近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境實(shí)驗(yàn)室和熱帶海洋環(huán)境與島礁生態(tài)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王衛(wèi)強(qiáng)研究員團(tuán)隊(duì)在赤道印度洋潛流多時(shí)空尺度變異機(jī)制研究方面取得系列新突破。相關(guān)研究成果分別以“Re-emergence of Indian Ocean Equatorial Undercurrent under Early Positive Indian Ocean Dipole”和“IOD-driven Quasi-biennial Variability Influence on Indian Ocean Equatorial Undercurrent”為題，發(fā)表于國際知名期刊Communications Earth & Environment和Journal of Climate上。LTO副研究員黃科為論文第一作者兼通訊作者，研究員王衛(wèi)強(qiáng)為共同通訊作者，合作作者包括美國科羅拉多大學(xué)博爾德分校教授Weiqing Han、華東師范大學(xué)教授吳瑩等人。
在熱帶海洋溫躍層中，隱藏著一支強(qiáng)勁的"水下高速通道"——赤道潛流（Equatorial Undercurrent,EUC）。作為全球海洋環(huán)流系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，EUC如同海洋中的"大動脈"，源源不斷地輸送著物質(zhì)和能量，深刻影響著區(qū)域乃至全球海洋環(huán)流、氣候和生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)平衡。然而，與全年穩(wěn)定存在、維持熱量平衡的太平洋和大西洋EUC不同，印度洋EUC表現(xiàn)出獨(dú)特的“消失-再現(xiàn)”間歇性的動態(tài)平衡特征：僅在每年早春和早秋出現(xiàn)，而在夏季和冬季則幾乎完全消失——這一現(xiàn)象被譽(yù)為印度洋最重要的觀測發(fā)現(xiàn)之一。長期以來，學(xué)界普遍將印度季風(fēng)視為導(dǎo)致EUC間歇性消失的主要驅(qū)動力，但最新研究揭示其背后的調(diào)控機(jī)制遠(yuǎn)比傳統(tǒng)認(rèn)知更為復(fù)雜。
研究團(tuán)隊(duì)基于潛標(biāo)陣列的長期連續(xù)觀測，發(fā)現(xiàn)近幾十年來印度洋EUC在夏季出現(xiàn)了顯著的“再現(xiàn)“趨勢，并進(jìn)一步揭示了其背后的"雙重調(diào)控"機(jī)制。研究表明，印度洋EUC夏季再現(xiàn)受到印度洋偶極子（IOD）多樣性和厄爾尼諾-南方濤動（ENSO）遙強(qiáng)迫的共同調(diào)控。當(dāng)夏季成熟的正IOD事件爆發(fā)時(shí)，海氣耦合過程顯著增強(qiáng)，形成有利于EUC發(fā)展的耦合動力環(huán)境，讓原本應(yīng)在夏季消失的EUC重新出現(xiàn)在赤道溫躍層。更為意外的是，夏季EUC的再現(xiàn)還與前一年冬季的拉尼娜事件密切相關(guān)。拉尼娜如同EUC的幕后激發(fā)因子，通過激發(fā)赤道海盆波動，沿“海盆傳播—邊界反射—再傳播”的動力路徑，將能量儲存并傳遞至次年夏季，進(jìn)一步促成了EUC的夏季回歸。這一發(fā)現(xiàn)突破了傳統(tǒng)“季風(fēng)控制消失”的認(rèn)識框架，提出了“冬季ENSO—夏季IOD”雙重交織作用的新驅(qū)動機(jī)制。在全球持續(xù)變暖的背景下，熱帶印度洋氣候模態(tài)頻率和強(qiáng)度的顯著變化使得印度洋EUC夏季再現(xiàn)事件趨于頻繁，這將進(jìn)一步重塑印度洋物質(zhì)和能量輸送特征，對鄰近區(qū)域氣候系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生更為深遠(yuǎn)的影響。
圖1：(a) 赤道潛流是熱帶海洋環(huán)流系統(tǒng)中一支“水下高速通道”，影響熱帶物質(zhì)能量輸運(yùn)；(b) 赤道印度洋潛流夏季重現(xiàn)背后的“雙重調(diào)控魔術(shù)”示意圖
長期以來，學(xué)界已注意到印度洋EUC存在顯著的年際變化，且與IOD事件密切相關(guān)。然而，受ENSO等復(fù)雜動力背景的干擾，難以清晰區(qū)分局地和遙強(qiáng)迫對EUC年際變異的調(diào)控機(jī)制，限制了其預(yù)測能力。研究團(tuán)隊(duì)基于長時(shí)間觀測數(shù)據(jù)、再分析資料和海洋動力模式，結(jié)合多種統(tǒng)計(jì)分析方法，精細(xì)識別出EUC具有的獨(dú)特準(zhǔn)兩年變率特征。在準(zhǔn)兩年時(shí)間尺度上，EUC呈現(xiàn)出規(guī)律性的“相位轉(zhuǎn)換”，表現(xiàn)為盆地環(huán)流一致振蕩（EUC模態(tài)）與東西反向“蹺蹺板”模態(tài)（EUC轉(zhuǎn)換模態(tài)）的交替出現(xiàn)。這一周期性特征與IOD固有的準(zhǔn)兩年“充放電振蕩”框架高度吻合，其驅(qū)動機(jī)制主要源于風(fēng)場與溫躍層的耦合過程，通過激發(fā)赤道低頻波動，促使?jié)摿靼l(fā)生復(fù)雜的相位演變與動力調(diào)整。
這一系列成果凸顯了我室觀測系統(tǒng)在揭示印度洋環(huán)流變異機(jī)理中的關(guān)鍵作用，不僅深化了對印度洋EUC在全球潛流多樣性中獨(dú)特作用的認(rèn)識，也為提升熱帶環(huán)流系統(tǒng)模擬能力提供了新思路，并為物理海洋、生物海洋與地球化學(xué)等多學(xué)科交叉研究奠定了重要理論基礎(chǔ)。
本研究獲得國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和面上項(xiàng)目，以及基金委共享航次 的聯(lián)合資助與數(shù)據(jù)支持。
圖2：印度洋偶極子的固有振蕩通過風(fēng)場–溫躍層的耦合作用，驅(qū)動赤道潛流發(fā)生復(fù)雜的位相演變及準(zhǔn)兩年波動響應(yīng)的機(jī)制示意圖
相關(guān)論文信息：1.?Huang,Ke*,W. Han,T. Zu,Y. Wu,K. Xu,W. Wang. (2025b). Re-emergence of Indian Ocean Equatorial Undercurrent under Early Positive Indian Ocean Dipole. Communications Earth & Environment,6,698.?https://doi.org/10.1038/s43247-025-02704-4
2.?Huang,Ke*,D. Wang,Y. Zhu,W. Zhou,J. Yao,B. Peng. (2025c). IOD-driven Quasi-biennial Variability Influence on Indian Ocean Equatorial Undercurrent. Journal of Climate.?https://doi.org/10.1175/JCLI-D-25-0015.1
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s43247-025-02704-4
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