阿拉伯海高盐水入侵孟加拉湾的季节和年际变化研究

Arabian Sea high-salinity water intrusion is one of the main forms of water exchange across the sea basin between the Bay of Bengal and the Arabian Sea. Basing on the insufficient study of the question, the data of several investigation voyages, combined with the data of Argo and high-resolution satellite remote sensing will be used and methodology like water masses analyses, composite analysis and the model study will be utilized to investigate the seasonal expansion path, range and volume transport of the Arabian Sea high-salinity water intrusion into the Bay of Bengal. In addition, the dynamic mechanism of the seasonal variation of the Arabian Sea high-salinity water intrusion into the Bay of Bengal will be revealed from the evolution rules of the Monsoon Current, wind stress curl, Wyrtki Jet and its related wave fluctuations in the equatorial area outside the Bay. Furthermore, the relative contributions of the local processes in the Bay and the equatorial dynamic processes outside the Bay will be quantified. Finally, the modulation role of ENSO and IOD events on the Arabian Sea high-salinity water intrusion into the Bay of Bengal will also be discussed. The implementation of this project can help to deepen the understanding of the variation of the thermal and dynamic structural and its related air-sea interaction in the tropical Indian Ocean.

阿拉伯海高盐水入侵孟加拉湾是孟加拉湾与阿拉伯海跨海盆水交换的主要形式之一。本项目针对阿拉伯海高盐水入侵孟加拉湾研究存在的不足之处，利用多个航次实测资料，结合Argo温盐资料以及高分辨率的卫星遥感等数据，基于水团分析、合成分析以及模式研究等方法，分析研究阿拉伯海高盐水入侵孟加拉湾在各个季节的扩展路径、范围、流量等特征，然后从季风漂流、风应力旋度、湾外赤道海域Wyrtki急流及相关波动等动力因子演变规律入手阐明阿拉伯海高盐水入侵孟加拉湾季节变化的动力机制，定量化湾内局地过程和湾外赤道动力过程在各个季节的相对贡献。在此基础上，进一步探讨ENSO、IOD等事件对阿拉伯海高盐水入侵孟加拉湾的调制作用。本项目的实施有助于加深对热带印度洋热力、动力结构变异及其相关的海气相互作用的理解。

本项目重点开展了阿拉伯海高盐水入侵孟加拉湾的主要路径及季节变化机制、年际变化特征及机理研究。分析显示阿拉伯海高盐水入侵孟加拉湾存在3种类型，即夏季型、冬季型和春季型。夏季型入侵发生在湾口西部，冬季（12月至次年1月）和春季（3—5月）阿拉伯海高盐水入侵分别发生在湾口中部和东部。夏季西南季风漂流分支的入侵是夏季阿拉伯海高盐水进入孟加拉湾的主因，入侵位置的变动受Rossby波的西传影响。秋季（春季）赤道Wyrtki急流向东输运并在苏门答腊岛附近海域堆积，使得湾口南部海域海面东高西低，进而产生西向水平压强梯度力，地转平衡关系使得湾口南部高盐水向北入侵孟加拉湾，这一过程是造成冬季（春季）型阿拉伯海高盐水入侵孟加拉湾的主要机制。. 冬季阿拉伯海高盐水入侵孟加拉湾在年际尺度上主要受IOD事件影响。根据2004-2015年冬季阿拉伯海高盐水入侵孟加拉湾的入侵位置，可以划分为中部入侵、大范围入侵和未见明显入侵三种类型。远地赤道区域超前2个月的纬向风东风异常，可能是阿拉伯海高盐水未明显入侵的主要原因。孟加拉湾湾口西南海域的气旋式环流东侧分支位置的东西摆动可能是影响阿拉伯海高盐水中部入侵和大范围入侵的扰动因素。. 冬季阿拉伯海高盐水入侵孟加拉湾的强度在本世纪初近20年内均呈下降趋势，年代际变化受远地和局地强迫的协同调控。近20年内远地赤道区域超前2个月的遥强迫风场的减弱引起Wyrtki急流流量的减弱，同时阿拉伯海高盐水到达该区域的盐度指数强度在减弱，两者协同作用使得入侵孟加拉湾的阿拉伯海高盐水的源头减弱。同时，孟加拉湾湾口东侧海域常年为正的风应力旋度极大值区，正的风应力旋度引起湾口东侧向上的Ekman pumping，引起海水辐散，海表高度下降。这一过程相当于在苏门答腊岛附近海域放置了一台“抽水机”，抑制该海域的高水位。鉴于湾口东侧海域风应力旋度大小在近20年内均呈下降趋势，抑制该海域的高水位的能力减弱，故而使得孟加拉湾东侧海表高度在年代际尺度上呈增加趋势。