东南印度洋海温长期变化及其对“海洋热浪”事件的影响

The southeast Indian Ocean is characterized by its unique climate and biophysical environment. This region is rarely investigated by the scientific community. During the past century, the sea surface temperature (SST) of the southeast Indian Ocean is rising at a larger pace than the global mean SST. Pronounced decadal variations in SST and ocean heat content are also observed. These low-frequency ocean thermal variations exert important influence on regional climate and bio-system. During the warm period of 2011-2013, three successive “marine heatwave” events occurred in this region, leading to severe coral bleaching and deaths of fish species. In this project, we investigate the spatial-temporal characteristics and the underlying mechanisms of the low-frequency thermal variability in the southeast Indian Ocean, including both long-term trend and decadal variations, and assess its impact on interannual “marine heatwave” events. We will focus on the relative importance of the remote forcing by the Inter-decadal Pacific Oscillation (IPO) and the local processes within the Indian Ocean. We will also examine the relationship between the ocean heat uptake in the southeast Indian Ocean and global climate change. These efforts will contribute to our understanding of the ocean/climate variability in this region and raise China’s impact in the climate and ocean communities.

东南印度洋拥有独特的生态环境和气候特征，是学界研究较少的区域。过去一个世纪中，该海域的海表面温度(SST)以高于全球平均水平的速率增暖；SST与海洋热含量均呈现出强烈的年代变化。这些变化对区域性气候和生态环境造成了重要影响。在2011-2013年的高温时期内，接连出现3次超强的“海洋热浪”事件，造成大面积珊瑚白化和鱼类死亡。本项目拟通过分析多套海洋、气候资料，结合大洋环流模式实验，系统研究东南印度洋海温长期变化(包括长期趋势和年代变化)的时空特征和物理机制，弄清海温长期变化对年际性“海洋热浪”的影响。本项目将着重探讨太平洋年代际振荡(IPO)的遥强迫和印度洋内部海洋大气过程对东南印度洋海温的作用，并将分析气候模式的多成员模拟和预测结果，理清东南印度洋热含量变化与全球气候变化的关系。本项目的研究工作将有效地提升对东南印度洋低频海洋气候变率的理解，有利于提高我国在国际相关领域的影响力。

东南印度洋海温具有显著的年代际变化特征，对区域性气候和生态环境产生重要影响，对该区域频发的“海洋热浪”事件具有重要调控作用，其变化机理和影响海洋热浪发展的具体物理机制是亟待解决的前沿科学问题。本项目围绕“东南印度洋海温长期变化及其对海洋热浪事件影响”这一主题开展了深入研究，主要研究内容包括东南印度洋表层海温和上层热含量年代际变化特征和机理、太平洋遥强迫与印度洋内部大气海洋过程的作用及海温长期变化对海洋热浪事件的影响等。本项目按计划圆满完成了各项工作，达成了研究目标，共发表SCI论文17篇，取得主要成果如下：1）系统揭示了东南印度洋上层热含量年代际变化特征与机理，探明印尼贯穿流和局地大气强迫的作用，预估热含量未来变化；2）揭示东南印度洋海表面温度年代际变化规律与机理，定量阐明太平洋年代际振荡的遥相关过程与局地海-气相互作用过程的作用；3）阐明海温长期增暖影响下东南印度洋年际性海洋热浪的主要发展机制，发现中尺度涡旋的重要作用。这些成果很大程度上提升了对该区域海洋热力学过程、海-气相互作用机理和海洋热浪事件发展机理的科学认识，有助于提高对该区域海洋和气候预测水平，具有重要的学术价值和国际影响力。