利用2003—2015年的重力恢复和气候实验(Gravity Recovery and Climate Experiment, GRACE)卫星观测数据, 揭示了印度洋海底压强的变化特征, 并探讨了其变化机制。结果表明, 印度洋海底压强具有显著的季节变化特征, 北半球冬季在40°S以北(南), 海底压强呈负(正)异常, 夏季分布与冬季相反。印度洋区域的海底压强空间分布与Ekman输送空间分布有较好的对应关系。正压涡度方程诊断结果表明, 利用风场重构的海底压强能够较好地解释印度洋海底压强的季节和长期变化。此外, 海平面变化收支分析表明, 海底压强的变化在高纬度区域主导了海平面变化。     

赤道东印度洋和孟加拉湾障碍层厚度的季节内和准半年变化

利用2002—2015年ARGO网格化的温度、盐度数据, 结合卫星资料揭示了赤道东印度洋和孟加拉湾障碍层厚度的季节内和准半年变化特征, 探讨了其变化机制。结果表明, 障碍层厚度变化的两个高值区域出现在赤道东印度洋和孟加拉湾北部。在赤道区域, 障碍层同时受到等温层和混合层变化的影响, 5—7月和11—1月受西风驱动, Wyrtki急流携带阿拉伯海的高盐水与表层的淡水形成盐度层结, 同时西风驱动的下沉Kelvin波加深了等温层, 混合层与等温层分离, 障碍层形成。在湾内, 充沛的降雨和径流带来的大量淡水产生很强的盐度层结, 混合层全年都非常浅, 障碍层季节内变化和准半年变化主要受等温层深度变化的影响。上述两个区域障碍层变化存在关联, 季节内和准半年周期的赤道纬向风驱动的波动过程是它们存在联系的根本原因。赤道东印度洋地区的西风(东风)强迫出向东传的下沉(上升)的Kelvin波, 在苏门答腊岛西岸转变为沿岸Kelvin波向北传到孟加拉湾的东边界和北边界, 并且在缅甸的伊洛瓦底江三角洲顶部(95°E, 16°N)激发出向西的Rossby波, 造成湾内等温层深度的正(负)异常, 波动传播的速度决定了湾内的变化过程滞后于赤道区域1~2个月。     

Intraseasonal variability of the surface zonal current in the equatorial Indian Ocean: Seasonal differences and causes

Using observations and numerical simulations, this study examines the intraseasonal variability of the surface zonal current(u ISV) over the equatorial Indian Ocean, highlighting the seasonal and spatial differences, and the causes of the differences. Large-amplitude u ISV occurs in the eastern basin at around 80°–90°E and near the western boundary at 45°–55°E. In the eastern basin, the u ISV is mainly caused by the atmospheric intraseasonal oscillations(ISOs), which explains 91% of the standard...     

热带西南印度洋上升流区季节和年际变化研究及与印太系统海气相互作用

用59年Ishii再分析温度资料,讨论了热带西南印度洋(SWTIO)上升流区的季节和年际变化以及与上升流区有关的温度距平的变化,同时分析了其与热带印太海气系统的关系,结果显示SWTIO 上升流在南半球冬、夏季比较强,春季最弱。它的范围在5°~1°S,在东西向从50°E可以伸展到90°E。该上升流区的变化与温跃层的温度距平有密切的关系,并存在明显的5 a振荡周期。SWTIO上升流区温度距平的5 a周期振荡是由热带东印度洋温度距平在最大垂直温度距平曲面(MTAL)上向西沿着11.5°~6.5°S传播过来的,它与热带太平洋的温度距平传播方式不同。SWTIO上升流是热带印太海气系统的一个重要组成部分,印度洋偶极子 超前SWTIO上升流区温度变化5个月,最大相关系数达到0.57,NINO3区指数超前SWTIO上升流区指数2个月达到0.49。当热带印太区域的大气风场改变,影响热带太平洋和印度洋表层SSTA,出现ENSO和DIPOLE,进一步向西传播到SWTIO次表层,导致SWTIO上升流区出现改变。     

印度洋海表温度的变化及其对印度夏季季风降水影响的诊断研究

对印度洋海表温度(SST)的主要特征及变化趋势进行分析,并研究了其与印度夏季季风降水(ISMR)和季风环流的关系,揭示出:从北印度洋到南半球中高纬度印度洋,SST最显著的变化模态是全海盆一致的变化,近50 a来总体趋势是上升的,在1976,1986年以及1996年间分别有一次跳跃性增温,与太平洋SST变化趋势基本一致.除了长期变化趋势外,南印度洋中高纬度比热带地区有更显著的模态分布.在印度洋SST升温的背景下,ISMR具有逐渐减少的趋势,但两者相关较弱.印度洋SST发生跳跃后的不同阶段,许多海区SST与ISMR相关均发生变化,但在春季,热带外南印度洋具有一对相对稳定区,其分布与EOF分析的第2模态相似.根据它们的分布,文中定义了春季南半球偶极子(SIOD),在正SIOD(PSIOD)情况下印度降水偏多,而负SIOD(NSIOD)则反之.环流分析表明,PSIOD(NSIOD)通过与大气的相互作用,对夏季马斯克林高压具有增强(减弱)作用,进而使得索马里越赤道气流增强(减弱),在印度地区低空产生异常的辐合(辐散),高层辐散(辐合),从而影响印度季风环流,使得印度季风降水偏多(少).