热带印度洋Wyrtki急流的季节内变化及其海洋环境效应研究

The eastward Wyrtki Jet (WJ) in the upper tropical Indian Ocean (TIO), forced directly by the equatorial westerlies, modulates the zonal distribution of upper ocean mass, heat and salinity flux over the equatorial Indian Ocean and plays key roles in the development of monsoon systems in the eastern TIO and the Indian Ocean Dipole events. The TIO region is strongly affected by intra-seasonal oscillations (ISOs) events and the equatorial westerly anomalies are one of the significant features of ISOs. However, the intra-seasonal responses of the WJ and its regional impacts to the ISOs are still not clear. With combination methods including history data analysis, field observation and numerical simulation, the project will first analyze the WJ behaviors associated with the ISOs. Subsequently, we will find out the crucial dynamical and thermodynamical processes during the Intra-seasonal WJ variability, and identify to what extent will the temperature and salinity in the upper TIO be influenced by these processes. Finally, the potential regional climate impacts induced by these variations will be explored.

位于热带印度洋上层的Wyrtki急流受赤道西风驱动生成，显著影响着东、西印度洋之间的水体、热量和盐度交换，对东印度洋的局地季风气候和印度洋海盆偶极子事件的发展也起着重要作用。热带印度洋也是大气季节内振荡事件频发的海域，该大气对流东传过程的主要影响之一就是显著改变了海表纬向风场，从而使得Wyrtki急流呈现明显的季节内变化。但是，对于Wyrtki急流的季节内变化特征及其环境效应目前仍缺乏系统研究。本课题拟通过收集分析现场观测数据、多源卫星遥感资料以及构建高分辨率区域数值模式等综合手段，着力分析Wyrtki急流在季节内振荡事件调整下的动力响应过程，系统阐明Wyrtki急流的季节内变化特征，评估其环境效应，重点揭示急流季节内变化影响热带东印度洋上层温盐的关键动力与热力学过程及其贡献。本项目的开展将有助于加深对热带印度洋海洋环流动力过程的科学认识，并为热带海气相互作用及短期气候预测等提供基础信息。

位于热带印度洋上层的Wyrtki急流受赤道西风驱动生成，显著影响着东、西印度洋之间的水体、热量和盐度交换，对东印度洋的局地季风气候和印度洋海盆偶极子事件的发展也起着重要作用。热带印度洋也是大气季节内振荡事件频发的海域，该大气对流东传过程的主要影响之一就是显著改变了海表纬向风场，从而使得Wyrtki急流呈现明显的季节内变化特征。本项目通过对印度洋赤道潜标观测数据分析，发现了2013年海洋上层的两次Wyrtki急流过程相对于其气候态呈现强度更强、范围更深、时间更短等显著特征。尤其是春季急流强度超过同年的秋季急流，这与已有认识截然不同，而且秋季急流的盛期出现在12月份，较气候态相比延迟近1个月。研究结果揭示了热带大气季节内振荡过程所引起的海面风场剧烈变化是造成以上急流显著变异的主要动力机制。结合卫星高度计和温盐剖面数据，我们进一步对2013年春季Wyrtki急流的季节内演变过程及其调控机制进行了研究，发现了急流的演变过程主要受赤道波动动力学控制：西风爆发驱动的赤道海洋下沉Kelvin波驱动了急流的快速生成建立，随后Kelvin波在印度洋东边界发生反射形成Rossby波向西传播，逐步地将三个不同观测站位的急流现象减速并最终反转纬向流流向，结束了急流事件。伴随着急流过程同时发生的海表高度异常与海洋温跃层变化也证实了赤道波系对该年春季急流的快速调控过程。本项目的观测研究是热带跨时间尺度海气相互作用的一个重要示例，有助于加深对热带印度洋海洋环流动力过程的科学认识，为认识和改进全球气候模式提供了重要参考依据。